基于最大可达成角评估冬季 footwear 在 level ice 上的绝对 slip risk 研究

《Applied Ergonomics》：Determining the risk of slipping on level ice using winter footwear with varied maximum achievable angle slip-resistance performance

本研究针对冰面滑倒这一重大公共卫生问题，通过测量参与者穿着不同防滑性能（MAA评分0°至10°）的冬季靴在水平冰面上行走时的滑倒风险，发现即使性能最佳的靴子（MAA 9-10°）仍有4%-5%的步级滑倒概率（约每20-25步滑倒一次），远高于其他常见湿滑表面。研究建立了将MAA评分转换为水平冰面绝对滑倒风险（1/N步）的Logistic回归方程，强调了单靠鞋底技术不足以消除冰面危险，需结合路面处理、步态训练等综合干预措施。该成果对冬季滑倒预防策略制定具有重要指导意义。

　　

在寒冷的冬季，冰面滑倒导致的跌倒伤害是一个不容忽视的公共卫生问题。尽管近年来冬季鞋靴的鞋底技术取得了显著进步，例如采用新型复合材料（composite outsole）的鞋靴相比传统冬季鞋靴能将滑倒风险降低68%，跌倒风险降低78%，但实际使用中，人们在冰面上的滑倒事件依然频繁发生。这引出了一个关键问题：即使穿着目前防滑性能最好的冬季鞋靴，在冰面上行走的绝对滑倒风险究竟有多高？与我们在日常生活中遇到的其他湿滑表面（如沾有肥皂水的地板）相比，冰面是否仍然格外危险？为了回答这些问题，来自加拿大多伦多康复研究所KITE研究中心的研究团队开展了一项深入研究，旨在量化不同防滑等级的冬季鞋靴在水平冰面上的绝对滑倒风险，并将此风险与文献中报道的其他表面进行比较。他们的研究成果发表在《Applied Ergonomics》杂志上。

研究人员为开展此项研究，主要应用了以下几项关键技术方法：他们招募了27名健康成年参与者，在模拟真实冰面条件的WinterLab实验室内，让参与者穿着涵盖五种不同最大可达成角（Maximum Achievable Angle, MAA）等级（0°, 3°, 5°, 9°, 10°）的11款冬季靴进行行走测试。通过八摄像头运动捕捉系统（motion capture system）精确记录步态数据，并采用基于足跟 strike（heel-strike）检测和足部位移判定的算法来识别和统计滑步（slip-step）。最后，利用加权Logistic回归模型（Generalized Linear Model with Binomial family and logit link function）建立了观察到的MAA（Observed MAA）与水平冰面步级滑倒概率之间的定量关系。

3.1. 参与者

研究共纳入27名参与者，平均年龄30.30岁，身高169.33厘米，体重70.99公斤，男女比例12:15，他们均具有不同程度的冰雪环境生活经验。

3.2. 总体滑倒概率

通过对8503个有效步态数据的分析，研究人员共识别出999个滑步。计算得出，在水平冰面上行走的总体滑倒概率为11.75%，这相当于大约每走9步就会发生一次滑倒。

3.3. 分组滑倒概率与Logistic回归模型

研究结果显示，鞋靴的防滑性能与滑倒风险呈负相关。具体而言，MAA评分为0°的鞋靴，其滑倒风险高达36%。而防滑性能最好的鞋靴（MAA 9-10°），虽然显著降低了风险，但滑倒概率仍有4%至5%，这意味着穿着这类最佳性能的靴子，大约每行走20至25步仍会发生一次滑倒。研究人员构建的Logistic回归模型成功拟合了观察到的MAA与滑倒概率之间的关系。模型参数显示，截距β₀为-0.82，斜率β₁为-0.32，表明随着观察到的MAA每增加一度，滑倒的对数几率（log-odds）会降低0.32。基于此模型，研究者推导出了一个实用的换算公式：N(x) = 1 + exp(0.82 + 0.32x)，其中x为MAA评分（单位：度），N(x)表示“每N步发生一次滑倒”。该公式可将任何MAA评分直接转换为易于理解的绝对风险表述。不过，Hosmer-Lemeshow拟合优度检验显示模型存在系统性偏差，提示除MAA外，还有其他因素（如个体步态差异）显著影响滑倒结局。

该研究证实，即使采用了目前最先进的防滑鞋底技术，冰面仍然是一个极其危险的行走表面。性能最佳的冬季靴也无法完全防止滑倒，其绝对风险水平远高于诸如符合ANSI A326.3标准（动态摩擦系数COF ≥ 0.42）的室内湿滑表面（后者滑倒概率约为百万分之一）。这表明冰面由于其极低的摩擦系数（COF可低于0.01）以及表面性质易受温度、融化状态等因素影响的特性，构成了独特的、高强度的滑倒挑战。Logistic回归模型虽然揭示了MAA与滑倒风险之间的强关联，但其显著的Hosmer-Lemeshow检验结果也强调了步态适应（gait adaptation）等人类因素在决定滑倒结局中的复杂性。参与者在意识到冰面危险时，会本能地采取缩短步长、降低步行速度等谨慎策略，这在一定程度上提高了其观察到的MAA并降低了滑倒风险。然而，在真实世界中，人们往往对潜在的冰面威胁缺乏预期，导致“意外滑倒”（surprise slip） scenario，其风险可能比实验室观察到的更高。

综上所述，这项研究首次量化了不同防滑等级冬季鞋靴在水平冰面上的绝对步级滑倒风险，并提供了将实验室MAA评分转换为直观风险表述的工具。研究结果明确提示，仅依靠提升鞋靴防滑性能不足以解决冬季冰面滑倒问题，必须采取综合性的干预策略，包括更有效的冰雪清除与路面处理措施（如使用融雪剂、铺设多孔或加热路面）、以及针对公众的防滑步态训练等，才能更有效地减少冬季滑倒相关伤害的发生。这项研究为制定更全面的冬季安全策略提供了重要的科学依据。