老年人身體平衡的步態分析研究

汪風傳 魏思怡 王奇

摘要：隨著年齡的增長，老年人身體平衡能力逐漸減弱。為評估老年人的身體平衡能力，基于攝影測量技術，通過采取步態指標、盆骨扭度、脊椎偏度三個指標對老年人行走狀況進行三維建系，綜合評估老年人的身體穩定性。根據不同老年人的步態分析結果，判斷老年人失穩的主要原因，針對失穩老年人的行走提出合理建議。

關鍵詞：身體平衡;步態分析;脊椎偏度

1引言

步態分析[1]是一種根據老年人身體各處關節的變化軌跡，評估其身體平衡狀態的方法。目前用于監測關節運動軌跡的方法主要有目測估計法和攝影測量法。本文采用更為精準科學的攝影測量法描述老年人在短時間段內主要關節點的運動軌跡，通過建立三維空間坐標系，綜合三個指標分析軌跡變化，判斷身體的平衡狀態。與正常老年人的步態軌跡圖對比分析發現失穩老年人身體不平衡的原因，并針對原因提出合理的建議。

2構建身體平衡性評價指標

考慮到引起老年人步態失穩主要有老年人身體機能下降，重心不穩定等原因，根據不同關節在行走中的軌跡變動情況，本文基于以下三個指標構建身體平衡性評價體系。

2.1步態指標

衡量老年人行走穩定性程度通常選取步態周期、步幅、步速三個步態指標，在一個步態周期中腳部分的步態變動如圖1所示：

步態單、雙周期采用規定時間段內該種支撐類型時長下的加和平均法求解，其計算公式為：

（1）

通過腳踝部分在XOY平面上的變動軌跡計算步幅長度，據此計算老年人行走時的步速，步速的計算公式為：

（2）

對比正常老年人與失穩老年人腳踝關節隨時間變化的運動軌跡，觀察到失穩老年人的步態周期明顯變長，分別計算其單支撐周期和雙支撐周期，如圖2所示。步幅曲線如圖3所示：

分析以上在XOY平面的運動軌跡投影圖發現，兩位步態正常的老年人與步態失穩的老年人軌跡明顯不同。對于步態失穩的老年人，圖中虛線顯示了其運動軌跡，可初步判斷出該老人行走時的腿部運動狀態。圖中所示一號失穩老年人行走時的變動軌跡，判斷該老人行走時左腳呈“外八字”，右腳扭動一定角度呈“內八字”。這種行走方式會使重心向一方偏移，不利于身體平衡。

2.2盆骨扭度

為研究行走時人體盆骨的扭動狀況，通過判斷老年人在行走時左右盆骨相對于水平方向和豎直方向的偏角，進而分析老年人是否存在長短腿（即坡腳）情況。通過描繪設置在盆骨附近的監測點位置數據可知，失穩老年人的盆骨相對于水平面抬高的角度明顯小于正常老年人，判斷該老年人步態失穩的主要原因是由于左右腿長度不一，進而導致左右腳受力不均衡，極易使老人失去平衡摔倒。

2.3脊椎偏度

脊椎偏度是判斷一個老年人重心偏移和身體穩態的重要指標。若脊椎偏移豎直方向的角度越大，則該老年人越有可能是駝背，身體平衡性越差。

3模型的檢驗與結論

總結上述綜合評價指標，評價正常老年人與失穩老年人的身體平衡性，對比分析步態指標得：正常老年人的步幅和步速變化比較穩定，而失穩老年人步幅和步速變化較大，不穩定。針對脊椎偏度指標分析得：正常老年人的上半身傾斜相對穩定，行走時通過下肢各關節調節平衡，而失穩老年人的脊柱傾斜過大，重心變化不穩定，容易摔倒。分析老年人行走時的骨盆扭度得：正常老年人行走時左右骨盆扭動角度近似相同，失穩老年人行走時左右骨盆扭動角度明顯偏大，且每步的骨盆上下振蕩角度明顯大于正常老年人。

基于此，建議駝背類型老年人應該多吃蔬菜水果，補充維生素和礦物質，如維生素B2、維生素C和E以及鐵、鋅、鈣等。對于坡腳的老年人，推薦經常作負重和肌肉強化鍛煉，以增加骨質密度，減少跌倒和骨折的風險。

參考文獻：

[1]陳大躍，丁洪，周新宇，林良明，盧鋼，孫志宏.人體行走的步態測試與分析系統[J].中國生物醫學工程學報，1997 （02）：38-46.

[2]趙凌燕.人體步態模型實驗研究[D].哈爾濱工程大學，2008.