運動對高原老年人步態影響的研究

（西北師范大學體育學院 甘肅 蘭州 730070）

我國四大高原涵蓋全國包括青海、甘肅、寧夏、陜西、河南、內蒙古、西藏、貴州及云南在內的九個省區，高原總面積占國土總面積的36.64%，總人數為481046萬人，占全國總人口的42%。65歲及以上人數32028萬人，占全國65歲及以上總人數的24.6%。從數據來看，高原地區占地面積較大，老年人口數量較多。根據《“健康中國2030”規劃綱要》中提到的在推動全民健身與全民健康融合發展的過程中，特別要突出解決好“老年人、婦女、兒童等重點人群的健康問題，基于以上背景，關注高原老年人健康必將是我國“積極老齡化”進程中的重要組成部分。

人類行走的正常步態是中樞神經及周圍神經系統、肌肉骨骼肌系統、心血管系統、視覺系統等多系統共同參與的結果，任何一個系統的失調都會影響到步態的穩定性，從而增加老年人的跌倒風險。研究表明，中樞神經組織是機體所有器官中，對缺氧最敏感，最易受損的組織。高原低氧環境對神經控制機體具有負面影響，其主要表現在眼手協調能力及反應速度變慢，準確性降低等。由于高原老年人長期生活在低氧條件下，再加之生理功能的自然退化，更會表現出中樞神經對運動系統控制不利。基于此，本研究以高原環境為研究背景，通過老年人步態特征探討低氧生活環境下運動對老年人防跌倒的意義，旨在為高原低氧老年人群健康老齡化提出寶貴建議。

1、研究對象與方法

1.1、研究對象

本文以運動對高原老年人步態的影響為研究對象。于2019年10月至11月在青海省西寧市共招募長期居住在高原的10名老年女性為調查對象，其中長期參加體育鍛煉的老年女性5名，分為運動組，平均年齡（62±1.00）歲，僅參加日常身體活動，除此之外不進行體育鍛煉的老年女性5名，分為對照組，平均年齡 （64.6±3.29）歲。兩組基本情況無統計學差異。

老年受試者納入標準：（1）年齡≥60周歲的老年女性；（2）無中樞神經系統疾病，無視覺及前庭功能障礙，無下肢運動障礙；（3)最近6個月內未發生跌倒；（4）知情同意。

1.2、研究方法

（1）三維高速攝像測量法。

采用Qualisys紅外遠光高速運動捕捉測試系統，共六個紅外攝像頭，采樣頻率為60HZ，根據試驗場地布置攝像機，使攝像機能夠捕捉到受試者身上所粘貼的全部反光球，共計36個，分別粘貼于髂前上棘、髂后上棘、大腿、小腿、膝關節、踝關節、第一跖趾、足第二指骨、第五跖趾關節及足跟骨處。實驗前對儀器設備進行校準與調試，并對拍攝范圍進行靜態標定以減少實驗誤差，標定系統誤差為1mm以內。

（2）數據處理。

實驗所獲取的原始數據導入V3D軟件進行進一步數據處理，采用低通濾波，截斷頻率為6HZ，利用運動圖像解析步態時空參數值。本研究所選取的步態時空參數有：步態周期、支撐期時間、擺動期時間、支撐期占比、擺動期占比、步長、跨步長、步頻、步速等；關節角度參數為髖、膝、踝關節角度，其中髖關節三維角度定義為骨盆坐標系與大腿坐標系之間的歐拉角；膝關節三維角度定義為小腿坐標系與大腿坐標系之間的歐拉角；踝關節三維角度定義為小腿坐標系與足坐標系之間的歐拉角。

1.3、統計學分析

采用SPSS22.0軟件進行分析，運用獨立樣本T檢驗分析顯著性水平，P＜0.05具有統計學意義。

2、結果

2.1、高原老年人一般步態特征參數總體分析

步態周期指行走過程中一側足跟著地至該側足跟再次著地時所經過的時間。在高原老年人自然行走的測試中我們發現，運動組與對照組的步態周期存在顯著性差異（P＜0.05），其他時間指標不存在顯著性差異（見表1）。

表1 兩組時間參數比較分析

兩組空間參數比較發現，運動組與對照組步速、步頻有顯著性差異（P＜0.05），其步長、步寬、跨步長無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩組空間參數比較分析

2.2、行走過程中下肢各關節角度分析

首次足跟觸地時在水平面上運動組傾向于髖內旋，對照組傾向于髖外旋。足趾離地瞬間，運動組傾向于髖屈曲，對照組傾向于髖伸展，兩者不具有顯著性差異（P＞0.05）；運動組髖內收與對照組髖外展具有顯著性差異（P＜0.05）；水平面上，運動組傾向于髖內旋，對照組傾向于髖外旋，兩者不具有顯著性差異（P＞0.05）。足跟觸地時刻運動組傾向于膝外展，對照組傾向于膝內收。足趾離地瞬間運動組傾向于膝外展，對照組傾向于膝內收，但均無顯著性差異。足跟觸地時刻運動組傾向于踝外旋，對照組傾向于踝內旋，均無統計學意義。具體見表3：于對照組，這也從側面反映出不論是增齡性功能退化還是環境影響，運動能夠有效的促使老年人擁有相對于同齡人更好的肌力與平衡性。我國老年人行走過程中“求穩不求快”也在本研究中再次被印證。

正常步態是一個復雜的過程，涉及到軀干和四肢的一系列協調、交替運動，而在步行過程中為減少能量的消耗，髖、膝、踝三大關節有一個同步的運動模式，當任何一個關節出現損傷或異常時都會導致步態障礙。本研究結果顯示在支撐期內運動組傾向于髖屈曲，對照組傾向于髖伸展，足趾離地時髖屈曲是為了加速擺動，髖關節依次帶動大腿、小腿以獲得更快的擺動速度。支撐期內運動組與對照組膝關節不同特征時刻未出現顯著性差異，支撐期內膝關節有屈伸運動，一般在足跟落地時伸展，足趾離地時屈曲，單腿支撐階段膝關節略微彎曲，有利于蹬伸階段大腿肌群的發力，還可以降低重心起伏。支撐期內運動組膝外展，對照組膝內收。步行過程中膝內收是為了減少寬幅步態，以避免行走過程中身體的搖晃程度。踝關節在支撐期內始終繞額狀面產生轉動，從足跟著地瞬間的背屈運動到足趾離地時的跖屈運動，既有利于獲得蹬地時的地面反作用力，又可以緩沖著地時的阻力。

綜上所述，高原老年人在行走過程中常采用最自然、舒適的姿態，大多數老年人并不會注意自己的行走姿勢，如“外八字”、“內八字”步態常常會被人們所忽略，并未感知到其屬于異常步態，由于行走過程中關節角度的變化導致足底受力不均勻，不僅加大了步行過程中的能量消耗，且長久積累下來將會導致嚴重的關節損傷。本研究通過設置運動組與對照組對高原老年人髖、膝、踝關節角度進行更深層次的解析，探討參與運動鍛煉后關節角度的變化，但可能由于其低氧環境下運動對攝氧量的需求過高使得老年人的運動負荷未達到一定的效果，或是居住在高原的老年人對當前運動負荷的適應，使得研究結果并未體現出顯著性差異，但本研究的結果可以體現高原老年人步態特點，在今后的研究中以期通過更大的樣本量來整理，歸納。

表3 行走時兩組下肢各關節角度比較

3、討論

步速是指單位時間內所行進的距離。本研究結果顯示高原運動組及對照組老年人步速參數有明顯的差異性，這不僅可以解釋為老年人增齡性的機能下降，也考慮其與低氧刺激所形成的老年人反應時的延長，視覺感知能力下降及動作緩慢、遲鈍有關。步速小于1.0m/s被認為是異常的，自發步行速度通常從60歲開始每年下降1%左右，且步速作為評估人體運動能力的常用指標，其參數值的降低預示著人體抵抗干擾，保持高功效的運動能力的降低。步頻是指每分鐘所行走的步數，正常成人每分鐘大約行走95-125步/min。本研究結果顯示，運動組老年人的平均步頻為55步/min，而對照組的平均步頻為46步/min，運動組步頻參數顯著高