跑步时，高足弓真的更容易让前脚掌和脚跟承受压力吗？

跑步时，高足弓真的更容易让前脚掌和脚跟承受压力吗？
运动力学笔记 2026-11-13 11:49:20

运动生物力学 · 研究解读

跑步时，高足弓真的更容易让前脚掌和脚跟承受压力吗？
一项研究揭示个性化鞋垫的作用

从足底压力分布到个性化鞋垫设计：一项发表于《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》的研究带来了哪些发现？

一、跑步时，你的脚底承受着怎样的压力？

跑步是一项周期性、重复性的负荷运动。每一次足部着地，身体重量与地面反作用力都会通过足部传递。对于跑步者而言，足底不同区域如何分配负荷，不仅关系到跑步过程中的力学表现，也与足部舒适性及潜在的过度使用损伤密切相关。

在不同足型的人群中，足底压力分布可能存在明显差异。

其中，高足弓及细微凹足（Subtle Cavus Foot，SCF）一直是运动生物力学领域值得关注的研究对象。

与正常足弓相比，细微凹足可能表现出足跟轻度内翻、第一跖骨过度跖屈等结构特征。这些变化可能影响足部着地过程中的负荷传递，使前足和足跟承受较高的压力。

那么，细微凹足跑步时，足底压力究竟发生了怎样的变化？

个性化矫形鞋垫能否改善这种异常的压力分布？

2024年，北京体育大学研究团队在国际期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》发表了一项研究，对上述问题进行了探讨。

今天，我们就来一起解读这项研究。

研究设计

二、研究设计：16名受试者，三种鞋垫条件

本研究共招募16名受试者，其中：

细微凹足组 SCF

8 人

男性4人 · 女性4人

正常足弓组

8 人

男性4人 · 女性4人

两组受试者在年龄、身高、体重和足长方面基本匹配。

研究人员通过足弓高度指数（Arch Height Index，AHI）、前足外翻角、Peek-a-boo Heel体征以及Coleman Block Test等指标筛选细微凹足受试者。

在此基础上，研究人员为细微凹足组设计了两种个性化全长矫形鞋垫。

第一种

足弓支撑鞋垫（Arch Support Insole，ASI）

主要通过增加足弓区域的支撑，改善足部负荷分布。

第二种

足弓支撑＋前足楔形鞋垫（Arch Support with Forefoot Wedge Insole，AFI）

在足弓支撑的基础上，额外加入前足楔形结构，针对细微凹足的前足生物力学异常进行调整。

此外，研究还设置了不穿鞋垫的条件，作为对照。

两种个性化全长矫形鞋垫结构对比

实验测试流程

研究人员首先根据细微凹足受试者的裸足跑步足底压力数据，利用CAD软件进行鞋垫个性化设计，再通过数控加工制作鞋垫。

正式测试时，受试者分别完成三种条件下的跑步：

不穿鞋垫；

穿着足弓支撑鞋垫（ASI）；

穿着足弓支撑＋前足楔形鞋垫（AFI）。

每种条件下，受试者均在20 m跑道上完成3次有效跑步测试，跑步速度控制在3.0±0.3 m/s。

研究采用Pedar-X足底压力测试系统（100 Hz）采集跑步过程中的足底压力数据。

研究人员将足底划分为10个区域：

大脚趾区

第二脚趾区

外侧脚趾区

前足内侧区

前足中央区

前足外侧区

足弓内侧区

足弓外侧区

足跟内侧区

足跟外侧区

主要分析两个指标：

1. 峰值压力（Peak Pressure）

反映跑步过程中某一足底区域所承受的最大压力。

2. 压力-时间积分（Pressure-Time Integral，PTI）

反映某一足底区域在接触过程中压力随时间的累积情况，可以帮助研究人员了解足底不同区域的累积负荷特征。

研究结果一

三、研究结果一：细微凹足跑步时，前足和足跟承受更大的压力

研究首先比较了细微凹足组与正常足弓组在跑步过程中的足底压力差异。

结果发现，细微凹足组在多个足底区域表现出更高的峰值压力。

其中：

峰值压力对比（单位：kPa）

足底区域	细微凹足组	正常足弓组
前足内侧	367.5±53.9	294.1±58.5
前足外侧	233.6±55.5	180.1±24.0
足跟内侧	429.3±120.3	289.9±37.3
足跟外侧	457.9±150.0	304.5±64.4

上述区域的组间差异均具有统计学意义（p＜0.05）。

与此同时，细微凹足组足弓内侧峰值压力反而显著低于正常足弓组。

这说明，细微凹足跑步时的足底负荷并不是均匀分布的，而是表现出前足和足跟区域压力较高、足弓内侧压力较低的特点。

这一结果提示：足弓结构的差异可能改变跑步过程中足底不同区域的负荷分配。

压力-时间积分也呈现出类似变化

除了峰值压力，研究还发现：

前足内侧压力-时间积分显著增加；

足跟内侧压力-时间积分显著增加；

足跟外侧压力-时间积分显著增加。

前足内侧

由正常足弓组的 41.9±6.5 kPa·s 增加至细微凹足组的 51.8±9.0 kPa·s。

足跟内侧

由 28.0±3.9 kPa·s 增加至 34.8±5.6 kPa·s。

足跟外侧

由 28.3±6.3 kPa·s 增加至 37.3±9.9 kPa·s。

这意味着，细微凹足不仅在部分区域出现更高的瞬时压力，其累积压力负荷也发生了改变。

研究结果二

四、研究结果二：个性化鞋垫能否改变足底压力分布？

明确细微凹足跑步时的足底压力特点后，研究人员进一步比较了两种个性化鞋垫的干预效果。

结果发现，两种鞋垫都能够在一定程度上改善足底压力分布。

1. 两种鞋垫均降低了足跟区域的峰值压力

与不穿鞋垫相比：

足弓支撑鞋垫显著降低了足跟内侧和外侧的峰值压力；

足弓支撑＋前足楔形鞋垫同样显著降低了足跟内侧和外侧的峰值压力。

特别值得注意的是，加入前足楔形结构后，足跟内侧峰值压力进一步降低。

具体而言：

足跟内侧峰值压力 · 三种条件对比（kPa）

条件	峰值压力
不穿鞋垫	429.3±120.3
足弓支撑鞋垫（ASI）	316.1±120.0
足弓支撑＋前足楔形（AFI）	282.6±121.7

两种鞋垫之间的差异也具有统计学意义（p=0.013）。

这说明，在足弓支撑的基础上增加前足楔形结构，可能进一步改善细微凹足跑步时足跟内侧的压力分布。

2. 两种鞋垫均降低了前足和足跟的压力-时间积分

在压力-时间积分方面，两种鞋垫均表现出积极效果。

与不穿鞋垫相比：

前足内侧压力-时间积分显著下降；

前足中央压力-时间积分显著下降；

足跟内侧压力-时间积分显著下降；

足跟外侧压力-时间积分显著下降。

例如，前足内侧压力-时间积分：

前足内侧压力-时间积分（kPa·s）

条件	压力-时间积分
不穿鞋垫	51.8±9.0
足弓支撑鞋垫（ASI）	40.9±12.1
足弓支撑＋前足楔形（AFI）	40.1±8.6

两种鞋垫均表现出显著降低效果。

3. 鞋垫并不是简单地让所有区域的压力都下降

这是本研究一个非常值得关注的发现。

研究发现，两种鞋垫在降低前足和足跟部分区域压力-时间积分的同时，也增加了足弓内侧和外侧的压力-时间积分。

例如，足弓内侧压力-时间积分从不穿鞋垫时的6.1±1.5 kPa·s，增加到足弓支撑＋前足楔形鞋垫条件下的14.0±3.4 kPa·s。

这说明鞋垫的作用并不是让足底所有区域的压力都降低，而是通过改变足底与鞋垫之间的接触和支撑关系，使负荷在不同区域之间重新分配。

真正值得关注的，不是压力是否整体下降，而是压力被重新分配到了哪里。

五、研究启示：个性化鞋垫设计不能只关注足弓高度

这项研究带给我们的一个重要启示是：

鞋垫设计不能仅仅依据足弓高低，还应该考虑足部具体的生物力学异常。

研究中的两种鞋垫虽然都包含足弓支撑结构，但加入前足楔形结构后，足跟内侧峰值压力得到了进一步改善。

研究作者认为，这可能与细微凹足的前足结构异常有关。

对于存在前足外翻、第一跖骨过度跖屈等特征的细微凹足而言，仅仅增加足弓支撑，可能无法充分解决其足部力学问题。

因此，在个性化鞋垫设计中，需要综合考虑：

1足弓结构及高度；

2前足与后足的排列关系；

3足跟内翻情况；

4跑步过程中足底不同区域的压力分布；

5足部与鞋垫之间的接触和负荷传递。

这也意味着，足底压力测试不仅可以用于评估跑步过程中的负荷分布，还可以为个性化鞋垫设计提供客观依据。

六、研究局限：这些结果还不能直接等同于损伤预防效果

虽然这项研究提供了有价值的实验结果，但仍需要注意以下几个方面：

第一，样本量较小。

研究仅纳入16名受试者，其中细微凹足组只有8人。

第二，受试者并非专业运动员。

所有受试者均为没有专业运动训练经历的大学生，因此研究结果能否直接推广到专业运动员或长期耐力跑者，还需要进一步验证。

第三，仅研究了鞋垫的即时效果。

研究属于横断面测试，主要观察不同鞋垫条件下的即时足底压力变化，并没有开展长期追踪。

第四，没有直接验证损伤预防效果。

研究测量的是足底压力指标，并未直接观察足底疼痛、应力性骨折或其他运动损伤的发生率。

因此，虽然研究结果提示个性化鞋垫可能有助于改善足底负荷分布，但还不能据此认定其能够直接预防跑步损伤。

七、总结

这项研究通过比较细微凹足与正常足弓人群的跑步足底压力，并进一步分析两种个性化矫形鞋垫的干预效果，得出了以下结论：

与正常足弓相比，细微凹足跑步时前足和足跟多个区域的峰值压力及压力-时间积分更高。

足弓支撑鞋垫和足弓支撑＋前足楔形鞋垫均能够改善部分区域的足底压力分布。

在足弓支撑的基础上加入前足楔形结构，能够进一步降低足跟内侧峰值压力。

个性化鞋垫的作用不仅是减小局部压力，更重要的是通过改变足底接触和支撑关系，实现不同区域之间的负荷重新分配。

从运动生物力学的角度来看，这项研究再次说明：理解足底压力如何随足部结构和外部干预发生变化，是优化跑步装备和个性化足部干预的重要基础。

未来，还需要在不同跑步人群、不同鞋垫材料和不同运动负荷条件下开展长期研究，进一步明确个性化鞋垫对跑步表现、足部疼痛及运动损伤风险的影响。

文献来源

Ma M, Song Q, Liu H. The effect of personalized orthopedic insoles on plantar pressure during running in subtle cavus foot. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2024;12:1343001.

发布时间：2026-11-13 09:14:32

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