中學生步態特征研究

王豐收

（莊浪縣第一中學，甘肅 平涼 744600）

體質是人體的質量，體質的好壞是學生通過有規律、長期的進行運動所獲得。腳是承擔人體運動的器官。人類從四肢爬行到雙腳站立，到行走，再到跑跳，行走時的步態的特征自然存在。腳部受力的部位和壓力大小、腳底各部位觸覺信息對外的反饋，對人體運動時行為控制以及限制身體平衡產生巨大的影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

中學生步態特征。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 通過知網、萬方等數據庫，用“步態分析”“少年步態研究”等關鍵詞檢索相應文獻資料， 通過閱讀和整理文獻資料，為本研究提供理論依據。1.2.2 實驗法 本文實驗對象為莊浪縣第一中學、南湖中學、陽川中學、朱店中學初中二年級男生。對選取各學校初中二年級男生70名，共計280人，平均體重為 41 20.56kg，年齡為 11 1.5 歲，正常體重標準為18≤BMI≤23.9，占總學生人數的80%；超重標準24.0＜BMI≤27.9，占受試學生人數的20%。所選實驗對象身體健康，機能處于正常運轉，跑跳不受限制，均無腿腳殘疾或畸形，無任何神經異常與骨骼肌肉系統疾病，無對運動產生限制的疾病。2016年9—12月在莊浪一中體育館，用2臺攝像機（拍攝頻率為50 Hz）以正常步速前進，上體保持直立，兩腿用力一致，無情緒及身體狀態等因素影響，進行正面和側面的拍攝。2臺攝像機主光軸互相保持垂直，約90o角度，兩臺攝像機高度設置均為0.8m左右，能拍攝到人體全部。選用長1.1m標志物為參照物，按此比例尺成為攝像機標定。正面攝像機主要用于拍攝步向角，達到獲取步向角數據的所有參數，標定設置誤差＜0.5 mm。根據拍攝的影像資料分析，數據采集與影像分析采用配套計算機軟件F-ScanMobile，測試時所有學生赤腳通過實驗通道，以個人平常步態自然行走，應用測量學原理測量分析過程將腳底分為10個大小不同區域：腳弓、腳跟內側、第1趾骨、第2～5趾骨及第1、2、3、4、5跖骨和腳跟外側。

1.2.3 數理統計法 根據運動學圖像分析原理，采用運動解析系統對實驗影像資料進行解釋與分析，設定常規的運動數據分析參數。應用21個跟蹤點通過人體模型計算人體重心。測量后處理獲取280名學生的步向角參數數據采用五點平滑法進行分析處理。腳底壓力、沖量、接觸面積等參數的數據應用Footscan數據參數導出。

利用SPSS軟件分別進行均數t檢驗，單因素方差分析， 運動步態圖像、spearman相關分析，footscan軟件采集的數據等運用逐步回歸法進行統計學分析與討論。

2 結果與分析

2.1 左、右腳10分區的壓力、沖量特點

正常人走路時著地與用力順序依次是：腳跟→腳弓→跖骨→趾骨→整個腳步著地。腳底壓力是指人體行走時人體重量對地的作用力使地面對人體的反作用力。研究表明，參加測試的同學自然直線行走時，腳底不同部分所處的10個分區的壓力存在較大差異（P＜0.05）。兩腳各個部位最大承受壓力的部位為腳跟部，腳后內、外側。研究表明，腳底區域壓力變化是人體的重心移動使人體重量作用于腳底的作用力改變而形成的。腳弓的壓力隨著人體年齡的增大，因腳弓的彎曲度增大使之承受人體的壓力減退。研究表明，體形以及不同腳形的腳底對腳底的十個區域壓力的改變是具有顯著性差異。實驗通過對所有測試者正常腳底不同壓力區域的比較分析，糾正不合理的走姿，獲得比較準確合理的行走步態數據，為今后進一步研究提供理論基礎。

由腳底沖量均值實驗研究：參加測試者左右腳底各個分區沖量除第1趾骨、腳跟內側差異不顯著（P＞0.05），其余8個區域均具有明顯差異（P＜0.05）。人體腳底10個區域受沖量最大部位分別是腳跟內、外側。本研究表明中學生期間步態的特征對今后步態的穩定性具有積極的促進作用。中學生腳弓受承受的沖量接近腳跟。對肥胖中學生腳底大量研究分析獲得；因為肥胖導致人體重心偏低，體重向人體雙腳內測靠攏，因此腳底所受沖量最大的部位是腳跟內側，說明中學生的腳底沖量值與體重和體形有很大的關聯，不會隨著自身體重的增加而改變自己的沖量的大小，對沖量所承受的腳底區域是不會發生改變的。本文研究認為，因為人體在跑步時因重心靠前，前腳掌著地，后腳跟部位與地面接觸較少，因此跑步可以改變腳底沖量受力的部位，使得腳底受沖量大的部位得到適當的緩沖與休息。

2.2 左、右腳的步向角特點

正常人步向角約為0～15度，腳尖向內形成的步向角為負，腳尖向外形成的步向角為正。體重與步向角關聯性研究可知：體重在35～40kg的測試同學左、右腳步向角具有不顯著性（P＞0.05），兩者之間關聯性不強。因為體重對人體行走時產生向下的壓力，因此能改變兩腳的步向角角度，體重越輕者兩腳的步向角越小，但兩腳的角度不一定相同，一般是左腳＞右腳，最大步向角角度為11.4。、最小角度為9.95。。這說明中學生的步向角比正常人步向角度要偏小。步向角因受雙腿的限制，改變腿形就能改變步向角，因此步向腳是具有很強的可塑性，這也為糾正八字腳提供了可靠的糾正方法。

2.3 體重與腳的壓力、沖量、接觸面積、步向角單因素方差分析

不同體重的單因素方差分析：（1）體重與腳底沖量，體重越大，腳底各個區域著地面越大，對地面的壓力就越大。實驗證明肥胖人群均大于正常人群腳底各區域所受地面反作用力的沖量。說明體重偏重者的腳底所帶來的沖量要比正常人要大得多。（2）體重越大腳底各區域接觸面積大而且對地面的耐受力加重，因此接觸面也隨著增大而改變腳底的承重面。體重較大者因為腳底各區域要承擔更多體重對其的壓力，因此腳的尺寸和腳與承受壓力支持面的接觸面積比正常體形的人更大。（3）研究發現，體重越大，行走時的步向角因受體重壓力對地面作用于人體的影響也逐漸增大。由于受到較重的壓力，體重偏重者容易形成外“八”字腳、內“八”字腳或者外偏腳步態。因為體重較大的測試者在正常行走時，身體重心靠后，受力面積不均，重心高低浮動，導致在橫向的平衡性比前向較差，因此，體重越大者在行走時，為了保持身體平衡處于正常運轉狀態，使通過腳的外展來擴大腳底承重面積，以增強身體行走過程中重心點始終保持與行走時一致，使身體動態平衡性。（4）地面對身體的反作用力使腳底壓力、行走時步向角、作用于地面的作用力對腳底沖量、腳底各區域接觸面積等各研究部位與人體的體重具有顯著性差異（P＜0.05）。腳底所承受的壓力等于重心垂直于地面的應力與地面接觸面積二者的商，因此，體重對腳底作用于地面對人體的反作用力在不同區域的壓力具有很大的相關性，體重決定腳底各接觸面所受壓力。腳底各部位所承受身體的壓力之和與體重的大小有明顯正相關（r=0.732，P＜0.01），腳底各部位壓力之和給身體的反作用力是促進人體向前行駛動力所在。

3 結論與建議

3.1 中學生行走時腳底對地面作用力的反作用力于人體對地面壓力承受部位、人體對地面的作用力、腳底與地面的接觸面積和行走時雙腳的步向角等各個不同因素，對身體成長發育及骨骼增長有明顯的影響，尤其在很大程度上影響了中學生向成人過度時的體形發展及完善。

3.2 中學生在行走過程時，左、右腳的腳底各區域作用于地面對人體的反作用力帶來的壓力分布由于受到自身體型及行走時姿態的限制，在沒有特別有意限制或故意改變等各因素的影響的情況下，中學生行走時的步態很大程度上已經接近成年人，因此行走時壓力主要集中在腳跟部向腳掌部過度。

3.3 體重與腳底各區域對地面的壓力具有明顯的相關性。左、右腳的沖量與腿型有很大的相關性，正常腿形行走時，人體重心靠后，因此對腳底的壓力分布在腳底跟部，對腳踝和膝關節有很大影響；X形腿行走時，壓力集中在腳跟內側，體重越大對腳踝內側損傷越厲害，對膝關節內側的損傷也很大；O形腿行走時，壓力主要集中在腳掌外側，體重越大對膝關節內側損傷越嚴重。體重與腳底沖量具有顯著相關。

3.4 建議所有中小學在體育課中篩查行走異常的同學，進行專門性矯正訓練，特別是行走或跑步時動作行為的規范，借用器械對異形腿的輔助矯正。采用常規性、正確性、長期性、任務性和負重性以及給予很大程度的條件性的制度等多重方法，使中學生快樂、健康的正常成長。

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