肥胖兒童的步態和足底壓力特征研究

閆 艷

（北京體育大學，北京 100084）

肥胖兒童的步態和足底壓力特征研究

閆 艷

（北京體育大學，北京 100084）

研究肥胖兒童的步態和足底壓力特征，對其各個系統尤其是運動系統的正常發育有其重要作用，科學地進行運動減肥對提高生活質量、改善身心健康有重要的意義。

肥胖兒童；步態；足底壓力

步態分析是利用運動生物力學測量技術對行走時人體的運動特征和受力情況進行動態的量化分析。在全球范圍內，肥胖兒童青少年的人數正以驚人的速度增加，中國6～18歲兒童青少年的肥胖發生率為6%，將很快趕超歐美國家。對處于生長發育期的兒童青少年來說，體重過大會嚴重影響其骨骼、關節及肌肉的正常發育，而且其步態特征和平衡穩定能力與正常體重的同齡人相比也不同。

1 肥胖兒童因步態不同而造成的能量消耗差異

肥胖兒童安靜時的能量消耗、基礎代謝能量消耗比非肥胖兒童高，所以肥胖兒童并不存在能量代謝方面的缺陷，但目前也有觀點相悖的研究報道。Katch等人的研究顯示，以相同的步速行走時肥胖兒童的能量消耗高于正常兒童；隨著行走速度的加快，肥胖兒童的能量消耗增加幅度大于正常兒童，這與肥胖兒童多余的脂肪有關。多余的脂肪導致在行走時上身前傾和身體重心移動幅度更大，從而消耗更多的能量。張彩霞等人對肥胖兒童和正常兒童進行了基礎代謝和運動實驗時的能量代謝測試，結果發現，基礎代謝的能量消耗單位是KJ/h，不考慮個體差異時，肥胖兒童高于正常兒童，且有統計學意義；單位是KJ/（m2/h），考慮到個體體表面積差異時，兩者之間并無差異。當扣除掉基礎代謝的能量消耗后，肥胖兒童進行運動實驗的能量消耗大于正常兒童。這些結果表明肥胖兒童運動時的能量消耗高于正常兒童。綜合上述的研究結果認為，肥胖兒童比正常兒童運動時消耗的能量要大，可以從肥胖兒童走路不穩定、運動效率低等來解釋。

2 肥胖兒童步態的運動學指標

2.1 步速、步長、步頻

單位時間內行進的距離為步速。單側足跟著地到對側足跟著地的距離為步長。走跑過程中兩腿在單位時間內交換的次數為步頻。閆松華等人的研究顯示，肥胖兒童的步速稍低于正常兒童，但是兩者之間并無顯著差異，若消除身高的影響，前者的相對步速（步速/身高）顯著低于后者；肥胖兒童的平均步長大于正常兒童，但兩者之間無統計學意義，相對步長（步長/身高）顯著小于正常兒童；在步頻上前者也明顯低于后者。張曉棟和肖丹丹的研究中實驗對象以自然速度行走，在消除身高的影響后，用無量綱來反映步速、步長、步頻的差異。結果顯示，肥胖兒童顯著低于正常兒童。這些結果提示肥胖兒童為了獲得更加安全穩定的步態，行走時需要降低步速和縮短步長。目前，關于肥胖兒童與正常兒童在步速、步長、步頻方面的研究，用無量綱來反映差異，得出的結論是相一致的，即肥胖兒童顯著低于正常兒童。

2.2 步態周期

步態周期是指從一側足跟著地到該側足跟再次著地的連續過程，分為支撐時相和擺動時相，而支撐時相又分為雙支撐和單支撐時相。支撐時相的長短與步速息息相關，雙支撐時相越長，表現出來的步速越慢，反之步速越快。閆松華等人的研究結果顯示，肥胖兒童的雙支撐時相所占百分比顯著高于正常兒童，擺動時相顯著低于正常兒童。雙支撐時相與步速有關，雙支撐時相越長，步速越慢。在本研究中還將一個步態周期按時間分為3個時期，即足跟著地時期、足支撐時期和足蹬伸時期。肥胖兒童和正常兒童相比，在足跟著地時間百分比無顯著性差異，但其足支撐時間比例大于正常兒童，而足蹬伸時間比例小于正常兒童，且都具有統計學意義。這也進一步說明，肥胖兒童需要增加支撐期時間以獲得身體的穩定。而其足蹬伸時間比例小，可能是肥胖兒童在腳離地階段，膝關節屈曲角度較小，故不能獲得較大的加速度，這也是其步速低的原因之一。上述結果可以解釋肥胖兒童步速較慢的原因，即雙支撐時相較正常兒童長以及腳離地階段膝關節屈曲角度小。

2.3 步 寬

步寬是足行進方向上中軸線與對側足跟內側的距離。由于肥胖兒童行走時存在不穩定因素，所以其行走時更容易張開雙腿，降低重心以增加平衡。此外，因為大腿部過多的脂肪堆積，尤其是腹股溝部的脂肪堆積，會造成步態周期中髖關節外展角度增大，內收角度減小。閆松華等人對肥胖兒童和正常兒童進行了平地自然行走時步態特征的研究表明，前者的步寬明顯大于后者，且髖關節表現出的外展角度大于正常兒童，而內收角度小于正常兒童，

這正是典型的步寬較寬的髖關節角度。張洋等人對肥胖和正常兒童進行了平地常速行走時足底受力情況的測試。結果顯示，兩者在地面支撐反作用力上沒有區別，但是肥胖兒童左右搖晃的幅度比正常兒童大。除了常速行走外，變換行走速度時，其表現出的步寬也是相同的結果，且隨著行走速度的逐漸增加，這種差異也變得逐漸增大。綜上所述，目前關于肥胖兒童在步寬方面的研究結論比較一致，即肥胖兒童在行走時為了獲得平衡穩定的步態以及自身腹股溝部脂肪較多的原因，無論是常速走還是加速走，表現出來的步寬都比正常兒童大。

投稿日期：2016-05-13

3 肥胖兒童足底各區壓力峰值

足底各區壓力峰值：按照一定的方法對足底進行分區，各個區內的傳感器在測試階段內所受最大合力。足底壓力測試系統將足底分為10個區：第一足趾區為T1、第二至第五足趾區為T2-5、第一跖骨區為M1、第二跖骨區為M2、第三跖骨區為M3、第四跖骨區為M4、第五跖骨區為M5、足弓區為MF、足跟內側區為HM、足跟外側區為HL。人體行走過程中，隨著步態和步速的變化，足底各個區域內的受力情況也在發生著變化。

欒天峰的研究結果顯示，足底除了M1的壓強峰值相近外，其他所有區域的壓強峰值都是肥胖兒童高于正常兒童，其中M2、M4、MF、HL、HM區域是顯著高于正常兒童。可以看出，前腳掌、足弓、足跟處足底壓強都比較大。進一步的研究結果表明，隨著行走速度的不斷提高，肥胖兒童足跟部所受到的壓強峰值也顯著增大，且有統計學意義。快走是肥胖兒童主要的減肥方法之一，但步速較快時，給足跟帶來的負荷更大，因此要注意足跟部的保護。張亞強的研究表明，隨著學生負重的增加，足底壓力增大，并可能導致橫弓下降，不利于足弓部的發育，因此日常生活和體育運動中，對于肥胖兒童要特別注意負重（如書包和舉重練習），最好不要超過自身體重的10%，否則足底壓力就會明顯增加。綜上所述，肥胖兒童足底部分區域的壓力峰值顯著大于正常兒童，雖然現有的研究結果在各區域的壓力峰值差異上結果不盡相同，但是在MF、HM、HL區域上肥胖兒童壓力峰值大于正常兒童這一結果是一致的，也就是說肥胖兒童平地自然行走時的足弓和足跟所受的壓力高于正常兒童，且兩者具有統計學意義。肥胖兒童足弓的負荷增大最為明顯，但由于兒童正處于生長發育期，足部的骨骼及周圍的肌肉韌帶還沒有發育成熟，且過大的體重使足部長期處于過度負重的狀態，最終導致足弓塌陷，形成扁平足，因此肥胖兒童發育到成年人，扁平足發病率很高。所以，肥胖兒童日常生活和運動中注意不要選擇薄底鞋，否則地面反作用力直接作用于足底，會使足底局部壓力過大，長期下去會導致足部發生病變，如跟骨滑囊炎、足底筋膜炎等。足部發生病變導致的疼痛會影響到肥胖兒童的運動，運動減少，體重就會繼續增加，這樣就形成了惡性循環。為了避免類似惡性循環的發生，對兒童的身心健康造成更加不利的影響，建議選擇兒童鞋時，優先選擇跟部有氣墊、鞋底相對較厚的鞋。

4 結 論

目前，關于肥胖兒童自然行走時步態特征的研究已經相對成熟，相關研究得出的結論比較一致，即肥胖兒童的相對步速、相對步長、相對步頻、步寬都顯著低于正常兒童，支撐時相顯著高于正常兒童。足底各部壓力峰值各區域也有顯著性差異，但比較明確的一致性結論是足跟和內外側足弓的壓力峰值都明顯高于正常兒童。所以，肥胖兒童更要注意足跟和足弓的保護，選擇合適的鞋，以減少足底壓力。

[ 1 ] Katch V，Becque M D，Marks C，et al.Oxygen uptake and energy output during walking of obese male and female adolescents [ J ].The American Journal Of Clinical Nutrition，1988，47（1）：26-32.

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[ 3 ]閆松華，謝楠，劉志成.肥胖兒童平地自然行走時的步態研究[ J ].中國運動醫學雜志，2007，26（3）：286-290.

[ 4 ]張曉棟，肖丹丹.肥胖兒童與正常兒童行走步態特征的運動學分析[ J ].北京體育大學學報，2008（12）：1651-1654.

[ 5 ]張洋，岳新坡，肖丹丹.肥胖兒童與正常兒童行走步態特征地面支撐反作用力的對比分析[ J ].沈陽體育學院學報，2014（4）：81-85.

[ 6 ]欒天峰，孫琳芳. 11-12歲肥胖兒童自然行走時的足底壓力分布特征研究[ J ].科教導刊，2010（8）：154-155.

[ 7 ]張亞強.不同重量書包對肥胖兒童上下樓梯時步態及足底受力影響的研究[ D ].濟南：山東體育學院，2011.

G804

A

1674-151X（2016）08-155-02

閆艷，碩士。研究方向：大眾健身、慢性疾病運動康復。

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.16.079