【原创】南中医读书---高跟鞋对女性步态的影响:综述
发布于 2014-04-11 · 浏览 2388 · IP 江苏江苏
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高跟鞋对女性步态的影响:综述
组长：谭杨 组员：杨洋 靳志强 季佳咪 蒋婷婷
步行是人体运动的最常见形式。从运动控制的角度来看，人类用两足行进让走变得极其复杂。因为步态周期过程中，只有一只脚落在地上，所以要想能平稳地前进就需要调节平衡和向前运动的关系。众所周知的高跟鞋，它会让步行更加困难;由于改变了脚踝关节的自然位置，从而会产生一种连锁反应（大多是消极）―从下肢至少影响到脊柱。本文综述了最近的许多研究，它们探讨了高跟鞋对不同年轻女性在平衡和运动下的急慢性影响。并对存在争议的问题、普遍研究上的局限性和未来的发展进行了详细阐述。
2014 爱思唯尔有限公司
内容
1. 介绍
1.1 一般生物力学
1.2 地面反作用力
1.3 背部／脊柱
1.4 髋关节
1.5 膝关节
1.6 足和踝
2. 体验的效果
3. 方法上的考虑
4 未来的方向和结论
参考:
1.前言
人类两足行走产生了运动控制方面的难点。人体重的三分之二是位于高出地面身体的三分之二，所以人体是一个固有的不稳定的系统，需要一个控制器。在这方面，鞋的选择很重要，可以潜移默化地改变双方的力量分布和运动控制。运动控制在常见的任务中显得特复杂，如步行，对于步态周期过程而言，只是让一只脚在地面上，却又要协调好平衡和前进的关系。而典型的鞋有一个小于2cm的鞋跟高度，高跟鞋―定义为一种鞋跟高出鞋前部的鞋，这种高度差可能会超过10cm。高跟鞋常包括一个狭窄的鞋头、坚硬的鞋跟和弯曲的足底区，所有这些都会妨碍足部的自然运动。高跟鞋已经穿了几百年（斯图尔特，1972），尽管它们的使用注意事项有很多，但仍然非常受欢迎。调查表明，有37％至69％的女性每天穿高跟鞋，这显示了一个巨大的女性人口比例。(美国足医学联合会，2003 年 ；Frey等人.，1993 年;盖洛普组织 Inc.，1986年）。
高跟鞋通过迫使脚跖屈来影响踝关节的自然功能和位置。最近，许多科学研究鉴于平衡，步态和总体幸福感的考虑，探讨了这种位置变化的后果。由此产生的数据表明，高跟鞋的影响并不局限于足部，而是影响的一种连锁反应―会沿下肢至少传导到脊柱。本文综述了一些研究，主要为高跟鞋对有关平衡和运动的参量的影响，而且绝大多数的研究对象集中在年轻的，健康的女性。
1.1 一般生物力学
较高的鞋跟高度会导致更慢的自主行走速度和更短的步幅，而节奏一般不变。(艾德里安和 Karpovich，1966 年;Barkema等人.，2012 ；· 克罗宁et al.，2012 ；Esenyel等人.，2003 年 ；李等人.，2001 年 ；Opila-· 科雷亚1990a).穿着高跟鞋在跑步机或地面上行走时（马修斯和伍滕，1963年），机体耗能会随着高跟鞋高度的增加而系统性地增加（Ebbeling等人，1994）。穿平底鞋选取的步速效率一般是接近最高的，比这快或慢都会增加能耗，所以穿高跟鞋时步速减慢很有可能会提高行走的能量成本。鞋跟高度的增加会使原本的重心前倾，由此产生的代偿性变化使膝关节进一步屈曲，下肢肌肉频繁活动以及行走的能耗增加（见下文）。布兰切特等人发现， 行走在摩擦较小的地板上会使滑行的可能性加大，这虽然很直观，但尚待验证。
1.2地面反作用力
据报道，处于垂直，前后和内外侧方向上的地面反作用力之所以不断的增加，与行走和站立时鞋跟较高的鞋跟高度有关，因为它可以伴随着载荷速率的增加而增加。(克罗宁等人.，2012 ；Ebbeling等人.，1994 年 ；香港等人.，2005 年 ；雪和威廉姆斯，1994 年;· 斯特凡尼欣等人.，2000 年 ；Yung-Hui 和 2005年魏贤).穿高跟鞋行走时所产生的较大的制动力会迫使重心减速，这种情况下机体会使向前的推力达到峰值来使重心前移 (· 斯特凡尼欣等人，2000 年）。因此，鞋跟高度的增加会使步态变得不太灵活，表现为较大加速和减速两种状态。
强大的地面反作用力以冲击波的形式传导到脊柱而造成软组织损伤，最终靠腿和背部疼痛及关节退变表现出来。(克里根等人，1998 年;沃洛申和比基尼，1982 年;沃洛申和 Loy，1994年）。但是，劳埃和沃洛申（1987 年）报道，当鞋跟高度由7.6cm增加到8.5cm时，冲击力和负荷率对机体的影响会相应地减弱，这使通过调整鞋跟高度来预防损伤成为可能。这些年来一个很有趣的发展，是利用鞋垫来调整高跟鞋条件下影响步态的各种力。Yung-hui and Wei-Hsien发现将鞋后跟与整个鞋垫连在一起和足弓支撑机制会使高跟鞋造成的负作用减少到33.2％。然而，这项研究需要一个单一阶段的测量，因此这些鞋垫的长期效用仍有待于被测定。
1.3背部／脊柱
就高跟鞋研究的背景之下来看 ，高跟鞋是否会影响到腰椎前凸可能是最备受争议的。多数相关研究发现腰椎发生易变的幅度很小或者说是无明显迹象。Opila-Correia(1990a)在七个人进行的试验中发现仅有三个人随着使用高跟鞋高度的增加，脊柱前凸会有着相应的增加的倾向。Lee e tal (2001)也报道说，在从20~30年龄段的妇女中选五个来接受从站立相变成行走姿势时的测验，她们的腰椎前凸会增加（尽管他们采用的方法备受批评）。另一项涉及13~20岁的女孩参与的试验，Pezzan等人 (2011)报道：没有高跟鞋使用经历的人能发生腰椎前凸的很少，但使用过高跟鞋的人会加重腰椎前凸。
许多因素会造成这些差异。高跟鞋适应性的个体差异似乎是合理的，而这也可能会因仅呈现试验组的平均值而被掩盖或忽略。方法上的问题如:用于高跟鞋实验的木板，测腰椎曲度的方法，受试者选穿不同鞋的习惯，运动标记的准确性、很少的试验者和腹部肌肉活动的变化等方面都不容忽视。再者，许多研究仅仅进行站立状态下的实验，就会使得行走过程中腰部肌受力情况难以把握。很显然，在得出确凿的结论之前，达成最适合的用于评估腰曲度方法上的共识是非常有必要的。倘若高跟鞋果真能降低脊柱前凸的程度，额外的压力可能存在于腰椎。相反，如果长期的高跟鞋使用会引起脊柱前凸，也有可能会伴随着在肌腱性能方面的改变及潜在性的疲劳和酸痛增长。
在这个领域的大部分研究显示，穿高跟鞋时，腰部肌肉活动会加强;而这种趋势与踝高度有关。与之相反，约瑟夫发现穿低跟鞋的妇女行走时并未引起竖脊肌活动的改变。（表明这个结果有可能是受到了该鞋跟的高度的影响）且Bendix 等人(1984)在背部和腹部肌活动中也有类似的发现。然，应该指出的是，后者的研究是让受试者不穿高跟鞋时站在木板上，这种情况是不可能准确地代表着穿高跟鞋所要经历的受压环境。从时间角度，提高鞋跟高度会使竖脊肌的活动灵敏度上升。再加上腰腹部活化作用的增强，这可能会促进平衡状态的维持―通过后者对抗鞋跟高度增加而引起的头腰部错位。
除了肌肉所需能量的增加，持续广泛的腰肌激活可使脊髓受压迫增加，最终导致肌疲劳和腰部疼痛。事实上，腰肌收缩强度达到最大限度的2％时会造成组织缺氧，而且这个强度下的长时间等长收缩与腰椎劳损联系密切。因此，即使是让腰肌维持低水平的运动，时间一旦拉长就可能会导致消极的组织适应。
1.4髋关节
有报道称―相比平底鞋，在步行的支撑相，高跟鞋从1cm变化到8cm基本上对髋关节屈曲无影响。但是，Korrigan 等人（1998）报道，在支撑相早期，穿高跟鞋会出现髋屈峰值的增大和髋部屈肌力矩的短暂增大。Esenyel等人 （2003）也观察到在从站立相过渡到摆动相时有髋关节屈曲增加，在摆动相，穿高跟鞋相较于平底鞋或赤脚，髋关节屈曲会略有下降。
1.5膝关节
一般来说，当穿着高跟鞋的脚接触地面时，膝关节是比较屈曲的，如同在支撑相时，随着鞋后跟的高度的增加，膝关节的弯曲程度似乎也增加了。相应地，膝伸肌运动时，力的振幅和持续时间也增加了。
但是，一些研究并未发现行走过程中膝伸肌力矩最大值的增加，这可能是由于行走速度和鞋子高度的不同。步行速度会影响矢状面的关节力矩，但对于额状面的并没有影响，并且不是所有的研究都符合赤脚和穿高跟鞋的条件，穿高跟鞋的步行速度稍微慢一点。在不同的研究中，鞋子的高度大约在3cm-10cm之间变化着。较低的鞋后跟高度可能引起较小的关节力学干扰。因此开始时我们可以给定速度和一定的高度鞋后跟，一定时间后穿着高跟鞋走路确实显著增加了膝伸肌力矩的最大值。其他提到的对膝关节的影响包括了在支撑相期间的更大幅度的动作以及动作在摆动相期间的弯曲程度。
在站立期间，通常增加最明显的是股四头肌的肌电图数据，这也许给予了更好的力冲击的衰减作用，并且部分弥补了由于穿高跟鞋踝关节背曲的损失，但是，以上所提到的变化也增强了髌骨腱的拉紧和增大了髌股关节的压力。因此增大了胫股的压缩力，并且可能造成膝关节的疼痛和变性的关节改变。为了支持此假设，Ho 等人提出了在穿高跟鞋时髌股关节压力最大值增加了89.5%，在髌股关节的压力上一兆帕压力的减少暗示着髌股关节疼痛56%的减少。一兆帕压力的减少印证了Ho 等人 对于高跟鞋子和中等高度鞋子的观察。
行走中，身体的重量对膝关节而言是偏向内侧的，这增加了膝内翻的可能—一个压缩的力在内侧，一个拉伸的力在外侧。穿高跟鞋行走更加使得身体重量转化到足内侧，这增加了内翻的可能性。这在穿着3.8cm高跟鞋时就很明显，并且存在一个膝内翻最大值和鞋跟高度的明显关系已经以自适性固定速度演示到了9cm。此外，Kerrigan 等人发现了相同高度的宽跟、窄跟之间的在内翻瞬间的相似的增加值。这也证实了相比于鞋子其他设计因素，鞋跟高度是决定因素。
穿高跟鞋增加的内翻力矩可能引起一个膝关节外侧面的代偿增加，还可能造成胫骨股骨间压缩力的增大。此外，穿高跟鞋后增加的内翻力矩可能有一个长期的功能相关性。例如，动物的实验结果显示：膝关节上增加的内翻力矩会导致其内侧隔层的退化性改变。在患膝关节骨关节炎时，通常内侧的变化大于外侧的变化。女性患此关节炎的概率是男性的两倍，而且通常都是两条腿一起患病。于是，Kerrigan 等人 证明了穿高跟鞋会诱发膝关节骨关节炎。尽管逻辑上这个假设挺有说服力的，但是更需要强调的是没有明确的原因能确定穿高跟鞋会造成膝内翻和骨关节炎。为了做好这个研究，我们必须对相同的个体进行多年重复的评估并收集关于他们穿鞋习惯的详细信息。
1.6.足和踝
穿高跟鞋时，有一个较早的脚内侧力的替换：前脚力增加，力相对集中，第一跖骨头的切应力和负荷突然增大而第五跖骨上的则减小。这种在力的分布上的改变与前脚变形有关例如拇外翻，而且鞋跟高度与大拇外翻的普遍程度之间的关系已被推断出来了。其他的与穿高跟鞋有关的足情况包括：鸡眼、老茧、跖骨痛，阿基利斯腱紧、足底筋膜炎和哈格隆德畸形（即由于跟骨压力增大而导致的跟骨后部的一种凸起）。现在关于上述任何一种足畸形的准确情况都是未知的。不同的脚上毛病可能有不同的发生过程，当然也可能是由于鞋子特点不同而造成的，例如鞋跟高度，脚趾处鞋宽和鞋底材料。所以，后续研究就是要着力于解决这些问题。
随着脚的变形，习惯性的穿高跟鞋会导致脚痛，部分原因是高跟鞋会使脚的长度减小、弓形增大。在356个女性样本中，Frey 等人提出大部分人穿的鞋子相比于她们的脚而言都偏小，这会让她们感到脚的疼痛。一项由美国足医药协会做的调查也发现42%的女性尽管脚痛，但为了美仍选择穿高跟鞋。她们脚痛的部位通常在脚趾、脚掌、脚后跟和足弓部。此外，穿高跟鞋容易导致踝关节扭伤，很可能是因为脚踝侧面稳定性的降低。近来，完全性接触鞋垫被展示出能够在穿高跟鞋时更加平衡地分配力，而且也改善了行走中的舒适感。这些结果使得这种鞋垫能抵抗穿高跟鞋产生的负面影响的潜能大大提高。但是，如上所述，为了决定这种措施是否能帮助穿高跟鞋的女性解决脚的问题，鞋垫的长期功效还需要好好的评估测定。
由于穿高跟鞋产生的足底弯曲的增大会导致步行中足底屈肌力矩的减小。Simonsen等人证明了这是由于小腿三头肌肌束长度变短和跟腱力臂缩短而造成的，并且也与靠近踝关节中枢的能缩小力矩的地面反作用力传输途径有关。但是，跟腱力量的增加实际上是由于穿高跟鞋后小腿肌肉活动性的增强。穿高跟鞋走路时，人们可以从矢状面观察到足底屈肌较小的力矩，在某种程度上，这能弥补膝关节伸肌活动的振幅和周期的增加。当穿高跟鞋走路时，较小的跖屈力矩可能会依靠近端腿部肌肉如股四头肌来获得腿部推进力。
在冠状面上，随着鞋跟高度的增加，赤脚或脚后跟较低时，明显的踝部反向力矩能让外翻力矩逐渐加大。这种现象的部分原因是因为踝关节中心的横向偏移，这导致脚踝反转偏置时必须有一个外翻力矩来获得平衡。这些有关踝关节动力学的变化可能会造成膝内侧压力负荷的增大。另外，在脚后跟受到撞击期间，由于足底屈曲和脚旋后的姿势，距骨关节旋前活动和胫骨旋内活动会受到限制，这些局限性会使脚在首次触地时的减震能力下降。
穿高跟鞋能够提高肌肉的活动性，如比目鱼肌、胫前肌、腓肠肌内侧部位和小腿长肌，并且还能提高踝关节的活动性。不管年龄多大，穿高跟鞋都能使腓肠肌灵活性增大。踝关节周围肌肉活动性的增强会使关节僵硬度增加。这大概是某种物质在弥补由穿高跟鞋引起的踝关节稳定性的降低。但是，当穿高跟鞋走路时，肌肉定期和长时间的活动会使物质运输的活力和成本提高，当然也会增大疲劳度，尤其是长期穿高跟鞋站立或步行。
Csapo等人报道：长期穿高跟鞋会造成腓肠肌肌束短缩和跟腱的尺寸和僵硬度增加，这使得踝关节运动范围缩小。常穿高跟鞋的人跟腱会变肥大，这是因为当她们穿高跟鞋走路时，跟腱需要承受更大的小腿三头肌肌力。Csapo等人和Cronin等人都发现常穿高跟鞋的人比难得穿高跟鞋的人的肌束更短，这暗示了肌腱结构的缓慢适应性与穿高跟鞋有关。Cronin等人发现，那些常穿高跟鞋的人，除了脚踝的运动范围缩小以外，当她们赤脚走路时，腓肠肌肌束受细菌感染率比正常人高3倍且快6倍。这与长时间穿高跟鞋会使跟腱僵硬的观点是一致的。由穿高跟鞋导致的膝关节弯曲度的增加也会影响腓肠肌肌肉的活动，因为它穿过膝关节。除了导致步态无效，Cronin等人的力学发现和Csapo等人可能能够解释为什么常穿高跟鞋的人在穿平底鞋走路时会感到肌肉的不适。尤其是在有规律地，长期地穿高跟鞋之后，小腿三头肌的肌纤维适应了短距离的伸长。因此在切换到平底鞋时，即使处于站立位，她们的小腿肌肉仍会处于紧张状态。
2.体验效果
鞋跟穿着体验是另一个存在争议的领域，大部分研究都忽视了它的重要性。Ebbeling等人发现人们的心率、耗氧量或下肢力学是不会受穿鞋经验影响的。在这项研究中，有经验的穿高跟鞋者一周穿3次或更多，每次穿8小时；而缺乏经验的组每月少于2次穿高跟鞋。Simonsen等人也报导了有穿鞋经验的人（每周1.5~7次，平均3.8次）与无穿鞋经验的人（每周0~1次，平均0.5次）对于下肢关节力矩或心电图的活动是不同的。
与此相反，Barton等人记录了在两天习惯性抬脚后让脚跟受撞击后竖脊肌的早期活动情况。在一个有关13~20岁女孩的研究中，de Oliveira Pezzan等人报导了无高跟鞋穿着经验者患有脊柱前弯症的概率小，她们的骨盆较向后倾斜。然而，有高跟鞋穿着经验者则表现相反。Opila-Cor-reia也报导了：在站立位时，无经验者比有经验者躯干旋转度更大且膝弯曲度稍大。Gefen等人指出：常穿高跟鞋的女性更容易感到腓肠肌及周围肌群的疲劳，而且她们的身体平衡性也变差了。当常穿高跟鞋者疲劳时，科学家们发现她们的腓肠肌的两个头之间的肌电图活动失衡。
在尝试解释这一领域的一些争论时，几个因素是必须要考虑到的。受试者的年龄是一个潜在性的因素。因为年龄会影响神经肌肉功能的各个方面和平衡感。此外，一些研究也考虑到了有经验者穿鞋的高度。这可能是因为有经验者穿的鞋鞋跟越高，她们的习惯性产生的影响越明显。然而，有规律穿着者穿较低跟的鞋子后，人们很难看出她们会成为慢性病患者，除非她们是有经验穿着者。Cronin等人和de Oliveira Pezzan等人都展示了13~25岁常穿高跟鞋的女性患慢性病的概率较大的显著的证据。比起先前假定好的穿着高跟鞋，如此频繁地穿高跟鞋会缓慢引起一些组织结构的改变。最后，需要记住的是，穿高跟鞋的人比起其他人，她们的一些参数更容易受到影响。所以，上述的一些研究之间的明显差异很可能是由于测量的参数不同而造成的。我们需要更多，更清晰的对照组来判断这个理论是否正确。如果是正确的话，那么又是哪些参数或组织受到长期穿高跟鞋的影响最大呢。
3方法上的考虑
这一领域最明显的局限性是样本量小。模棱两可的结果已经呈现在几个方面，这可能是因为不同受试者有不同的特点，例如人体的差异。许多研究中一个实验组只有大约10个女性。由小组平均产生的结果会掩盖许多由个体差异产生的重要的生理信息。同样的，很少有研究考虑到高跟鞋的使用频率和款式所产生的影响。还有些研究则要求参加者穿她们自己的鞋。然而，其他的研究则提供受试者符合标准的鞋子，这种研究还会调整特殊受试者的适应性。这些参数能增加测试组的异质性，甚至还会再次掩盖细微的生理差异。另一个问题是鞋跟高度与它扰乱的系统长度有关，因为一个给定的鞋跟高度会将较短个体的那段关节转移到另一个相对负荷程度更大的脚后跟上。因此，一个标准化的鞋跟高度对所有受试者而言可能不全适合。体重是另一个重要的参数；因为一个给定的脚的大小和一个能够增大下肢关节压力的较大体重可能会反过来影响其他参数如脚上力的分布。
这个内容上的另一个的局限是表面肌电图的使用。因为大部分研究检查了高跟步态以及矮跟步态，肌肉几何分布图大体上在这几种情况中变化着，所以运动单位的样本在表面电极的记录会有所不同。因此，肌电图振幅的对比建立在空间均匀地激活肌肉的基础上，这可能不是有效的人类行走，并且可能因此产生较小的非生理的差异。还值得注意的是大部分研究记录一个最大的自主收缩过程来使肌电图数据标准化。这也引起了几个问题，例如试验中的活化策略（影响标准化的评价值）、最大地接触全体肌肉的能力（个体的与肌肉组织的不同）、刺激的影响、最佳关节角度产生最大力。此外，一些研究除了记录一个最大的收缩外既没有标准化的肌电图数据，也没有一个标准化的评价值，这使一些研究的对比不太可靠。
一些展示在这边的行走研究是在跑台上实验的，多数的研究对比跑台上的行走和在地上的自然行走，两者有着不同的结果。关于这边关注的参数，例如运动和肌肉活动，两种测试方式之间的差异似乎是微小的，甚至于不存在，尤其是在一个充分的跑台适应期之后。但是，比较这两种方式的研究无论是赤脚或平底鞋的实验，它们都有待确认是否对穿高跟鞋走路有着不同的影响。显然，我们需要大量的能够控制的或者至少能够对这些问题作出解释的研究。
4.未来的方向和结论
虽然研究方法、课题特征、鞋子检测的方法变化着，高跟鞋广泛地引起了在步行中神经控制上连贯的改变。这些改变是普遍的，影响从脚趾到脊柱，并且大多数在整体运动方面是不利的或者增加了组织损伤的危险性。未来的研究道路之一应该尝试着在穿高跟鞋人群中定量伤害的发病率，考虑到个人选择鞋跟的习惯。这些信息是极其重要的，因为如穿高跟鞋导致的整体移动性的降低这类发现已经局限了社会的关联性，除非它们可以与有用的结果有关，例如疲劳或发病率的上升或者降低。
我们有必要记下这些:这里概述的一些穿高跟鞋产生的长远影响未必就是长期的高压力的结果。大部分习惯了穿高跟鞋的女士绝大多数时间是坐着的而不是走路，这表明由于穿高跟鞋而引起的足部状态变化是引起组织适应的强大的刺激。未来的调查研究应该致力于确认由于穿高跟鞋而导致的长期的神经肌肉的适应性，与这种适应性相关的参数也要确定，至少鞋子高度、穿的持续时间、使用频率以及适应程度很有可能是决定是否发生适应的重要因素。这些内容应该用广泛的、长期的设计去研究，对于尽量控制上述的许多研究的局限性。一旦影响高跟鞋步态和关于神经肌肉、生物力学适应性的关键因素被确定，我们就可以明确给出关于如何应对高跟鞋带来的负面影响的有效建议。
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步行是人体运动的最常见形式。从运动控制的角度来看，人类用两足行进让走变得极其复杂。因为步态周期过程中，只有一只脚落在地上，所以要想能平稳地前进就需要调节平衡和向前运动的关系。众所周知的高跟鞋，它会让步行更加困难;由于改变了脚踝关节的自然位置，从而会产生一种连锁反应（大多是消极）―从下肢至少影响到脊柱。本文综述了最近的许多研究，它们探讨了高跟鞋对不同年轻女性在平衡和运动下的急慢性影响。并对存在争议的问题、普遍研究上的局限性和未来的发展进行了详细阐述。
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内容
1. 介绍
1.1 一般生物力学
1.2 地面反作用力
1.3 背部／脊柱
1.4 髋关节
1.5 膝关节
1.6 足和踝
2. 体验的效果
3. 方法上的考虑
4 未来的方向和结论
参考:
1.前言
人类两足行走产生了运动控制方面的难点。人体重的三分之二是位于高出地面身体的三分之二，所以人体是一个固有的不稳定的系统，需要一个控制器。在这方面，鞋的选择很重要，可以潜移默化地改变双方的力量分布和运动控制。运动控制在常见的任务中显得特复杂，如步行，对于步态周期过程而言，只是让一只脚在地面上，却又要协调好平衡和前进的关系。而典型的鞋有一个小于2cm的鞋跟高度，高跟鞋―定义为一种鞋跟高出鞋前部的鞋，这种高度差可能会超过10cm。高跟鞋常包括一个狭窄的鞋头、坚硬的鞋跟和弯曲的足底区，所有这些都会妨碍足部的自然运动。高跟鞋已经穿了几百年（斯图尔特，1972），尽管它们的使用注意事项有很多，但仍然非常受欢迎。调查表明，有37％至69％的女性每天穿高跟鞋，这显示了一个巨大的女性人口比例。(美国足医学联合会，2003 年 ；Frey等人.，1993 年;盖洛普组织 Inc.，1986年）。
高跟鞋通过迫使脚跖屈来影响踝关节的自然功能和位置。最近，许多科学研究鉴于平衡，步态和总体幸福感的考虑，探讨了这种位置变化的后果。由此产生的数据表明，高跟鞋的影响并不局限于足部，而是影响的一种连锁反应―会沿下肢至少传导到脊柱。本文综述了一些研究，主要为高跟鞋对有关平衡和运动的参量的影响，而且绝大多数的研究对象集中在年轻的，健康的女性。
1.1 一般生物力学
较高的鞋跟高度会导致更慢的自主行走速度和更短的步幅，而节奏一般不变。(艾德里安和 Karpovich，1966 年;Barkema等人.，2012 ；· 克罗宁et al.，2012 ；Esenyel等人.，2003 年 ；李等人.，2001 年 ；Opila-· 科雷亚1990a).穿着高跟鞋在跑步机或地面上行走时（马修斯和伍滕，1963年），机体耗能会随着高跟鞋高度的增加而系统性地增加（Ebbeling等人，1994）。穿平底鞋选取的步速效率一般是接近最高的，比这快或慢都会增加能耗，所以穿高跟鞋时步速减慢很有可能会提高行走的能量成本。鞋跟高度的增加会使原本的重心前倾，由此产生的代偿性变化使膝关节进一步屈曲，下肢肌肉频繁活动以及行走的能耗增加（见下文）。布兰切特等人发现， 行走在摩擦较小的地板上会使滑行的可能性加大，这虽然很直观，但尚待验证。
1.2地面反作用力
据报道，处于垂直，前后和内外侧方向上的地面反作用力之所以不断的增加，与行走和站立时鞋跟较高的鞋跟高度有关，因为它可以伴随着载荷速率的增加而增加。(克罗宁等人.，2012 ；Ebbeling等人.，1994 年 ；香港等人.，2005 年 ；雪和威廉姆斯，1994 年;· 斯特凡尼欣等人.，2000 年 ；Yung-Hui 和 2005年魏贤).穿高跟鞋行走时所产生的较大的制动力会迫使重心减速，这种情况下机体会使向前的推力达到峰值来使重心前移 (· 斯特凡尼欣等人，2000 年）。因此，鞋跟高度的增加会使步态变得不太灵活，表现为较大加速和减速两种状态。
强大的地面反作用力以冲击波的形式传导到脊柱而造成软组织损伤，最终靠腿和背部疼痛及关节退变表现出来。(克里根等人，1998 年;沃洛申和比基尼，1982 年;沃洛申和 Loy，1994年）。但是，劳埃和沃洛申（1987 年）报道，当鞋跟高度由7.6cm增加到8.5cm时，冲击力和负荷率对机体的影响会相应地减弱，这使通过调整鞋跟高度来预防损伤成为可能。这些年来一个很有趣的发展，是利用鞋垫来调整高跟鞋条件下影响步态的各种力。Yung-hui and Wei-Hsien发现将鞋后跟与整个鞋垫连在一起和足弓支撑机制会使高跟鞋造成的负作用减少到33.2％。然而，这项研究需要一个单一阶段的测量，因此这些鞋垫的长期效用仍有待于被测定。
1.3背部／脊柱
就高跟鞋研究的背景之下来看 ，高跟鞋是否会影响到腰椎前凸可能是最备受争议的。多数相关研究发现腰椎发生易变的幅度很小或者说是无明显迹象。Opila-Correia(1990a)在七个人进行的试验中发现仅有三个人随着使用高跟鞋高度的增加，脊柱前凸会有着相应的增加的倾向。Lee e tal (2001)也报道说，在从20~30年龄段的妇女中选五个来接受从站立相变成行走姿势时的测验，她们的腰椎前凸会增加（尽管他们采用的方法备受批评）。另一项涉及13~20岁的女孩参与的试验，Pezzan等人 (2011)报道：没有高跟鞋使用经历的人能发生腰椎前凸的很少，但使用过高跟鞋的人会加重腰椎前凸。
许多因素会造成这些差异。高跟鞋适应性的个体差异似乎是合理的，而这也可能会因仅呈现试验组的平均值而被掩盖或忽略。方法上的问题如:用于高跟鞋实验的木板，测腰椎曲度的方法，受试者选穿不同鞋的习惯，运动标记的准确性、很少的试验者和腹部肌肉活动的变化等方面都不容忽视。再者，许多研究仅仅进行站立状态下的实验，就会使得行走过程中腰部肌受力情况难以把握。很显然，在得出确凿的结论之前，达成最适合的用于评估腰曲度方法上的共识是非常有必要的。倘若高跟鞋果真能降低脊柱前凸的程度，额外的压力可能存在于腰椎。相反，如果长期的高跟鞋使用会引起脊柱前凸，也有可能会伴随着在肌腱性能方面的改变及潜在性的疲劳和酸痛增长。
在这个领域的大部分研究显示，穿高跟鞋时，腰部肌肉活动会加强;而这种趋势与踝高度有关。与之相反，约瑟夫发现穿低跟鞋的妇女行走时并未引起竖脊肌活动的改变。（表明这个结果有可能是受到了该鞋跟的高度的影响）且Bendix 等人(1984)在背部和腹部肌活动中也有类似的发现。然，应该指出的是，后者的研究是让受试者不穿高跟鞋时站在木板上，这种情况是不可能准确地代表着穿高跟鞋所要经历的受压环境。从时间角度，提高鞋跟高度会使竖脊肌的活动灵敏度上升。再加上腰腹部活化作用的增强，这可能会促进平衡状态的维持―通过后者对抗鞋跟高度增加而引起的头腰部错位。
除了肌肉所需能量的增加，持续广泛的腰肌激活可使脊髓受压迫增加，最终导致肌疲劳和腰部疼痛。事实上，腰肌收缩强度达到最大限度的2％时会造成组织缺氧，而且这个强度下的长时间等长收缩与腰椎劳损联系密切。因此，即使是让腰肌维持低水平的运动，时间一旦拉长就可能会导致消极的组织适应。
1.4髋关节
有报道称―相比平底鞋，在步行的支撑相，高跟鞋从1cm变化到8cm基本上对髋关节屈曲无影响。但是，Korrigan 等人（1998）报道，在支撑相早期，穿高跟鞋会出现髋屈峰值的增大和髋部屈肌力矩的短暂增大。Esenyel等人 （2003）也观察到在从站立相过渡到摆动相时有髋关节屈曲增加，在摆动相，穿高跟鞋相较于平底鞋或赤脚，髋关节屈曲会略有下降。
1.5膝关节
一般来说，当穿着高跟鞋的脚接触地面时，膝关节是比较屈曲的，如同在支撑相时，随着鞋后跟的高度的增加，膝关节的弯曲程度似乎也增加了。相应地，膝伸肌运动时，力的振幅和持续时间也增加了。
但是，一些研究并未发现行走过程中膝伸肌力矩最大值的增加，这可能是由于行走速度和鞋子高度的不同。步行速度会影响矢状面的关节力矩，但对于额状面的并没有影响，并且不是所有的研究都符合赤脚和穿高跟鞋的条件，穿高跟鞋的步行速度稍微慢一点。在不同的研究中，鞋子的高度大约在3cm-10cm之间变化着。较低的鞋后跟高度可能引起较小的关节力学干扰。因此开始时我们可以给定速度和一定的高度鞋后跟，一定时间后穿着高跟鞋走路确实显著增加了膝伸肌力矩的最大值。其他提到的对膝关节的影响包括了在支撑相期间的更大幅度的动作以及动作在摆动相期间的弯曲程度。
在站立期间，通常增加最明显的是股四头肌的肌电图数据，这也许给予了更好的力冲击的衰减作用，并且部分弥补了由于穿高跟鞋踝关节背曲的损失，但是，以上所提到的变化也增强了髌骨腱的拉紧和增大了髌股关节的压力。因此增大了胫股的压缩力，并且可能造成膝关节的疼痛和变性的关节改变。为了支持此假设，Ho 等人提出了在穿高跟鞋时髌股关节压力最大值增加了89.5%，在髌股关节的压力上一兆帕压力的减少暗示着髌股关节疼痛56%的减少。一兆帕压力的减少印证了Ho 等人 对于高跟鞋子和中等高度鞋子的观察。
行走中，身体的重量对膝关节而言是偏向内侧的，这增加了膝内翻的可能—一个压缩的力在内侧，一个拉伸的力在外侧。穿高跟鞋行走更加使得身体重量转化到足内侧，这增加了内翻的可能性。这在穿着3.8cm高跟鞋时就很明显，并且存在一个膝内翻最大值和鞋跟高度的明显关系已经以自适性固定速度演示到了9cm。此外，Kerrigan 等人发现了相同高度的宽跟、窄跟之间的在内翻瞬间的相似的增加值。这也证实了相比于鞋子其他设计因素，鞋跟高度是决定因素。
穿高跟鞋增加的内翻力矩可能引起一个膝关节外侧面的代偿增加，还可能造成胫骨股骨间压缩力的增大。此外，穿高跟鞋后增加的内翻力矩可能有一个长期的功能相关性。例如，动物的实验结果显示：膝关节上增加的内翻力矩会导致其内侧隔层的退化性改变。在患膝关节骨关节炎时，通常内侧的变化大于外侧的变化。女性患此关节炎的概率是男性的两倍，而且通常都是两条腿一起患病。于是，Kerrigan 等人 证明了穿高跟鞋会诱发膝关节骨关节炎。尽管逻辑上这个假设挺有说服力的，但是更需要强调的是没有明确的原因能确定穿高跟鞋会造成膝内翻和骨关节炎。为了做好这个研究，我们必须对相同的个体进行多年重复的评估并收集关于他们穿鞋习惯的详细信息。
1.6.足和踝
穿高跟鞋时，有一个较早的脚内侧力的替换：前脚力增加，力相对集中，第一跖骨头的切应力和负荷突然增大而第五跖骨上的则减小。这种在力的分布上的改变与前脚变形有关例如拇外翻，而且鞋跟高度与大拇外翻的普遍程度之间的关系已被推断出来了。其他的与穿高跟鞋有关的足情况包括：鸡眼、老茧、跖骨痛，阿基利斯腱紧、足底筋膜炎和哈格隆德畸形（即由于跟骨压力增大而导致的跟骨后部的一种凸起）。现在关于上述任何一种足畸形的准确情况都是未知的。不同的脚上毛病可能有不同的发生过程，当然也可能是由于鞋子特点不同而造成的，例如鞋跟高度，脚趾处鞋宽和鞋底材料。所以，后续研究就是要着力于解决这些问题。
随着脚的变形，习惯性的穿高跟鞋会导致脚痛，部分原因是高跟鞋会使脚的长度减小、弓形增大。在356个女性样本中，Frey 等人提出大部分人穿的鞋子相比于她们的脚而言都偏小，这会让她们感到脚的疼痛。一项由美国足医药协会做的调查也发现42%的女性尽管脚痛，但为了美仍选择穿高跟鞋。她们脚痛的部位通常在脚趾、脚掌、脚后跟和足弓部。此外，穿高跟鞋容易导致踝关节扭伤，很可能是因为脚踝侧面稳定性的降低。近来，完全性接触鞋垫被展示出能够在穿高跟鞋时更加平衡地分配力，而且也改善了行走中的舒适感。这些结果使得这种鞋垫能抵抗穿高跟鞋产生的负面影响的潜能大大提高。但是，如上所述，为了决定这种措施是否能帮助穿高跟鞋的女性解决脚的问题，鞋垫的长期功效还需要好好的评估测定。
由于穿高跟鞋产生的足底弯曲的增大会导致步行中足底屈肌力矩的减小。Simonsen等人证明了这是由于小腿三头肌肌束长度变短和跟腱力臂缩短而造成的，并且也与靠近踝关节中枢的能缩小力矩的地面反作用力传输途径有关。但是，跟腱力量的增加实际上是由于穿高跟鞋后小腿肌肉活动性的增强。穿高跟鞋走路时，人们可以从矢状面观察到足底屈肌较小的力矩，在某种程度上，这能弥补膝关节伸肌活动的振幅和周期的增加。当穿高跟鞋走路时，较小的跖屈力矩可能会依靠近端腿部肌肉如股四头肌来获得腿部推进力。
在冠状面上，随着鞋跟高度的增加，赤脚或脚后跟较低时，明显的踝部反向力矩能让外翻力矩逐渐加大。这种现象的部分原因是因为踝关节中心的横向偏移，这导致脚踝反转偏置时必须有一个外翻力矩来获得平衡。这些有关踝关节动力学的变化可能会造成膝内侧压力负荷的增大。另外，在脚后跟受到撞击期间，由于足底屈曲和脚旋后的姿势，距骨关节旋前活动和胫骨旋内活动会受到限制，这些局限性会使脚在首次触地时的减震能力下降。
穿高跟鞋能够提高肌肉的活动性，如比目鱼肌、胫前肌、腓肠肌内侧部位和小腿长肌，并且还能提高踝关节的活动性。不管年龄多大，穿高跟鞋都能使腓肠肌灵活性增大。踝关节周围肌肉活动性的增强会使关节僵硬度增加。这大概是某种物质在弥补由穿高跟鞋引起的踝关节稳定性的降低。但是，当穿高跟鞋走路时，肌肉定期和长时间的活动会使物质运输的活力和成本提高，当然也会增大疲劳度，尤其是长期穿高跟鞋站立或步行。
Csapo等人报道：长期穿高跟鞋会造成腓肠肌肌束短缩和跟腱的尺寸和僵硬度增加，这使得踝关节运动范围缩小。常穿高跟鞋的人跟腱会变肥大，这是因为当她们穿高跟鞋走路时，跟腱需要承受更大的小腿三头肌肌力。Csapo等人和Cronin等人都发现常穿高跟鞋的人比难得穿高跟鞋的人的肌束更短，这暗示了肌腱结构的缓慢适应性与穿高跟鞋有关。Cronin等人发现，那些常穿高跟鞋的人，除了脚踝的运动范围缩小以外，当她们赤脚走路时，腓肠肌肌束受细菌感染率比正常人高3倍且快6倍。这与长时间穿高跟鞋会使跟腱僵硬的观点是一致的。由穿高跟鞋导致的膝关节弯曲度的增加也会影响腓肠肌肌肉的活动，因为它穿过膝关节。除了导致步态无效，Cronin等人的力学发现和Csapo等人可能能够解释为什么常穿高跟鞋的人在穿平底鞋走路时会感到肌肉的不适。尤其是在有规律地，长期地穿高跟鞋之后，小腿三头肌的肌纤维适应了短距离的伸长。因此在切换到平底鞋时，即使处于站立位，她们的小腿肌肉仍会处于紧张状态。
2.体验效果
鞋跟穿着体验是另一个存在争议的领域，大部分研究都忽视了它的重要性。Ebbeling等人发现人们的心率、耗氧量或下肢力学是不会受穿鞋经验影响的。在这项研究中，有经验的穿高跟鞋者一周穿3次或更多，每次穿8小时；而缺乏经验的组每月少于2次穿高跟鞋。Simonsen等人也报导了有穿鞋经验的人（每周1.5~7次，平均3.8次）与无穿鞋经验的人（每周0~1次，平均0.5次）对于下肢关节力矩或心电图的活动是不同的。
与此相反，Barton等人记录了在两天习惯性抬脚后让脚跟受撞击后竖脊肌的早期活动情况。在一个有关13~20岁女孩的研究中，de Oliveira Pezzan等人报导了无高跟鞋穿着经验者患有脊柱前弯症的概率小，她们的骨盆较向后倾斜。然而，有高跟鞋穿着经验者则表现相反。Opila-Cor-reia也报导了：在站立位时，无经验者比有经验者躯干旋转度更大且膝弯曲度稍大。Gefen等人指出：常穿高跟鞋的女性更容易感到腓肠肌及周围肌群的疲劳，而且她们的身体平衡性也变差了。当常穿高跟鞋者疲劳时，科学家们发现她们的腓肠肌的两个头之间的肌电图活动失衡。
在尝试解释这一领域的一些争论时，几个因素是必须要考虑到的。受试者的年龄是一个潜在性的因素。因为年龄会影响神经肌肉功能的各个方面和平衡感。此外，一些研究也考虑到了有经验者穿鞋的高度。这可能是因为有经验者穿的鞋鞋跟越高，她们的习惯性产生的影响越明显。然而，有规律穿着者穿较低跟的鞋子后，人们很难看出她们会成为慢性病患者，除非她们是有经验穿着者。Cronin等人和de Oliveira Pezzan等人都展示了13~25岁常穿高跟鞋的女性患慢性病的概率较大的显著的证据。比起先前假定好的穿着高跟鞋，如此频繁地穿高跟鞋会缓慢引起一些组织结构的改变。最后，需要记住的是，穿高跟鞋的人比起其他人，她们的一些参数更容易受到影响。所以，上述的一些研究之间的明显差异很可能是由于测量的参数不同而造成的。我们需要更多，更清晰的对照组来判断这个理论是否正确。如果是正确的话，那么又是哪些参数或组织受到长期穿高跟鞋的影响最大呢。
3方法上的考虑
这一领域最明显的局限性是样本量小。模棱两可的结果已经呈现在几个方面，这可能是因为不同受试者有不同的特点，例如人体的差异。许多研究中一个实验组只有大约10个女性。由小组平均产生的结果会掩盖许多由个体差异产生的重要的生理信息。同样的，很少有研究考虑到高跟鞋的使用频率和款式所产生的影响。还有些研究则要求参加者穿她们自己的鞋。然而，其他的研究则提供受试者符合标准的鞋子，这种研究还会调整特殊受试者的适应性。这些参数能增加测试组的异质性，甚至还会再次掩盖细微的生理差异。另一个问题是鞋跟高度与它扰乱的系统长度有关，因为一个给定的鞋跟高度会将较短个体的那段关节转移到另一个相对负荷程度更大的脚后跟上。因此，一个标准化的鞋跟高度对所有受试者而言可能不全适合。体重是另一个重要的参数；因为一个给定的脚的大小和一个能够增大下肢关节压力的较大体重可能会反过来影响其他参数如脚上力的分布。
这个内容上的另一个的局限是表面肌电图的使用。因为大部分研究检查了高跟步态以及矮跟步态，肌肉几何分布图大体上在这几种情况中变化着，所以运动单位的样本在表面电极的记录会有所不同。因此，肌电图振幅的对比建立在空间均匀地激活肌肉的基础上，这可能不是有效的人类行走，并且可能因此产生较小的非生理的差异。还值得注意的是大部分研究记录一个最大的自主收缩过程来使肌电图数据标准化。这也引起了几个问题，例如试验中的活化策略（影响标准化的评价值）、最大地接触全体肌肉的能力（个体的与肌肉组织的不同）、刺激的影响、最佳关节角度产生最大力。此外，一些研究除了记录一个最大的收缩外既没有标准化的肌电图数据，也没有一个标准化的评价值，这使一些研究的对比不太可靠。
一些展示在这边的行走研究是在跑台上实验的，多数的研究对比跑台上的行走和在地上的自然行走，两者有着不同的结果。关于这边关注的参数，例如运动和肌肉活动，两种测试方式之间的差异似乎是微小的，甚至于不存在，尤其是在一个充分的跑台适应期之后。但是，比较这两种方式的研究无论是赤脚或平底鞋的实验，它们都有待确认是否对穿高跟鞋走路有着不同的影响。显然，我们需要大量的能够控制的或者至少能够对这些问题作出解释的研究。
4.未来的方向和结论
虽然研究方法、课题特征、鞋子检测的方法变化着，高跟鞋广泛地引起了在步行中神经控制上连贯的改变。这些改变是普遍的，影响从脚趾到脊柱，并且大多数在整体运动方面是不利的或者增加了组织损伤的危险性。未来的研究道路之一应该尝试着在穿高跟鞋人群中定量伤害的发病率，考虑到个人选择鞋跟的习惯。这些信息是极其重要的，因为如穿高跟鞋导致的整体移动性的降低这类发现已经局限了社会的关联性，除非它们可以与有用的结果有关，例如疲劳或发病率的上升或者降低。
我们有必要记下这些:这里概述的一些穿高跟鞋产生的长远影响未必就是长期的高压力的结果。大部分习惯了穿高跟鞋的女士绝大多数时间是坐着的而不是走路，这表明由于穿高跟鞋而引起的足部状态变化是引起组织适应的强大的刺激。未来的调查研究应该致力于确认由于穿高跟鞋而导致的长期的神经肌肉的适应性，与这种适应性相关的参数也要确定，至少鞋子高度、穿的持续时间、使用频率以及适应程度很有可能是决定是否发生适应的重要因素。这些内容应该用广泛的、长期的设计去研究，对于尽量控制上述的许多研究的局限性。一旦影响高跟鞋步态和关于神经肌肉、生物力学适应性的关键因素被确定，我们就可以明确给出关于如何应对高跟鞋带来的负面影响的有效建议。
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Neil Cronin于2010年获得丹麦的奥尔堡大学力学博士学位，然后他以一个博士后研究员的身份在澳大利亚的格里菲思大学工作。目前，他是芬兰Jyvaskla大学的高级研究员。他的研究兴趣包括人体平衡和运动的各个方面，如肌腱―肌肉力学、神经控制和运动经济。
最后编辑于 2022-10-09 · 浏览 2388
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