持續(xù)性低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)下正常青年男性足部體表溫度變化研究

阮果清，曾全壽，鄭志藝，楊 禮

(安踏(中國)有限公司 運(yùn)動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，福建 晉江 362212)

持續(xù)性低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)下正常青年男性足部體表溫度變化研究

阮果清，曾全壽，鄭志藝，楊 禮

(安踏(中國)有限公司 運(yùn)動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，福建 晉江 362212)

目的：探討健康人體足部體表溫度的分布情況和隨運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。方法：使用高精度的紅外熱像儀，采用持續(xù)性低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)方案，對9名健康青年男性進(jìn)行足部體表溫度測量。主要結(jié)果：安靜狀態(tài)下，足面部的平均體表溫度存在非常顯著性差異(Plt;0.01)。外側(cè)面的最低，為30.0±1.2℃；內(nèi)側(cè)面和足背面的接近，分別為30.8±0.9℃和30.9±1.0℃。持續(xù)性低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)30min后，足面部各區(qū)域的體表溫度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(Pgt;0.05)。結(jié)論：安靜狀態(tài)下，足面部各區(qū)域的體表溫度存在差異；隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長，各區(qū)域體表溫度逐步增加并趨向一致。

足部；體表溫度；持續(xù)運(yùn)動(dòng)；健康青年

0 前 言

體表溫度是分析人體體溫調(diào)節(jié)、了解體表散熱規(guī)律等生理活動(dòng)的一個(gè)重要參數(shù)，準(zhǔn)確的觀察這一指標(biāo)，對于預(yù)測運(yùn)動(dòng)損傷、制作運(yùn)動(dòng)鞋等具有重要意義。熱成像法作為一種無損、非接觸式和快速的溫度測量方法，能夠在幾秒鐘內(nèi)逐點(diǎn)掃描整個(gè)體表，提供全面的體表溫度信息。紅外熱像儀是根據(jù)其吸收人體向周圍空間發(fā)散紅外輻射熱能的原理工作的，熱像圖反映了人體體表溫度的分布。因此，紅外熱像儀在醫(yī)學(xué)和體育學(xué)領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]。

目前對于體表溫度的研究，多集中于整個(gè)人體體表，而對于人體局部體表溫度研究較少。如李順月等[5]對背部體表溫度的研究。本研究采用高精度的紅外熱像儀，對足部的體表溫度進(jìn)行研究。觀察和分析人體足部體表溫度的分布和隨運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律，可以為了解足部生理機(jī)能提供參考，也可作為鞋的制造，特別是運(yùn)動(dòng)鞋提高舒適性提供客觀依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對象

實(shí)驗(yàn)招募9名男性青年志愿者，身體健康，全身無任何疾患，足部健康。實(shí)驗(yàn)時(shí)身體狀態(tài)良好，實(shí)驗(yàn)前24h無劇烈運(yùn)動(dòng)，配合良好。具體基本信息見表1。

表1 受試者基本信息

1.2主要測試儀器

使用大立科技生產(chǎn)的DL700系列高靈敏度紅外熱像儀，熱靈敏度為0.06℃@30℃，空間分辨率為1.13mrad，圖像像素為384×288，測溫范圍為-20℃～+500℃。儀器自帶有熱像圖分析處理軟件。測量前，對紅外熱成像系統(tǒng)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)。其他儀器包括跑臺(tái)、秒表、溫度濕度測試儀等。

1.3測量環(huán)境

測量是在配有冷暖空調(diào)的密閉實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的，控制室溫在26℃左右，室溫波動(dòng)范圍不超過1℃；相對濕度在60%～70%之間。測試時(shí)周圍無強(qiáng)紅外輻射源存在，室內(nèi)氣流穩(wěn)定，空氣無明顯的流動(dòng)。

1.4足部熱像圖的研究分區(qū)

為詳細(xì)了解足部體表溫度的情況，將足面部細(xì)分為3個(gè)面和10個(gè)小區(qū)域，具體如圖1所示。

足內(nèi)側(cè)面：內(nèi)側(cè)前部(N1)、內(nèi)側(cè)中部(N2)、內(nèi)側(cè)跟部(N3)和內(nèi)側(cè)踝部(N4)。

足正背面：足背前部(B1)和足背后部(B2)。

足外側(cè)面：外側(cè)前部(W1)、外側(cè)中部(W2)、外側(cè)跟部(W3)和外側(cè)踝部(W4)。

圖1 足面部體表分區(qū)，(a)內(nèi)側(cè)面；(b)背面；(c)外側(cè)面

1.5實(shí)驗(yàn)方案

本研究采用中低強(qiáng)度的慢跑作為持續(xù)性運(yùn)動(dòng)方案，在跑臺(tái)進(jìn)行(跑臺(tái)速度：8km/h；坡度：0℃；時(shí)間：30min)。為保持實(shí)驗(yàn)條件的一致性，所有測試在每天固定時(shí)間測試，并在1周內(nèi)完成。測試過程中受試者均穿著統(tǒng)一新襪子進(jìn)行，測試步驟如下：

①測試開始前，讓受試者靜坐休息10min后，用紅外熱像儀測量足部體表溫度一次。

②讓受試者上跑臺(tái)開始跑步，秒表開始計(jì)時(shí)。

③5min后，實(shí)驗(yàn)暫停，實(shí)驗(yàn)員快速進(jìn)行體表溫度測量。

④測量結(jié)束后，受試者馬上繼續(xù)進(jìn)行跑步運(yùn)動(dòng)，秒表同時(shí)開始計(jì)時(shí)。

⑤5min后，實(shí)驗(yàn)暫停，重復(fù)步驟3；依此類推直至實(shí)驗(yàn)累計(jì)進(jìn)行30min，測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

所有測試數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(—(—測)±s)表示，熱像圖采用紅外熱像儀自帶的分析軟件進(jìn)行處理，所得的溫度數(shù)據(jù)使用spss11.5統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。體表溫度分布的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和配對樣本t檢驗(yàn)；體表溫度變化的比較采用重復(fù)測量的方差分析(repetitive measure ANOVA)。所有的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均采用雙側(cè)檢驗(yàn)，顯著性水平為plt;0.05，非常顯著性水平為plt;0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1安靜狀態(tài)下足部分區(qū)體表溫度分布

表2 安靜狀態(tài)下足面部各區(qū)體表溫度分布特征℃)

注：與同一足面部各區(qū)域相比，*表示plt;0.05，**表示plt;0.01；與整個(gè)足面部各區(qū)域相比，#表示plt;0.05，##表示plt;0.01

安靜狀態(tài)下足面部各區(qū)域體表溫度的分布情況詳見表2和圖2。研究結(jié)果表明：足部各面和區(qū)域的平均體表溫度均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(plt;0.01)。其中，在各個(gè)面上，足內(nèi)側(cè)面，中部(N2)和踝部(N4)的平均體表溫度高于前部(N1)和跟部(N4)；足外側(cè)面，也是中部(W2)和踝部(W4)的平均體表溫度高于前部(W1)和跟部(W4)；足背面，后部(B2)的平均體表溫度高于前部(B1)。在全部區(qū)域上，內(nèi)側(cè)踝部(N4)和足背后部(B2)的平均體表溫度最高，分別為31.6±0.8℃和31.5±0.9℃；外側(cè)前部(W1)和外側(cè)跟部(W4)的平均體表溫度最低，分別為29.2±1.5℃和29.6±1.4℃。各區(qū)域的最高溫度和最低溫度的差異也同平均體表溫度表現(xiàn)一致。

圖2 持續(xù)運(yùn)動(dòng)過程中足部各面平均體表溫度變化

前面比較了足部各小區(qū)域的體表溫度的情況，現(xiàn)比較安靜狀態(tài)下足部三個(gè)面的體表溫度情況，具體見表3。從表中可知，足部三個(gè)面的平均體表溫度存在顯著性差異(Plt;0.01)。外側(cè)面的平均溫度最低，為30.0±1.2℃；內(nèi)側(cè)面和足背面的平均溫度接近，分別為30.8±0.9℃和30.9±1.0℃。最高溫度和最低溫度也呈現(xiàn)相同的差異。

表3 安靜狀態(tài)下足部三個(gè)面體表溫度差異性比較℃)

注：與內(nèi)側(cè)面和正背面相比，*表示plt;0.05，**表示plt;0.01

2.2持續(xù)運(yùn)動(dòng)30min后足部分區(qū)體表溫度分布

表4 持續(xù)運(yùn)動(dòng)30min后足面部各區(qū)體表溫度分布特征℃)

表5 持續(xù)運(yùn)動(dòng)30min后足部三個(gè)面體表溫度差異性比較℃)

持續(xù)運(yùn)動(dòng)30min后，足部各區(qū)域和三個(gè)面的體表溫度的情況見表4和表5。從表中可知，運(yùn)動(dòng)30min后，足部不管是細(xì)分的10個(gè)小區(qū)域之間，還是整體的三個(gè)足面之間，它們之間的平均體表溫度、最高溫度和最低溫度都不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(pgt;0.05)。說明經(jīng)過一定時(shí)間的持續(xù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)足部體表溫度會(huì)趨向一致。

表6 持續(xù)運(yùn)動(dòng)過程中足面部平均體表溫度變化情況℃)

注：與10min前體表溫度相比(包含10min)，*表示plt;0.05，**表示plt;0.01

2.3持續(xù)運(yùn)動(dòng)中足面部體表溫度變化趨勢

持續(xù)運(yùn)動(dòng)30min各階段足面部平均體表溫度的變化情況見表6，從表中可知，足部各面的體表溫度隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，也呈現(xiàn)逐步增加的趨勢。只有足部內(nèi)側(cè)面在5min的時(shí)，體表溫度低于安靜狀態(tài)，如圖3所示；外側(cè)面和背面在5min時(shí)，體表溫度與安靜狀態(tài)無變化。分析原因可能運(yùn)動(dòng)剛開始，足部血流量增加不明顯，加之由于足部運(yùn)動(dòng)，周圍空氣流動(dòng)量變化，導(dǎo)致足部體表溫度出現(xiàn)了暫時(shí)性的下降。隨后體表溫度逐步升高。

同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)，足部內(nèi)側(cè)面和背面在15min后的平均體表溫度高于10min(包含10min)前的溫度，外側(cè)面則在20min出現(xiàn)。說明對于整個(gè)足部而言，持續(xù)低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)15min左右，是足部體表溫度變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從圖3中可直觀的看出。

圖3 持續(xù)運(yùn)動(dòng)過程中足部各面平均體表溫度變化

3 小 結(jié)

人體是一個(gè)自發(fā)的紅外輻射源，不斷地向周圍環(huán)境散發(fā)紅外輻射能。人體紅外輻射與機(jī)體的能量代謝、體熱平衡以及組織結(jié)構(gòu)等有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，有其特定的生理機(jī)制和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。皮膚是人體散熱的最重要場所，皮膚血液循環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了皮膚血流量可以在很大范圍內(nèi)變動(dòng)[6]。體表溫度的變化受到多種因素的影響，主要與皮膚微循環(huán)血流量的多少和交感神經(jīng)興奮性的高低，以及局部組織的代謝活動(dòng)有關(guān)；另外還可能受到環(huán)境溫度、空氣流動(dòng)、人的精神狀態(tài)和汗腺的分泌活動(dòng)的影響[7]。因此本研究所有測試過程，嚴(yán)格控制相關(guān)條件在同一水平下，確保測試數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確。

本研究通過對健康青年持續(xù)運(yùn)動(dòng)過程中足部體表溫度的分析，得出以下結(jié)論：

3.1 安靜狀態(tài)下，足面部平均體表溫度存在差異，其中內(nèi)側(cè)面和足背面的溫度接近，分別為30.8±0.9℃和30.9±1.0℃；均高于外側(cè)面的溫度，為30.0±1.2℃。足內(nèi)側(cè)面，中部(N2)和踝部(N4)的平均體表溫度高于前部(N1)和跟部(N4)；足外側(cè)面，也是中部(W2)和踝部(W4)的平均體表溫度高于前部(W1)和跟部(W4)；足背面，后部(B2)的平均體表溫度高于前部(B1)。在整個(gè)足部區(qū)域，內(nèi)側(cè)踝部(N4)和足背后部(B2)的平均體表溫度最高；外側(cè)前部(W1)和外側(cè)跟部(W4)的平均體表溫度最低。

3.2 在低強(qiáng)度的持續(xù)運(yùn)動(dòng)下，隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，足面部各區(qū)域的體表溫度逐步升高，運(yùn)動(dòng)30min后，整個(gè)足面部體表溫度大小趨向一致，約33℃左右。其中在持續(xù)運(yùn)動(dòng)約15min左右時(shí)，是足部區(qū)域體表溫度變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

[1] Wallace H,Wallace J,Resh R.Advances in Paraspinal Thermographic Analysis[J].Chiropractic Research Journal,1993,2(3):39-55．

[2] Ford RG,Ford KT.Thermography in the diagnosis of headache[J].semin Neurol,1997,17:343-349.

[3] 李惠軍,劉兆平,張美娜.紅外熱成像診斷增生、炎癥和癌癥的臨床價(jià)值[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2001,17(7):681-683.

[4] 代家群,杜少勛.運(yùn)動(dòng)鞋鞋腔溫濕度變化研究[J].皮革科學(xué)與工程,2007,17(4):66-68,72.

[5] 李順月,張棟,馬惠敏,等.正常人體全背部紅外熱像圖分析[J].陜西中醫(yī),2010,31(3):369-370.

[6] 爐慶洪,楊洪欽,陳麗,等.正常青年體表溫度分布的紅外熱像分析[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào):2007,26(4):528-531,536.

[7] Zhang Dong,Zhu Yuangen,Wang Shuyou,et al.Infrared thermoimages display of body surface temperature reaction in experimental cholecystitis[J].World Journal of Gastroenterology,2002,8(2):323-327.

[8] 爐慶洪,謝樹森.基于紅外熱成像技術(shù)的健康青年體表溫度分布特征[D].福建師范大學(xué),2006.

[9] 張棟，王淑友，馬惠敏,等.紅外熱像監(jiān)測和評價(jià)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果的觀察[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2008,10(23):888-891.

[10] 呂少文,李紅,何文丹,等.成年男性額面頸部紅外熱像的定位定量研究[J].中國體視學(xué)與圖像分析,2003,8(3):170-173.

[11] Gold JE,Cherniack M,Buchholz B.Infrared thermography for examination of skin temperature in the dorsal hand of office workers[J].Eur J Appl Physiol.2004,93(1-2):245-251.

TheResearchofFootSkinTemperatureinHealthyYouthUnderaPersistentLow-intensityExercise

RUAN Guo-qing，ZENG Quan-shou，ZHENG Zhi-yi，YANG Li

(Sports Science Laboratory，ANTA Sports Products Limited，Jinjiang 362212，China)

Objective: To investigate the distribution and change law with exercise of the normal youth skin surface temperature of foot. Method: Using high-precision Infrared Thermal Imager and a continual low-intensity exercise project for measurement of the foot skin surface temperature on 9 healthy young men. Result: Under the quiet situation, the average skin surface temperature of foot exists a significant difference (plt;0.01). The lateral minimum were 30.0±1.2℃; the Medial and the Instep value is close, were 30.8±0.9℃ and 30.9±1.0℃. After 30min persistent low-intensity exercise each area of the foot skin surface temperature was no statistical difference (pgt;0.05). Conclusion: Under the quiet situation, the region of the foot skin surface temperature is different; with the prolongation of exercise time, the regional surface temperature gradually increase and convergence.

foot；skin temperature；continual exercise；healthy youth

1004-3624(2013)04-0066-04

G804.2

A

2013-04-07

阮果清(1981-),男,福建龍巖人,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué).