現(xiàn)代的鞋有一個特征——鞋子前部的鞋底有向上翹起的設計。這讓我們的腳趾跖屈。這種“腳趾彈簧”式的設計，為了方便足部的向前滾動，但腳趾彈簧也可能對自然足部功能產生一些影響。

研究在一項對照實驗中研究了“腳趾彈簧”對足部生物力學的影響，參與者穿著腳趾區(qū)域曲率不同的，特別設計的涼鞋，模擬10至40度的“腳趾彈簧”。使用逆向動力學技術，實驗發(fā)現(xiàn)腳趾彈簧會改變關節(jié)力矩和腳趾工作。腳趾彈簧的曲率越大，對行走時的肌肉工作要求越低。實驗結果有助于解釋為什么“腳趾彈簧”是鞋子的普遍特征，也表明了腳趾彈簧可能會導致腳部肌肉的減弱，并可能增加患足底筋膜炎的風險！

腳趾彈簧描述的是鞋底前部分向上的曲線。(A) 跖骨頭處的向上彎曲使腳趾跖屈。(B) 定制了不同程度的腳趾彈簧角度的涼鞋，以模仿市售鞋中常見的腳趾彈簧的硬度和形狀。(C) 涼鞋用最少的繩索鞋帶固定，可以用扣子調整，不影響動作捕捉的標記的位置。

在行走的推進階段，腳趾相對于腳的其他部分在跖趾關節(jié)（MTP）的背屈，是人類高效地雙足行走和跑步的關鍵進化特征。(A) 跖趾關節(jié)的背屈讓腳更有韌性——腳趾的背屈在足底肌腱中產生張力。(B) 在推進階段，跖骨頭和遠端趾骨是足與地面的唯一接觸點，即承重點。因此，地面反作用力（vGRF）作用在距MTP關節(jié)中心一定距離的遠端趾骨上，產生一個力矩，導致MTP關節(jié)背屈。(C)內在的屈肌在結束站立階段時，是激活的，這平衡了跖趾關節(jié)的背屈力矩(以r為作用屈肌的杠桿臂)。

▲ 足部固有肌肉（intrinsic foot muscles）

足部固有肌肉在穩(wěn)定前足方面，發(fā)揮著重要作用，這些肌肉的薄弱或功能障礙可能與足底筋膜炎等各種過度使用的傷害有關。從病因上講，足底筋膜炎是由足弓的過度和重復性負荷引起的損傷。

▲ A-B：足橫弓、B-C外側足縱弓、 A-C內側足橫弓

足底筋膜炎可能與足部肌肉薄弱有關，這些肌肉不夠強壯，不能提供足部的穩(wěn)定性，因此增加了包裹跖趾關節(jié)的足底筋膜的壓力，可能影響其穩(wěn)定性。一些證據(jù)表明，腳部肌肉的薄弱有可能是現(xiàn)代鞋特點造成的，它支持了足弓并讓足被動地變硬。與習慣穿現(xiàn)代鞋的人相比，習慣穿極簡鞋的人的足部固有肌肉具有較大的橫截面積，縱向足弓的動態(tài)硬度較高。因此，足部固有肌肉薄弱可能是由于足部沒有完全適應現(xiàn)代鞋而造成的，人類穿鞋的歷史并不長。早期的鞋沒有足弓支撐、緩沖和其他支持性功能，而這些功能又可以提高舒適度，減少足部肌肉的工作。

實驗表明，在行走的推進期間，腳趾彈簧減少了對跖趾關節(jié)的負荷。因為腳趾彈簧會減少跖趾關節(jié)的總旋轉范圍。與此相關的是，我們發(fā)現(xiàn)更大角度的腳趾彈簧推遲了足中心壓力（Center of Pressure，COP）通過MTP關節(jié)中心的時間，并減少了足中心壓力在MTP關節(jié)前的移動距離。由于這些運動學上的變化，相應的關節(jié)力矩和由此產生的負功都有所下降。

最后，腳趾彈簧可以通過減少足部肌肉的工作量來增加舒適度，但它們可能會增加對足底筋膜炎和其他足部相關問題的敏感性。盡管如此，還需要更充分地探究腳趾彈簧對足部功能和整體步態(tài)的影響。未來的研究可能會結合鞋墊、鞋的硬度與緩沖等其它鞋履功能來探索腳趾彈簧的影響。

Sichting, F., Holowka, N.B., Hansen, O.B. et al. Effect of the upward curvature of toe springs on walking biomechanics in humans.SciRep10,14643(2020).https://doi.org/10.1038/s41598-020-71247-9