2.1   受试者数量分析   纳入试验组24例户外劳作者、对照组12例健康志愿者，全部进入结果分析，无脱落。



2.3   基线资料分析   试验前两组受试对象的基线资料相比，差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。
2.4   足底峰值压力差异   与对照组相比，试验组足跟内侧区(左)、足跟外侧区(左)、M3-M5(左)、足跟内侧区(右)、足跟外侧区(右)、足弓区(右)、M1-M3(右)峰值压力有所升高，差异均有显著性意义(P < 0.05)；其余足区的峰值压力两组间差异均无显著性意义(P > 0.05)。见表2。




2.5   足部负荷比差异   试验组前足负荷比(左)、前足负荷比(右)大于对照组，差异有显著性意义(P < 0.05)；试验组后足负荷比(左)、后足负荷比(右)小于对照组，差异有显著性意义(P < 0.05)；两组内侧负荷比(左)、外侧负荷比(左)、内侧负荷比(右)、外侧负荷比(右)相比无显著性差异(P > 0.05)。见表3。




2.6   步态特征参数差异   与对照组相比，试验组每分钟步数、步速显著增加(P < 0.05)；试验组站立相较对照组高，摆动相较对照组低，差异均有显著性意义(P < 0.05)；试验组压力中心前后偏移量(左)、压力中心前后偏移量(右)较对照组大，差异均有显著性意义(P < 0.05)；试验组压力中心侧向偏移量(左)、压力中心侧向偏移量(右)较对照组大，但差异无显著性意义(P > 0.05)。见表4。



2.7   不良事件   在整个试验过程中，两组受试者均未出现与步态测试相关的不良事件。所有受试者顺利完成自然步态测试过程，未出现跌倒、滑倒、肌肉拉伤、软组织损伤或其他不适，亦无因测试中断或退出试验的情况。研究期间未报告任何严重不良事件，表明此次研究测试流程的安全性良好。

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户外职业的工作环境需要长时间直立和行走，这是足底筋膜炎和跟腱炎的重要诱因之一[1]。流行病学调查显示，长期站立工作人群的足跟痛和足底筋膜炎发病率明显高于普通人群[2]。站立时，足跟承受全身质量，足底筋膜持续紧张，若地面坚硬或不平，应力无法均匀分散，容易导致足底筋膜组织反复拉扯。研究显示，坚硬地面站立时间每增加10%，足底筋膜炎风险约增30%[3]。在不平坦地形上行走，足底筋膜和跟腱会受到反复冲击，导致疲劳损伤。例如，铁路巡道工人每天沿轨道行走，路基石子不平会导致走路时足部支撑面时高时低，足底各点受力不断变化，加剧筋膜和跟腱的疲劳损伤。户外劳作者长时间站立和长距离行走(尤其在高低不平的地表)是诱发足底筋膜炎的危险因素，也是跟腱炎的重要促发条件之一[4]。步态分析和足底压力分析是识别足部风险的关键[5-7]。自1882年英国学者BEELY等研究足底压力测量技术以来，足底压力研究在生物力学、运动医学和康复医学等领域取得了显著进展[8-9]。研究者通过分析足底压力分布和变化规律，提高治疗效果和康复水平，为运动训练、鞋履设计提供科学依据[10]。此文通过比较户外劳作者与健康人足底压力分布的差异并分析其特点，利用医学生物力学技术制作个性化鞋具[11]，以减少足底反复应力冲击，从而改变足底压力分布，预防足部疾患。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

1   对象和方法   Subjects and methods
1.1   设计   对比观察试验。
1.2   时间及地点   试验于 2023年11月至2024年9月在首都医科大学附属北京世纪坛医院临床医学工程研究室完成。
1.3   对象   采用 G*Power 3.1 软件进行样本量估算。根据前期预实验数据及文献报道[5]，选取足底峰值压力作为主要效应指标，设定效应量(Cohen’s d)为 1.15(较大效应)，α=0.05，Power=0.80，计算得出每组所需最小样本量分别为 12 例和 12 例。鉴于户外劳作者群体具有更高异质性，扩大试验组至 24 例以提高数据稳定性。满足基本效能分析要求(Power > 0.85)。
此次研究采用便利抽样方法(convenience 
sampling)，即在研究期间于特定时间窗口内，从符合纳入标准的目标人群中连续招募试验组与对照组受试者。试验组受试者为24例户外劳作者，对照组为同期自愿参与研究的12例健康人。由于户外劳作者多数为男性，因而此次研究对照组纳入的健康受试者为无足部疾患史、日常无高强度户外运动、优势足为右足的健康男性志愿者。
纳入标准：①男性户外劳作者；②工作年限5-8年；③近1年内出现过足跟疼痛或跟腱不适等典型症状，持续3个月以上；④优势足为右足；⑤试验前的24 h内未做过剧烈运动，未造成肌肉残余疲劳；⑥认知能力良好，能够顺利完成实验动作；⑦患者下肢无其他疾病，无严重的行走功能障碍；⑧无影响日常生活的心血管系统、呼吸、消化、泌尿及血液系统等疾病。
排除标准：①不同原因导致脊柱或四肢行手术治疗或严重外伤未予有效治疗，可能影响患者步态及平衡者病史者；②存在平足、高弓足等解剖结构异常者；③病程中发生其他疾病，影响结果观测者。
此次研究获得首都医科大学附属北京世纪坛医院伦理委员会批准，批准号：2023-ky-0027-002。所有受试者均签署知情同意书，愿意配合相关的试验及检查。
1.4   方法   依据PODOMED步态分析系统(PODOMED GmbH，Germany；Footscan® gait analysis system)将足底分为10个足区，分别是足跟外侧区(HL)、足跟内侧区(HM)、足弓区(MF)、第1跖骨区(M1)、第2跖骨区(M2)、第3跖骨区 (M3)、第4跖骨区 (M4)、第5跖骨区 (M5)、第1趾区(T1)、第2-5趾区(T2-5)[12-13]。见图1。



两组受试者在PRESSUREPLATE-SCIENTIC压力板(RSscan International，Belgium；Footscan® 1m plate)上，以日常行走节奏的自然步态行走 10 m距离，每位受试者重复完成3次测试，每次行走间隔休息1 min，以避免疲劳干扰，应用PODOMED步态分析系统，获取完整步态周期的足底压力参数，最终数据取3次测量的平均值用于分析(图2)[14]。比较户外劳作者自然步态下与健康人之间足底压力分布与步态特征的差异。
具体的操作步骤如下：
(1)测试前，实验人员向受试对象讲解试验方案，并对受试对象的性别、年龄等信息进行询问，对身高、体质量等进行测量。



(2)准备好实验设备，打开电脑中的足底压力分析软件，连接电脑和无线信号接收器。
(3)电脑软件信号检测正常后，将压力平板与信号传输系统进行校准。
(4)受试者需脱去外衣(内衣裤除外)以方便采集标记点的信息，受试对象穿好统一的棉袜。
(5)准备就绪后，点击软件开始按钮进行数据记录，受试对象开始站立并在10 m距离的走廊上进行自然步态行走，嘱受试者自然步态下通过压力感应平板，反复至少3次，以采集到有效信息同时减少误差。步行过程中同样应减少外界因素对患者步态的影响。
(6)受试对象试验动作完成后，点击软件停止按钮结束数据记录，并保存数据。
测量指标包括：
(1)足底峰值压力(Peak Plantar Pressure)：对足底10个区域分别记录左右足的峰值压力，以N/cm²表示。
(2)足部负荷比(Load Distribution)：前足、后足、内侧、外侧负荷占比，系统自动根据区域分布计算百分比。
(3)步频(Cadence)：单位时间内完成的步数(steps/min)。
(4)步速(Speed)：单位时间步行的平均速度(cm/s)。
(5)站立相、摆动相占比(Stance/Swing Phase)：系统根据步态周期测定支撑相与摆动相所占比例(%)；
(6)压力中心偏移量：采集压力中心在前后、侧向方向上的总位移(mm)，反映步态稳定性。
(7)操作一致性控制：此次研究中两组受试者的所有测试均由同一名接受过设备厂商标准化培训的足底生物力学技术人员完成，并使用统一设备、环境进行测试。测试前均对受试者进行统一指导，确保数据采集一致性和重复性。 
1.5   主要观察指标   两组受试者的足底峰值压力、足部负荷比，每分钟步数、步速、站立相、摆动相、压力中心偏移量。
1.6   统计学分析   采用SPSS 27.0统计软件进行数据分析。此次研究在数据分析前，对所有连续变量进行了正态性检验，所有连续变量均符合正态分布，计量资料用x±s形式表示，组间比较均采用独立样本 t 检验，P < 0.05 被认为差异有显著性意义。文章统计学方法已经首都医科大学附属北京世纪坛医院生物统计学专家审核。

3.1   户外劳作者足底压力特征与步态参数分析   足底筋膜炎和跟腱炎是职业性足部劳损的常见类型，尤其在长期从事站立与行走任务的户外劳作者中更为高发[15]。该研究通过足底压力分析发现，与对照组相比，试验组多个足底区域的峰值压力明显升高，并且差异有显著性意义(P < 0.05)，这种压力分布的变化可能与长期站立、行走及高低不平的作业环境密切相关，反映了户外劳作者足底受力的异常模式。其中试验组在足跟内侧区(左)、足跟外侧区(左)、M3-M5(左)、足跟内侧区(右)、足跟外侧区(右)、足弓区(右)、M1-M3(右) 部位的峰值压力均显著升高，试验组人群右足承受的压力分布更加偏离正常模式，值得注意的是，所有受试者的右足均为优势足(dominant foot)，即日常活动中习惯性用于发力和主导运动的一侧下肢，优势足在行走中常承担更多推进与负重功能，此次研究的结果支持这一观点，提示未来在分析足底压力模式时应将优势足作为重要影响因素之一，并在试验设计中予以记录与分层控制，以提高结果的解释力和临床应用价值。试验组的前足负荷比(左、右足)均显著高于对照组，差异有显著性意义(P < 0.05)，这表明在站立或行走过程中，前足承担了更多的体质量压力，特别是跖骨头与足趾区域，长期易造成组织负荷过重，进而引发前足疼痛、跖骨痛以及足底筋膜炎等慢性劳损性疾病。HAMSTRA-WRIGHT 等[16]的研究指出，前足区域压力升高是足底筋膜炎的显著风险因素之一，尤其在M1–M3区段，该区域压力与症状发生高度相关，这一发现与此次研究结果相一致。与此同时，试验组左右足的后足负荷比例较对照组明显降低(P < 0.05)，说明该人群在步态周期中足跟着地时的受力减少，负荷重心前移至前足。该负荷分布模式会导致足底筋膜和跟腱处于持续牵张状态，增加慢性损伤的风险。CHEUNG 等[17]研究发现，跟腱负荷的升高与足底筋膜张力的增强、足弓高度降低、足底压力中心前移之间存在密切关联，进一步支持了此次研究中的观察结果。综合试验组的步态表现及其职业背景(如户外崎岖地形下长期站立或步行等因素)，可见其足底压力分布呈明显异常，表现为前足负荷过大而后足负荷不足，这一特征可能削弱足弓稳定性，进而导致足弓塌陷(扁平足)，使足底筋膜与跟腱长期处于拉伸状态，诱发或加重组织应力损伤。在BULDT等[18]的系统回顾中，证实扁平足个体在步行时前足区域压力显著升高、后足区域压力下降，此种压力分布改变与足弓功能减退高度相关，是引发足底筋膜及跟腱损伤的重要生物力学机制之一。WERNER等[3]对装配厂工人进行研究发现，足部力学异常(如前足过度内旋)人群足底筋膜炎的发生率显著升高，前足跖骨头下方的高压力也是其发病的独立危险因素。足底筋膜长期承受过大的张应力会在跟骨内侧附着点处造成微小损伤，反复积累后发展为慢性炎症和退变；而足部过度内旋(过度旋前)会引起足弓反复过度拉伸，同样诱发足底筋膜炎[19-20]。对于跟腱炎，足底压力异常更多体现为步态力线偏移，例如扁平足导致足跟外翻、跟腱受力方向偏斜，从而使跟腱受到不自然牵拉应力，增加慢性劳损机会[3-4]。有研究指出，体质量指数过高者往往足跟和前足载荷过大，足底压力峰值升高，这类人群发生足底筋膜炎和跟腱疾病的风险显著增加[4-5]。
与对照组相比，试验组的步频(每分钟步数)和步速均发生明显的改变，表现为明显增高(P < 0.05)，这一现象提示户外劳作者在自然步态下展现出更高的运动节律和推进速度，可能源于其长期在实际工作环境中形成的“快速适应性步态”模式。例如，在铁路巡查、野外勘察等工作场景中，个体需以较快节奏完成任务，久而久之形成了高频率、快节奏的步态行为特征。试验组呈现的“步频高、步速快”的步态特征，虽为工作适应性行为，但可能促发足底筋膜与跟腱处于长期牵张、高频应力和恢复时间不足的状态，构成其成为足底慢性损伤高风险人群的关键机制之一[21]。试验组的站位相比例较对照组显著增加(P < 0.05)，而摆动期比例则明显减少。站位期增加说明试验组人员在行走时单腿承重的持续时间更长，表明他们需要更多时间以保持身体的稳定和平衡，造成足底压力持续且反复集中于足底特定区域，极易导致足底筋膜和跟腱慢性劳损。摆动期缩短导致脚部离地时间减少，肌肉放松和压力缓解机会受限，足底筋膜和跟腱持续紧张，增加劳损和炎症风险[22]。试验组压力中心前后偏移量在左右足均明显大于对照组。压力中心前后偏移量较大表明试验组在行走过程中身体重心前后移动的幅度显著增加，这种重心的不稳定性迫使足底筋膜与跟腱频繁做出代偿性反应，长期反复的代偿机制易导致足底软组织的损伤[23]。压力中心频繁大范围的前后移动也提示试验组人群在步态控制方面存在困难，增加了足底结构如筋膜和跟腱承受反复、异常负荷的风险。从生物力学角度来看，试验组步态的不稳定性(压力中心前后偏移大)、步伐节律改变(步速、步频增大)及步态周期异常(站位时间增加，摆动时间减少)共同作用于足底，使足底软组织(筋膜与跟腱)长期处于机械性过载的环境中，导致慢性劳损累积，成为足底筋膜炎和跟腱炎的关键致病因素[24]。许多户外劳作者(如建筑工人、牧民)在行走时还需要携带工具或负重，负重步行会缩短步幅、延长每一步支撑相时间，以保持重心平稳[25]。另一项研究显示当走在崎岖户外地面时，人体会降低重心、增大踝关节和膝关节的共收缩以增强稳定性，同时在摆动相时增加脚尖离地高度以避免绊倒，这些步态特征虽提高了稳定性，但也意味着足部肌肉和韧带需要承担更大负荷[26]。
应用步态分析技术监测户外劳作者的步态，有助于早期发现异常步行模式并进行干预(例如训练正确步态、使用助力护具等)，从而减少足部慢性损伤[27]。
3.2   足部减压与防护措施   异常的足底生物力学(足弓结构异常、压力分布不均)、特定的步态模式(长时间负重行走)以及苛刻的工作环境(长期站立、崎岖地面)共同作用，增加了足底筋膜和跟腱的慢性损伤风险。为避免此类个体足部疾患发生，依据足部减压方案应从足底力学优化、步态调整、鞋具干预、肌肉强化与环境改善等方面入手，以降低足底压力异常、改善步态模式。
对于户外劳作者功能性鞋垫的设计应以均衡足底压力分布为目标，减轻前足过载，提高后足的支撑能力，优化足弓受力，从而降低足底筋膜及跟腱的应力[28-29]。具体而言，针对前足压力过大的情况，可在鞋垫中部增加足弓支撑结构，尤其适用于扁平足及足弓塌陷的情况，以减少足底筋膜过度牵拉。此外，在鞋垫的后足区域(足跟内侧区、足跟外侧区部位)增加缓冲材料，例如EVA泡棉、硅胶或记忆泡沫，以增强后足的减震能力，促进足底压力分布更加均匀[30-31]。同时，前足区域(M1-M3、M3-M5)应采用专门的减压填充层，降低跖骨头区域的压力峰值，减少跖骨疼痛。鞋垫材质方面，应选用柔软且具有适当支撑性的材料，比如EVA记忆泡沫结合凝胶填充，以确保既能提供必要的足部支撑，又能缓冲步行时的冲击力。此外，具有高回弹性的材料，如聚氨酯，也可有效吸收冲击，减少筋膜和跟腱的反复负荷[31-32]。
为提高户外劳作者步态稳定性，降低足底压力异常，应通过步态调整和压力中心稳定性训练来优化步态模式。具体措施包括：一是进行步态调整训练，通过步幅控制训练适当增加步幅，减少单足站立时间，降低站立期占比，以优化步态节律[33]；二是开展压力中心稳定性训练，使用平衡训练板或单足站立训练提高足部的本体感觉能力，改善对步态重心变化的适应性，减少压力中心的过度前后偏移；同时辅以动态步态调整训练(如动态支撑训练)，改善足底压力的均衡性，进一步提高整体步态的稳定性[34-35]。
3.3   现代传感器技术和人工智能背景下的足部防护   随着技术进步，越来越多的研究开始运用压力传感器和步态分析系统来实时监测足部的压力分布[36]。这些技术不仅有助于评估工人的步态模式和压力分布，还能辅助定制更为合适的防护鞋垫和工作鞋[27]。利用足底压力传感器研究长时间站立对足底压力的影响，发现使用具有减压功能的鞋垫能够显著降低足底压力峰值，并减少足部疲劳[37]。防护鞋垫通过优化足底压力分布、减轻足底某些部位的负担，能够有效缓解长时间站立或行走时所产生的压力[38]。防护鞋垫作为一种简单且有效的足部减压手段，已被广泛应用于高风险职业中。
未来研究可利用更精确的足部健康数据(例如通过压力传感器、步态分析等技术获取)来定制个性化的防护鞋垫和鞋类[39-40]。鉴于每位户外劳作者的足部结构、步态特征、压力分布等方面存在差异，为每个个体设计的减压方案将显著提高舒适度和保护效果[41]。
随着现代传感器技术和人工智能的快速发展，实时监测足底压力和步态已成为现实。未来研究可结合这些技术提供个性化的预防和治疗建议[42]。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

此次研究聚焦于户外劳作者这一常见的足底筋膜炎和跟腱炎高风险职业群体，通过步态周期与足底压力的联合分析，系统评估其足底生物力学特征。采PRESSUREPLATE-SCIENTIC压力板与PODOMED步态分析系统，从足底10个功能区域出发，量化峰值压力分布与步态相关参数，揭示了在自然行走条件下，该人群存在足底负荷前移、站立相比例升高、压力中心偏移增加等生物力学变化。研究结果表明，前足负荷占比显著升高，后足支撑能力相对减弱，容易导致足底筋膜与跟腱持续处于张应力状态，从而增加慢性劳损风险。同时发现，右侧足部在多个区域的压力值显著高于左足，提示足部主导侧在日常工作中的负荷集中可能与足底结构损伤相关。这一发现为未来评估个体足部应力分布及早期干预提供了客观参数支持，可为足部损伤风险监测、功能性足部防护器具设计、步态矫正训练及职业康复管理等多个方面提供理论依据，有助于推动高风险职业群体足部健康评估从主观判断走向量化评估与精细化干预。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

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