在鞋的設計中，定性和定量的腳型數據分析對于鞋的舒適性和功能性設計是必不可少的。已有的大量研究均建議，鞋型和腳型應該相契合，才可以獲得更好的穿著舒適度，因此研究不同人群腳型特征已經成為一個具有重要現實意義的研究課題。而對于兒童青少年而言，由于受到生長發育較快的特點影響，腳型變化較大，更易受到外界因素的影響。因此，研究兒童青少年腳型生長發育特征對設計穿著舒適、合腳的鞋，減少兒童青少年成長過程中足病的發生具有重要意義。本文梳理了國內外有關腳型的研究，旨在總結兒童青少年足生長發育規律和腳型分型方法，為中國兒童青少年腳型生長發育規律相關研究提供意見，同時為制鞋廠提供分類制鞋的建議。
引用本文： 徐苗苗, 王琳. 兒童青少年足生長發育規律及分型的研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2017, 34(4): 648-652. doi: 10.7507/1001-5515.201612063 復制
引言
定性和定量的腳型數據分析對于鞋的舒適性和功能性設計是必不可少的[1]。大量研究發現，只有鞋型和腳型相互契合，才可以獲得更好的穿著舒適度[2]。兒童青少年受生長發育的影響，腳型變化較大，且易受到外部因素的影響，不合適的鞋可能會使兒童青少年足部經受由較大壓力而引起的疼痛[3]。因此，對于兒童青少年而言，在設計其鞋楦時，要考慮腳型生長發育的變化。我國第 1 次大規模的腳型測量，約在 1965—1967 年，共調查 12 萬人，其中兒童總體測量樣本僅為 1.09 萬人；2001—2004 年，我國開展的第 2 次腳型調研，兒童組樣本約 5 000 余人；但都沒有給出準確的腳的類型分析報告[4]。在已有研究中，關于兒童腳型生長發育規律的研究主要集中于兒童青少年在不同時期的足的單一指標變化。但是對于人體的腳型而言，是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應在設計鞋楦時予以考慮，例如：第一跖骨部位的長、腳寬、跖趾圍、跗骨高等[5]。因此，我們有必要研究腳在長度指標、寬度指標、足高和足圍等指標的生長發育規律，以期能夠利用這些數據為兒童青少年構建更為合腳的鞋[2]。在以前的研究中，已經建立利用中國成人腳型三維數據構建的腳型分型[1, 6]。2016 年，吳婷[7]報道的數據為手工測量的西安地區 180 名 10～12 歲兒童的三維腳型，相比 1967 年全國兒童的腳部數據，如今兒童的腳寬減小，腳長增大。隨后，吳婷[7]對三種現有鞋楦（圓頭、尖頭和方頭）進行三維掃描，然后結合手工測量數據對掃描獲得的鞋楦數據進行調整，該研究對于改善兒童鞋的設計、生產及針對兒童鞋楦的研究具有重要參考意義。但是該研究尚存在一些局限性，首先該研究只是針對西安及其周邊地區 10～12 歲兒童，由于測量樣本的數量、地域的局限性，測量數據不一定能很好地反映整個該年齡段兒童腳型的數據特點；其次，吳婷[7]采用的是自制工具和其它輔助工具，手工測量腳型數據，未報告信效度檢驗的結果。目前，國內外三維腳型分型研究是基于收集大量受試者三維腳型數據，采用統計學多變量分析的方法進行三維腳型分型[6, 8-9]，與文獻[7]的研究存在本質區別。
目前，關于中國兒童青少年三維腳型分型的研究尚缺乏，因此本文利用腳的三維數據對中國兒童青少年的腳型進行分型研究，同時探討中國兒童青少年生長發育過程中足的發育特點和規律，期望在此基礎上可對童鞋的設計研究和生產制造進行有科學依據的指導和改進，進而消除不合腳童鞋對兒童青少年生長過程中足部可能存在的負面作用，減少足病的發生。
1 影響腳型的因素
在人類進化中，人類腳型的特定形態是雙足步行的功能性緊張的結果[10]。研究證據表明，影響腳的形狀和尺寸變化的原因有很多，可以歸納為生物學因素和環境因素。
1.1 影響腳型的生物學因素
1.1.1 種族差異 腳型存在種族差異，Sacco 等[11]發現，相同腳長下，德國兒童的腳細長；而巴西兒童的前足窄，后跟寬。人種差異可能是由于基因因素、生活習慣的影響長期累積所造成的[12]。
1.1.2 性別差異 性別差異對腳型產生的影響也已有研究證實，比如 Saghazadeh 等[13]研究日本人腳型發現，在同等腳長情況下，男性的腳更寬，足弓更高；而女性拇外翻程度明顯大于男性。
1.1.3 年齡差異 人的腳型不是一成不變的，而是隨著年齡不斷變化的。嬰兒的腳是一個平坦寬厚且非常柔軟的器官，隨年齡增長，足逐漸骨化變硬，變長變寬，橫弓更明顯；成年后，隨著年齡的增長，腳依然是可塑的[10]。與年輕人相比，老年人的足變得更長，更寬，足弓更低平[13]。
1.2 影響腳型的環境因素
1.2.1 穿鞋習慣 穿鞋的習慣可能影響腳型。Shu 等[14]發現，與長期穿著正常鞋子的中國女性相比，習慣性裸足的印度女性腳更寬，拇外翻角度更小，大拇腳趾與其余四趾的間距變大，但該研究未排除種族因素的影響。同時，Wang 等[15]也發現，與同地區長期穿鞋者相比，習慣性裸足者五趾間距明顯增大。
1.2.2 地域 地域環境會對腳型產生影響。丘理[16]對中國大陸不同地區人的腳型研究發現，華東及西南地區人們的腳型較肥，西北地區人們的腳型偏瘦。這可能是由于華東地區臨海，傳統上在海邊沙灘赤腳勞動、行走，松軟的沙地和腳的無束縛，使腳變得寬且厚；而西南地處山區，行走坡路、山路較多，腳前掌部位肌肉比較發達。
1.2.3 體重 Rocha 等[17]認為，兒童青少年時期肥胖會影響其骨骼肌系統發育，尤其是足部肌肉。同時，Mueller 等[18]提出，當體重以壓力的形式施加在足部，可能會改變足部軟組織的分布，從而影響足寬、足高和足圍。
2 兒童青少年時期足的生長發育規律
足的結構不是一成不變的，隨著年齡增長，足輪廓，足弓高度[19]，前腳掌形狀，腳趾長度都會發生變化[10]。足的結構在每個年齡階段，不同性別之間都具有各自的特征[1, 13, 20]。
2.1 國外有關足生長發育規律的研究
Barisch 等[21]發現，在德國兒童青少年中，女生腳長的最大生長率出現于 7～8 歲，而男生出現于 10～12 歲。6～12 歲期間，女生腳長每半年增長 2.9～5.0 mm；而男生腳長每半年增長 2.5～5.6 mm。女生和男生分別在 13 歲和 15 歲時，腳長停止增長。與之相似，Waseda 等[22]發現，日本兒童青少年在 6～13 歲腳長迅速生長，女生、男生分別在 13 歲和 14 歲達到足生長的平臺期。但是相比之下，足弓高度發育比較遲緩，10 歲前男、女足弓較低平，女生在 10～12 歲，男生在 11～13 歲時足弓快速增高。同時，Delgado 等[20]認為，男、女生在 8～10 歲階段，腳寬、跖趾圍和足弓等方面開始出現明顯差異。
2.2 國內有關足生長發育規律的研究
在中國，無論男女，出生第 1 年足的生長速度是最快的，平均每年生長約 25 mm。4～12 歲的女童，比男童平均每年少生長 3 mm[23]。2005 年，丘理[24]測量 3～17 歲兒童青少年腳長發現，女童在 5～7 歲和 9～11 歲時，是腳長的生長高峰；而男童在 5～7 歲和 11～13 歲時，為腳長生長高峰。女孩在 15 歲左右，男孩在 17 歲左右，足長達到成熟后基本停止生長。與之相似，林登云[25]發現，我國男、女童有兩個腳長生長高峰：女童在 5～7 歲和 11～12 歲時，是腳長的生長高峰；男童在 6～8 歲和 12～14 歲時，為腳長的生長高峰。女童在 13～15 歲，男童腳長在 16～18 歲時，腳長停止生長。這些研究提示，兒童青少年腳長的變化與生長發育過程有關，但有自身變化規律。
在腳的寬度方面，丘理[24]認為，腳長停止生長后，跖圍仍在繼續加大，這符合人體形態發育規律，即先長長度，再長寬度，直至成人。同時，林登云[25]認為，兒童從 2 歲開始，腳的肥度在逐漸生長；7 歲時，腳肥度有一個緩長期。隨后，女童在 13 歲，跖趾圍長基本停止增長，而男童在 15 歲后，跖趾圍長仍有繼續增加的趨勢[24]。
兒童青少年時期是腳的生長發育關鍵時期，這一階段腳的生長發育具有特殊規律及明顯的性別差異，應當予以關注。但是在已有研究中，關于兒童腳型生長發育規律的研究主要集中于兒童青少年在不同時期足的單一指標的變化，但是對于人體的腳型而言，其是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應予以考慮[26]，例如：腳跖圍、內側足背長、后跟寬度等[1, 6]。我們有必要研究兒童青少年三維腳型數據的變化及生長發育規律[27]。
3 腳型的分型
有研究認為，相同腳長情況下，腳的其他尺寸指標在不同個體間存在著更大的多樣性[20]。Sagha-zadeh 等[13]認為應當根據腳在各個維度上的尺寸差異，將腳分成不同的腳型，并根據不同腳型改良鞋楦，可以提高鞋子的合腳性。
3.1 國外腳型分型研究
在腳型分型上，有研究使用接觸式力學成像足部測量設備采集足印，并根據足印形狀，將腳型分為埃及型腳、希臘型腳、羅馬型腳、方形型腳[4]。此外，也有研究利用足指數（foot index，FI）[28]，即：腳寬/腳長×100%，進行足型分型，把足指數小于 34.9% 者，定義為窄長型；足指數在 35.0%～39.9% 之間者，定義為中間型；足指數大于 40.0% 者，定義為短寬型。
近些年以來，隨著腳型三維測量技術的發展，研究者利用腳型的三維數據，采用統計學多變量分析的方法對腳進行更為準確的分型[8-9]，對鞋類生產與制作具有指導性意義。Krauss 等[8]采用三維足部掃描儀收集了 847 名歐洲人的三維腳型數據，他們主要測量了 10 個三維腳型指標：腳長、內側腳掌長、外側腳掌長、腳趾長、斜腳寬、斜后跟寬、球角、腳面高度、腳面長度以及腳趾高度。他們根據所采集的三維腳型數據，使用聚類分析將腳型分為三類：寬腳（voluminous foot）、平尖腳（flat and pointed foot）、細腳（slender foot），并發現三種腳型在不同腳長中的分布情況有差異，寬腳腳型對應的腳長較短，細腳腳型對應的腳長較長。之后，Mauch 等[9]采用三維足部掃描儀收集了 2 867 名白人兒童的三維腳型數據，他們主要測量了 6 個三維腳型指標：腳長、內側腳掌長、腳寬、后跟寬、外側足背高以及球角。他們根據所采集的三維腳型數據，使用聚類分析將腳型分為三類：壯足、細足和發散足，并且他們發現三種腳型的特征差異主要體現在腳寬和前腳掌處，如表 1 所示。
表1
腳型分型介紹
Table1.
Foot types classification introduction
3.2 國內腳型分型研究
過去，國內關于腳型的二維特征研究較多，大部分都集中于測量腳長、腳寬等比較簡單的指標上。進而基于這兩項指標，即根據腳寬/腳長的比值對中國人的腳型進行了分型[25, 29]。中國先后進行了兩次大規模的腳型數據的采集，并建立了中國人的鞋號與鞋楦標準[4]。這些方法雖然推動了我國鞋號標準的建立，但是由于技術條件的限制，這些數據均采用傳統的二維人工方法測試獲得。因此，我國的鞋號均是采用上述根據相應腳長固定值為標準建立的，并沒有進行有效的三維腳型分型。
2015 年 Lee 等[6]采用三維掃描儀收集了 3 000 名中國成人各自 10 個不同的三維腳型指標：腳長、內側腳長、外側腳長、前腳寬、跟寬、跖趾圍、跗背圍、踇趾高、足弓高和足背高。在進行統計學分析之前，他們先將所采集的 10 個三維腳型指標進行 Z 轉換，后采用主成分分析的統計學方法，從 10 個標準化指標中獲取 3 個主成分：長度因子（內側腳長、外側腳長）；寬度因子（前腳寬、跟寬、跖趾圍、跗背圍、踇趾高）；足弓因子（足弓高）。然后采用聚類分析的方法，最終將男性腳型分為三型：扁長型 （long ball of foot length and low arch height type，LL）；細短型 （small foot breadth and short ball of foot length type，S） 和寬壯型 （wider foot breadth and highest arch height type，WH）；將女性腳型分為三型：寬大型 （long length and wider breadth type，LW）；窄平型 （narrow breadth and low arch height type，NL） 和短壯型 （short ball of foot length and high arch height type，SH），如表 1 所示。他們進一步分析發現，相同腳長情況下，中國成年人腳型存在性別差異，這些差異可能來源于內側足掌長，斜腳寬和足背高。
足是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應在腳型分型時予以考慮[13]，僅研究足長、足寬等單一指標對于提高鞋楦與腳的契合度而言意義不大[30]。因此，我們有必要研究在同樣腳長情況下，足寬、足高和足圍指標的變化及生長發育規律，以期能夠利用這些數據生產更為合腳的鞋。聚類分析已被認為是一種很好的適合腳型分型的方法[6]，這種方法旨在將同類聚集，不同類分開。Lee 等[6]和 Krauss 等[8]的研究為成人腳型數據庫提供了重要參考，為鞋楦的設計提供了可靠、有效的數據支持。而在國內研究中，Lee 等[6]已經建立了利用中國成人足部三維數據為依據的腳型分型，但是目前尚缺乏能代表中國兒童青少年三維腳型進行分型的研究。因此，未來研究應當填補中國兒童青少年三維腳型分型研究的不足。
4 小結與展望
研究證明，不合腳的鞋類穿著將會影響人腳的發育以及引起足部的病理性改變。對于兒童青少年的鞋而言，所穿著的鞋既要符合其腳型的形態學特點，又不能影響腳的發育。基于此，針對兒童青少年設計的鞋的內部形狀必須符合對應的腳型。鞋的內部形狀由代表腳形態的鞋楦決定，即使對于腳型細微的變化，在制作鞋楦時均應予以考慮。因此，為了制造合腳的鞋，適應變化較大的兒童青少年腳型，有必要收集不同種族及性別兒童青少年腳型的數據，進而研究者及廠商可以利用這些數據進行腳型的分型，從而構建合適目標人群的鞋楦系統。而對于我國兒童青少年腳型研究而言，這一方面的研究尚屬不足，未來研究應當填補中國兒童青少年三維腳型生長發育規律特征及腳型分型研究的不足。
引言
定性和定量的腳型數據分析對于鞋的舒適性和功能性設計是必不可少的[1]。大量研究發現，只有鞋型和腳型相互契合，才可以獲得更好的穿著舒適度[2]。兒童青少年受生長發育的影響，腳型變化較大，且易受到外部因素的影響，不合適的鞋可能會使兒童青少年足部經受由較大壓力而引起的疼痛[3]。因此，對于兒童青少年而言，在設計其鞋楦時，要考慮腳型生長發育的變化。我國第 1 次大規模的腳型測量，約在 1965—1967 年，共調查 12 萬人，其中兒童總體測量樣本僅為 1.09 萬人；2001—2004 年，我國開展的第 2 次腳型調研，兒童組樣本約 5 000 余人；但都沒有給出準確的腳的類型分析報告[4]。在已有研究中，關于兒童腳型生長發育規律的研究主要集中于兒童青少年在不同時期的足的單一指標變化。但是對于人體的腳型而言，是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應在設計鞋楦時予以考慮，例如：第一跖骨部位的長、腳寬、跖趾圍、跗骨高等[5]。因此，我們有必要研究腳在長度指標、寬度指標、足高和足圍等指標的生長發育規律，以期能夠利用這些數據為兒童青少年構建更為合腳的鞋[2]。在以前的研究中，已經建立利用中國成人腳型三維數據構建的腳型分型[1, 6]。2016 年，吳婷[7]報道的數據為手工測量的西安地區 180 名 10～12 歲兒童的三維腳型，相比 1967 年全國兒童的腳部數據，如今兒童的腳寬減小，腳長增大。隨后，吳婷[7]對三種現有鞋楦（圓頭、尖頭和方頭）進行三維掃描，然后結合手工測量數據對掃描獲得的鞋楦數據進行調整，該研究對于改善兒童鞋的設計、生產及針對兒童鞋楦的研究具有重要參考意義。但是該研究尚存在一些局限性，首先該研究只是針對西安及其周邊地區 10～12 歲兒童，由于測量樣本的數量、地域的局限性，測量數據不一定能很好地反映整個該年齡段兒童腳型的數據特點；其次，吳婷[7]采用的是自制工具和其它輔助工具，手工測量腳型數據，未報告信效度檢驗的結果。目前，國內外三維腳型分型研究是基于收集大量受試者三維腳型數據，采用統計學多變量分析的方法進行三維腳型分型[6, 8-9]，與文獻[7]的研究存在本質區別。
目前，關于中國兒童青少年三維腳型分型的研究尚缺乏，因此本文利用腳的三維數據對中國兒童青少年的腳型進行分型研究，同時探討中國兒童青少年生長發育過程中足的發育特點和規律，期望在此基礎上可對童鞋的設計研究和生產制造進行有科學依據的指導和改進，進而消除不合腳童鞋對兒童青少年生長過程中足部可能存在的負面作用，減少足病的發生。
1 影響腳型的因素
在人類進化中，人類腳型的特定形態是雙足步行的功能性緊張的結果[10]。研究證據表明，影響腳的形狀和尺寸變化的原因有很多，可以歸納為生物學因素和環境因素。
1.1 影響腳型的生物學因素
1.1.1 種族差異 腳型存在種族差異，Sacco 等[11]發現，相同腳長下，德國兒童的腳細長；而巴西兒童的前足窄，后跟寬。人種差異可能是由于基因因素、生活習慣的影響長期累積所造成的[12]。
1.1.2 性別差異 性別差異對腳型產生的影響也已有研究證實，比如 Saghazadeh 等[13]研究日本人腳型發現，在同等腳長情況下，男性的腳更寬，足弓更高；而女性拇外翻程度明顯大于男性。
1.1.3 年齡差異 人的腳型不是一成不變的，而是隨著年齡不斷變化的。嬰兒的腳是一個平坦寬厚且非常柔軟的器官，隨年齡增長，足逐漸骨化變硬，變長變寬，橫弓更明顯；成年后，隨著年齡的增長，腳依然是可塑的[10]。與年輕人相比，老年人的足變得更長，更寬，足弓更低平[13]。
1.2 影響腳型的環境因素
1.2.1 穿鞋習慣 穿鞋的習慣可能影響腳型。Shu 等[14]發現，與長期穿著正常鞋子的中國女性相比，習慣性裸足的印度女性腳更寬，拇外翻角度更小，大拇腳趾與其余四趾的間距變大，但該研究未排除種族因素的影響。同時，Wang 等[15]也發現，與同地區長期穿鞋者相比，習慣性裸足者五趾間距明顯增大。
1.2.2 地域 地域環境會對腳型產生影響。丘理[16]對中國大陸不同地區人的腳型研究發現，華東及西南地區人們的腳型較肥，西北地區人們的腳型偏瘦。這可能是由于華東地區臨海，傳統上在海邊沙灘赤腳勞動、行走，松軟的沙地和腳的無束縛，使腳變得寬且厚；而西南地處山區，行走坡路、山路較多，腳前掌部位肌肉比較發達。
1.2.3 體重 Rocha 等[17]認為，兒童青少年時期肥胖會影響其骨骼肌系統發育，尤其是足部肌肉。同時，Mueller 等[18]提出，當體重以壓力的形式施加在足部，可能會改變足部軟組織的分布，從而影響足寬、足高和足圍。
2 兒童青少年時期足的生長發育規律
足的結構不是一成不變的，隨著年齡增長，足輪廓，足弓高度[19]，前腳掌形狀，腳趾長度都會發生變化[10]。足的結構在每個年齡階段，不同性別之間都具有各自的特征[1, 13, 20]。
2.1 國外有關足生長發育規律的研究
Barisch 等[21]發現，在德國兒童青少年中，女生腳長的最大生長率出現于 7～8 歲，而男生出現于 10～12 歲。6～12 歲期間，女生腳長每半年增長 2.9～5.0 mm；而男生腳長每半年增長 2.5～5.6 mm。女生和男生分別在 13 歲和 15 歲時，腳長停止增長。與之相似，Waseda 等[22]發現，日本兒童青少年在 6～13 歲腳長迅速生長，女生、男生分別在 13 歲和 14 歲達到足生長的平臺期。但是相比之下，足弓高度發育比較遲緩，10 歲前男、女足弓較低平，女生在 10～12 歲，男生在 11～13 歲時足弓快速增高。同時，Delgado 等[20]認為，男、女生在 8～10 歲階段，腳寬、跖趾圍和足弓等方面開始出現明顯差異。
2.2 國內有關足生長發育規律的研究
在中國，無論男女，出生第 1 年足的生長速度是最快的，平均每年生長約 25 mm。4～12 歲的女童，比男童平均每年少生長 3 mm[23]。2005 年，丘理[24]測量 3～17 歲兒童青少年腳長發現，女童在 5～7 歲和 9～11 歲時，是腳長的生長高峰；而男童在 5～7 歲和 11～13 歲時，為腳長生長高峰。女孩在 15 歲左右，男孩在 17 歲左右，足長達到成熟后基本停止生長。與之相似，林登云[25]發現，我國男、女童有兩個腳長生長高峰：女童在 5～7 歲和 11～12 歲時，是腳長的生長高峰；男童在 6～8 歲和 12～14 歲時，為腳長的生長高峰。女童在 13～15 歲，男童腳長在 16～18 歲時，腳長停止生長。這些研究提示，兒童青少年腳長的變化與生長發育過程有關，但有自身變化規律。
在腳的寬度方面，丘理[24]認為，腳長停止生長后，跖圍仍在繼續加大，這符合人體形態發育規律，即先長長度，再長寬度，直至成人。同時，林登云[25]認為，兒童從 2 歲開始，腳的肥度在逐漸生長；7 歲時，腳肥度有一個緩長期。隨后，女童在 13 歲，跖趾圍長基本停止增長，而男童在 15 歲后，跖趾圍長仍有繼續增加的趨勢[24]。
兒童青少年時期是腳的生長發育關鍵時期，這一階段腳的生長發育具有特殊規律及明顯的性別差異，應當予以關注。但是在已有研究中，關于兒童腳型生長發育規律的研究主要集中于兒童青少年在不同時期足的單一指標的變化，但是對于人體的腳型而言，其是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應予以考慮[26]，例如：腳跖圍、內側足背長、后跟寬度等[1, 6]。我們有必要研究兒童青少年三維腳型數據的變化及生長發育規律[27]。
3 腳型的分型
有研究認為，相同腳長情況下，腳的其他尺寸指標在不同個體間存在著更大的多樣性[20]。Sagha-zadeh 等[13]認為應當根據腳在各個維度上的尺寸差異，將腳分成不同的腳型，并根據不同腳型改良鞋楦，可以提高鞋子的合腳性。
3.1 國外腳型分型研究
在腳型分型上，有研究使用接觸式力學成像足部測量設備采集足印，并根據足印形狀，將腳型分為埃及型腳、希臘型腳、羅馬型腳、方形型腳[4]。此外，也有研究利用足指數（foot index，FI）[28]，即：腳寬/腳長×100%，進行足型分型，把足指數小于 34.9% 者，定義為窄長型；足指數在 35.0%～39.9% 之間者，定義為中間型；足指數大于 40.0% 者，定義為短寬型。
近些年以來，隨著腳型三維測量技術的發展，研究者利用腳型的三維數據，采用統計學多變量分析的方法對腳進行更為準確的分型[8-9]，對鞋類生產與制作具有指導性意義。Krauss 等[8]采用三維足部掃描儀收集了 847 名歐洲人的三維腳型數據，他們主要測量了 10 個三維腳型指標：腳長、內側腳掌長、外側腳掌長、腳趾長、斜腳寬、斜后跟寬、球角、腳面高度、腳面長度以及腳趾高度。他們根據所采集的三維腳型數據，使用聚類分析將腳型分為三類：寬腳（voluminous foot）、平尖腳（flat and pointed foot）、細腳（slender foot），并發現三種腳型在不同腳長中的分布情況有差異，寬腳腳型對應的腳長較短，細腳腳型對應的腳長較長。之后，Mauch 等[9]采用三維足部掃描儀收集了 2 867 名白人兒童的三維腳型數據，他們主要測量了 6 個三維腳型指標：腳長、內側腳掌長、腳寬、后跟寬、外側足背高以及球角。他們根據所采集的三維腳型數據，使用聚類分析將腳型分為三類：壯足、細足和發散足，并且他們發現三種腳型的特征差異主要體現在腳寬和前腳掌處，如表 1 所示。
表1
腳型分型介紹
Table1.
Foot types classification introduction
3.2 國內腳型分型研究
過去，國內關于腳型的二維特征研究較多，大部分都集中于測量腳長、腳寬等比較簡單的指標上。進而基于這兩項指標，即根據腳寬/腳長的比值對中國人的腳型進行了分型[25, 29]。中國先后進行了兩次大規模的腳型數據的采集，并建立了中國人的鞋號與鞋楦標準[4]。這些方法雖然推動了我國鞋號標準的建立，但是由于技術條件的限制，這些數據均采用傳統的二維人工方法測試獲得。因此，我國的鞋號均是采用上述根據相應腳長固定值為標準建立的，并沒有進行有效的三維腳型分型。
2015 年 Lee 等[6]采用三維掃描儀收集了 3 000 名中國成人各自 10 個不同的三維腳型指標：腳長、內側腳長、外側腳長、前腳寬、跟寬、跖趾圍、跗背圍、踇趾高、足弓高和足背高。在進行統計學分析之前，他們先將所采集的 10 個三維腳型指標進行 Z 轉換，后采用主成分分析的統計學方法，從 10 個標準化指標中獲取 3 個主成分：長度因子（內側腳長、外側腳長）；寬度因子（前腳寬、跟寬、跖趾圍、跗背圍、踇趾高）；足弓因子（足弓高）。然后采用聚類分析的方法，最終將男性腳型分為三型：扁長型 （long ball of foot length and low arch height type，LL）；細短型 （small foot breadth and short ball of foot length type，S） 和寬壯型 （wider foot breadth and highest arch height type，WH）；將女性腳型分為三型：寬大型 （long length and wider breadth type，LW）；窄平型 （narrow breadth and low arch height type，NL） 和短壯型 （short ball of foot length and high arch height type，SH），如表 1 所示。他們進一步分析發現，相同腳長情況下，中國成年人腳型存在性別差異，這些差異可能來源于內側足掌長，斜腳寬和足背高。
足是一個多變的三維立體形狀，在這個三維形狀中，任何一個部位變化都應在腳型分型時予以考慮[13]，僅研究足長、足寬等單一指標對于提高鞋楦與腳的契合度而言意義不大[30]。因此，我們有必要研究在同樣腳長情況下，足寬、足高和足圍指標的變化及生長發育規律，以期能夠利用這些數據生產更為合腳的鞋。聚類分析已被認為是一種很好的適合腳型分型的方法[6]，這種方法旨在將同類聚集，不同類分開。Lee 等[6]和 Krauss 等[8]的研究為成人腳型數據庫提供了重要參考，為鞋楦的設計提供了可靠、有效的數據支持。而在國內研究中，Lee 等[6]已經建立了利用中國成人足部三維數據為依據的腳型分型，但是目前尚缺乏能代表中國兒童青少年三維腳型進行分型的研究。因此，未來研究應當填補中國兒童青少年三維腳型分型研究的不足。
4 小結與展望
研究證明，不合腳的鞋類穿著將會影響人腳的發育以及引起足部的病理性改變。對于兒童青少年的鞋而言，所穿著的鞋既要符合其腳型的形態學特點，又不能影響腳的發育。基于此，針對兒童青少年設計的鞋的內部形狀必須符合對應的腳型。鞋的內部形狀由代表腳形態的鞋楦決定，即使對于腳型細微的變化，在制作鞋楦時均應予以考慮。因此，為了制造合腳的鞋，適應變化較大的兒童青少年腳型，有必要收集不同種族及性別兒童青少年腳型的數據，進而研究者及廠商可以利用這些數據進行腳型的分型，從而構建合適目標人群的鞋楦系統。而對于我國兒童青少年腳型研究而言，這一方面的研究尚屬不足，未來研究應當填補中國兒童青少年三維腳型生長發育規律特征及腳型分型研究的不足。
