1～6歲健康兒童行走步態(tài)特征分析

摘要：隨著身體發(fā)育情況的變化，幼兒在不同年齡階段會(huì)呈現(xiàn)出不同的行走步態(tài)特征。為了指明正常幼兒步態(tài)發(fā)展的基本特征，為幼兒身體鍛煉和患病幼兒的步態(tài)診斷以及治療提供定量依據(jù)。通過運(yùn)動(dòng)解析方法獲得幼兒不同年齡階段步態(tài)特征變化的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3歲以前支撐期較長(zhǎng)，單腿支撐時(shí)間比成人短，隨著月齡增加單腿支撐時(shí)間呈增加趨勢(shì)；2歲以前幼兒的雙足支撐期遠(yuǎn)大于成人10%的水平，5歲左右雙足支撐時(shí)間與成人接近；1歲半以前，髖、膝、踝關(guān)節(jié)沒有明顯的緩沖和蹬伸特征，幼兒的步態(tài)基本以全腳掌著地為主；2歲以后，步態(tài)開始穩(wěn)健，髖、膝關(guān)節(jié)參與緩沖和蹬伸，3歲以后踝關(guān)節(jié)開始積極的參與緩沖和蹬伸。

關(guān)鍵詞：幼兒；步態(tài)；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

中圖分類號(hào)：G804.63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007—3612（2012）07—0066—05

幼兒隨著身體發(fā)育情況的變化，在不同年齡階段會(huì)呈現(xiàn)出不同的行走步態(tài)特征，而且與成人行走步態(tài)存在非常大的差異。國(guó)外步態(tài)研究從18世紀(jì)中期發(fā)展迄今，研究側(cè)重于兒童步態(tài)的時(shí)一空參數(shù)分析，缺乏整個(gè)步態(tài)周期中關(guān)節(jié)角度的變化情況分析。而國(guó)內(nèi)的研究著重描述大動(dòng)作發(fā)展的規(guī)律上，研究較大兒童的足底壓力特征分析，或是研究腦癱患兒的步態(tài)特征。在對(duì)正常幼兒的步態(tài)特征進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)。缺乏對(duì)幼兒行走的步態(tài)特征變化情況的詳細(xì)描述。本研究的目的就是要指明我國(guó)幼兒在不同年齡階段步態(tài)特征的變化情況，了解正常幼兒的步態(tài)與成人步態(tài)之間的差異、幼兒步態(tài)達(dá)到成熟的時(shí)間以及影響幼兒步態(tài)成熟的因素，為教育者進(jìn)行科學(xué)的訓(xùn)練提供有益的參考，提高幼兒的身體素質(zhì)，也為患病幼兒步態(tài)診斷和治療提供定量的依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象實(shí)驗(yàn)于2009年12月-2010年6月分別在沈陽(yáng)某早教中心和沈陽(yáng)某幼兒園進(jìn)行了圖象采集，研究對(duì)象年齡為1～6歲（表1）。

1.2 研究方法采用沈陽(yáng)體育學(xué)院冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目技術(shù)診斷與機(jī)能評(píng)定重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二臺(tái)Sony攝像機(jī)（采樣頻率為50Hz）對(duì)幼兒正常步速行走動(dòng)作進(jìn)行正面和側(cè)面的拍攝。兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸夾角接近90°，兩臺(tái)攝像機(jī)高度均為0.8m，選用長(zhǎng)寬各1m標(biāo)尺作為比例尺進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定。側(cè)面攝像機(jī)用于對(duì)動(dòng)作進(jìn)行階段劃分，并獲得研究對(duì)象關(guān)節(jié)角度變化等指標(biāo)，正面攝像機(jī)用于獲取步向角和步寬數(shù)據(jù)，標(biāo)定誤差<0.5mm。運(yùn)用DVracker運(yùn)動(dòng)圖象解析系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行解析，設(shè)定分析的物理量。人體模型選取松井秀治15環(huán)節(jié)模型，總計(jì)21個(gè)跟蹤點(diǎn)計(jì)算人體重心。測(cè)量數(shù)據(jù)采用五點(diǎn)平滑法進(jìn)行處理。采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用（X±S）表示，兩組間比較用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有顯著性意義，P<0.01為差異非常顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 正常步態(tài)過程描述行走過程中，從一側(cè)腳跟著地開始到該腳跟再次著地構(gòu)成1個(gè)步態(tài)周期。對(duì)指定的下肢而言，1個(gè)步態(tài)周期的活動(dòng)可分為支撐時(shí)相和擺動(dòng)時(shí)相。支撐時(shí)相又分為腳跟著地、趾著地、支撐中期、腳跟離地、蹬離期和趾離地諸動(dòng)作階段。擺動(dòng)時(shí)相分為加速期、擺動(dòng)期和減速期。成人常速行走時(shí)，支撐時(shí)相約占整個(gè)步態(tài)周期的60%～65%。一只腿離開地面的時(shí)期為單支撐期。當(dāng)一側(cè)下肢進(jìn)入支撐時(shí)相時(shí)，另側(cè)下肢尚未離地，兩下肢同時(shí)負(fù)重稱為雙支撐期。隨著年齡的增長(zhǎng)，單、雙支撐時(shí)相占步態(tài)周期的比例也隨之變化。不同性別和身高的人，其支撐時(shí)相和擺動(dòng)時(shí)相所占的比例無明顯差異。

2.2 時(shí)間參數(shù)從表2可以看出行走周期半歲和一歲間隔的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，3歲同1歲的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，4歲以后差異更加顯著。1歲左右年齡段的幼兒行走周期較其他5組小，其他5組的周期變化不大，基本穩(wěn)定在0.4s，但他們還是小于成人周期水平，這是由于幼兒學(xué)會(huì)行走初期，身體穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性較差，導(dǎo)致周期短、步頻快。

從表2可以看出幼兒3歲前支撐期占周期比例約為63%，稍大于成人水平，而3歲后這個(gè)比例穩(wěn)定在60%，與成人水平基本一致。3歲以前支撐期較長(zhǎng)，單腿支撐時(shí)間比成人短，單足支撐比率是指單足支撐時(shí)間在整個(gè)步態(tài)周期中所占的比例，是以能夠反映步態(tài)成熟的重要參數(shù)。隨著月齡的增加單腿支撐時(shí)間呈增加趨勢(shì)。這是因?yàn)橛變哼\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能不夠發(fā)達(dá)，肌肉力量、穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、姿勢(shì)控制能力較差。

同時(shí)，從表2可以看出，3歲以前幼兒的雙足支撐期遠(yuǎn)大于成人10%的水平，5歲左右雙足支撐時(shí)間與成人接近。這與國(guó)外研究較一致。這正是由于幼兒運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、自身姿勢(shì)調(diào)節(jié)功能不夠強(qiáng)大，迫使幼兒減少單足支撐；增加雙足支撐，增加支撐面，提高行走的穩(wěn)定性的需要。

2.3 空間參數(shù)

2.3.1 髖關(guān)節(jié)角度變化步行時(shí)，下肢三大關(guān)節(jié)的規(guī)律性運(yùn)動(dòng)變化，髖、膝、踝三大關(guān)節(jié)由近端帶動(dòng)遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)，這是正常步態(tài)的必要部分。從差隔半歲的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果看，髖關(guān)節(jié)著地瞬間角度差異除一歲和一歲半之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其它半歲之間差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2歲以后幼兒年齡差隔1歲和2歲對(duì)髖關(guān)節(jié)著地角度的影響也不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3～6歲時(shí)著地瞬間髖關(guān)節(jié)角度差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。緩沖結(jié)束時(shí)髖關(guān)節(jié)角度再兩歲半以后出現(xiàn)顯著性差異。

從表3可以看出，幼兒行走過程步態(tài)特征變化出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)期，2歲以前，在緩沖和蹬伸階段髖關(guān)節(jié)角度增加，分析原因主要是幼兒在此時(shí)期，緩沖和蹬伸能力很弱，著地到蹬伸階段主要是大腿帶動(dòng)小腿運(yùn)動(dòng)，沒有明顯的緩沖和蹬伸特征。到2歲半以后到3歲之間，從著地階段起，髖角開始進(jìn)增大減小小再增大再減小這樣一個(gè)周期性過程，髖關(guān)節(jié)肌群開始初步具有緩沖能力。到4歲半以后，髖關(guān)節(jié)做屈曲緩沖的動(dòng)作才開始明顯。說明幼兒在行走過程髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)模式在接近5歲時(shí)達(dá)到接近成人的模式，即擺動(dòng)期髖關(guān)節(jié)從最大值減小到最小值：然后擺動(dòng)腿著地，進(jìn)入支撐過程，支撐腿經(jīng)過了初始觸地期、支撐緩沖期、支撐中期和支撐末期，然后髖關(guān)節(jié)從最小值增大，髖關(guān)節(jié)緩沖階段角度變化小于10°，蹬伸階段角度變化范圍小于20°。

2.3.2 膝關(guān)節(jié)角度變化 從表4可以看出，剛剛學(xué)會(huì)行走的幼兒，在著地緩沖階段膝關(guān)節(jié)沒有明顯的彎曲，而且數(shù)值有增大趨勢(shì)。說明膝關(guān)節(jié)屈肌群的緩沖能力在剛剛學(xué)會(huì)走路的幾個(gè)月內(nèi)還沒有形成，1歲半左右到2歲之間，膝關(guān)節(jié)開始參與緩沖活動(dòng)，但屈曲角度不大，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這與幼兒在此時(shí)期的肌肉力量和協(xié)調(diào)性發(fā)育不足有關(guān)。緩沖能力弱，蹬伸能力也同樣表現(xiàn)為弱勢(shì)，由于周期短，穩(wěn)定性差，擺動(dòng)期短，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不能充分伸展。

2歲半以后，膝關(guān)節(jié)緩沖結(jié)束角度值出項(xiàng)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明2歲半以后，膝關(guān)節(jié)負(fù)重能力增強(qiáng)，膝關(guān)節(jié)角度先減小后增大，在支撐中期身體中線與地面垂直，膝關(guān)節(jié)負(fù)重達(dá)到最大值，膝關(guān)節(jié)角度不大，約為162°。2歲半以后，膝關(guān)節(jié)緩沖能力有所增強(qiáng)，同2歲時(shí)數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，緩沖階段膝關(guān)節(jié)角度變穩(wěn)定化在15°左右。到5歲以后膝關(guān)節(jié)緩沖值同2歲半時(shí)差異已經(jīng)非常明顯，膝關(guān)節(jié)緩沖能力基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。蹬伸開始于身體過中線后膝關(guān)節(jié)隨髖后蹬，角度逐漸增大，2歲以前由于緩沖不充分所以導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)在蹬伸階段未達(dá)到最大伸展。到2歲以后幼兒蹬伸時(shí)膝關(guān)節(jié)角度基本可以充分伸展，同時(shí)收腿時(shí)膝關(guān)節(jié)屈曲程度也增加，此時(shí)膝關(guān)節(jié)在收腿時(shí)的最小角度已具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，到5歲時(shí)收腿基本已經(jīng)很充分，這有利于腿的加速前擺和蹬伸。膝關(guān)節(jié)在步行支撐階段有屈伸運(yùn)動(dòng)，在腳趾著地和腳趾離地時(shí)膝關(guān)節(jié)處于伸直狀態(tài)，而在單腿支撐階段膝關(guān)節(jié)輕微彎曲，這有利于蹬伸階段大腿肌群的用力，又可以降低重心波動(dòng)。

2.3.3 踝關(guān)節(jié)角度變化 從表5可以看出，兩歲同一歲的數(shù)據(jù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩歲以前幼兒踝關(guān)節(jié)并沒有明顯的緩沖，尤其是在剛學(xué)會(huì)走路時(shí)，幼兒的步態(tài)基本以全腳掌著地為主，蹬伸作用也很弱。兩歲以后，步態(tài)開始穩(wěn)健，表現(xiàn)為腳跟先著地，然后逐漸過渡為全腳掌著地。支撐期由于身體重心前移，重心位于縱軸即支撐中期，踝關(guān)節(jié)垂直，然后減小，在支撐期末達(dá)到最小值。在支撐階段踝關(guān)節(jié)從腳跟著地時(shí)背屈，到腳趾離地時(shí)腳跖屈，用來增加腿長(zhǎng)，并有利于緩沖著地時(shí)的阻力，增加離地時(shí)的蹬伸力量。

3歲以后同1歲和2歲時(shí)比著地和緩沖角度都具有顯著性差異，踝關(guān)節(jié)開始積極的參與緩沖和蹬伸，到4歲后踝關(guān)節(jié)緩沖開始穩(wěn)定，緩沖階段角度變化在10-15°左右，蹬伸階段踝關(guān)節(jié)變化幅度10～20°。

2.3.4 步向角 步向角又稱足偏角，是指平地行走時(shí)腳與步行方向中線所成的角，正常人約為15°，左右腳分別計(jì)算。這個(gè)角度是由大腿骨頸部的前屈和小腿脛骨扭曲使下肢關(guān)節(jié)外旋所造成的，如果大腿骨頸和小腿脛骨扭曲異常，步向角就會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。從圖1可以看出，隨著年齡增長(zhǎng)步向角有增加趨勢(shì)，但1～6歲幼兒的步向角均小于成人水平，這可能與幼兒發(fā)育狀況有關(guān)。

2.3.5 步寬人們?cè)谛凶邥r(shí)，兩側(cè)足內(nèi)側(cè)弓之間的距離成為步寬，正常約為5—8cm。步寬是衡量橫行穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。當(dāng)人體穩(wěn)定性下降或肢體患病出項(xiàng)穩(wěn)定性障礙時(shí)，步寬增大以增大支撐面，增加身體的穩(wěn)定性。從圖2可以看出，隨著年齡增長(zhǎng)步寬減小并趨于穩(wěn)定，約為10cm，大于成人水平。這是由于幼兒穩(wěn)定性差，不得不增大步寬，增大支撐面，維持重心穩(wěn)定。

2.3.6 步頻步頻指每分鐘邁出的步數(shù)，正常一般在90～125步/min。幼兒由于穩(wěn)定性差，步頻較快，從圖3可以看出，1～6歲幼兒步頻在130以上，隨著年齡增長(zhǎng)有略微降低趨勢(shì)。幼兒的快速步態(tài)，是導(dǎo)致幼兒步行磕倒損傷的重要因素。所以幼兒步行初期和發(fā)展期，一定要注意看護(hù)和鍛煉，減少磕倒和絆倒的幾率。

2.3.7 重心重心的上下浮動(dòng)，反映出行走時(shí)身體起伏情況，從能量守恒的觀點(diǎn)來看，重心浮動(dòng)越小，機(jī)體耗能越少，身體產(chǎn)生的能量就能更多的用于前行的機(jī)械能。從圖4可以看出，1～6歲時(shí)，隨著年齡增長(zhǎng)，雖然身高在增長(zhǎng)，但重心起伏依然減小，這說明隨著年齡增長(zhǎng)，步態(tài)發(fā)展成熟，重心起伏減小，克服重力做功減小，行走更“省勁”。

2.3.8 步長(zhǎng)和步長(zhǎng)身高比步長(zhǎng)是指一側(cè)足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均距離，步長(zhǎng)隨年齡、身高差異較大。步長(zhǎng)身高比則很好的克服了身高的影響，用于分析步態(tài)的步長(zhǎng)情況。從圖5可以看出幼兒4歲后步長(zhǎng)身高比明顯增大，約為55%，接近成人水平。

3 結(jié)論

1）3歲以前支撐期較長(zhǎng)，單腿支撐時(shí)間比成人短，隨著月齡的增加單腿支撐時(shí)間呈增加趨勢(shì)。2歲以前幼兒的雙足支撐期遠(yuǎn)大于成人10%的水平，5歲左右雙足支撐時(shí)間與成人接近。

2）2歲半到3歲之間，髖角開始參與緩沖，2歲半以后，髖關(guān)節(jié)做屈曲緩沖的動(dòng)作開始明顯，接近5歲時(shí)髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)模式在行走過程中接近成人的模式。

3）1歲半以前，膝、踝關(guān)節(jié)沒有明顯的緩沖和蹬伸特征，幼兒的步態(tài)基本以全腳掌著地為主。2歲以后，步態(tài)開始穩(wěn)健，膝關(guān)節(jié)參與緩沖和蹬伸。3歲以后踝關(guān)節(jié)開始積極的參與緩沖和蹬伸。

4）2歲以前由于緩沖不充分所以導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)在蹬伸階段未達(dá)到最大伸展。到2歲以后幼兒蹬伸時(shí)膝關(guān)節(jié)角度基本可以充分伸展，同時(shí)收腿時(shí)膝關(guān)節(jié)屈曲程度也增加，這有利于腿的加速前擺和蹬伸。

5）1～6歲幼兒隨著年齡增長(zhǎng)，重心起伏變小，步頻降低，步幅增大，隨著年齡增長(zhǎng)步寬減小并趨于穩(wěn)定，約為10cm，但仍大于成人水平。