大學(xué)生步態(tài)特點(diǎn)與踝關(guān)節(jié)等動(dòng)肌力的相關(guān)性研究

張秀麗，魏春琴，蔡祖林，杜高山

隨著大學(xué)生就業(yè)形勢日益嚴(yán)峻，大學(xué)生對(duì)自我形象的關(guān)注程度越來越高，內(nèi)、外八字不良步態(tài)對(duì)男女大學(xué)生的體育活動(dòng)和心理都有不同程度的負(fù)面影響，初步調(diào)查研究表明，內(nèi)、外八字步態(tài)大學(xué)生80%有矯正的愿望和需求。然而，國外對(duì)步態(tài)的研究多限于解剖學(xué)特征和矯形器的矯正實(shí)驗(yàn)，國內(nèi)對(duì)內(nèi)、外八字步態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究很少，且多為科普雜志的簡單描述，導(dǎo)致人們對(duì)內(nèi)、外八字不良步態(tài)的認(rèn)識(shí)僅停留于外表形態(tài)。目前學(xué)術(shù)界對(duì)八字步態(tài)形成的生物力學(xué)機(jī)制尚不明確，國外未有理想的矯治方法（Fixsen J A，1990；YH Li，Leong JCY, 2003；William Talley, 2011），國內(nèi)科普雜志報(bào)道的運(yùn)動(dòng)方案，如走直線、踢毽子等則沒有理論和實(shí)驗(yàn)研究的支撐，缺乏合理性和可行性（宋士彤，1996；范振靜，2003；趙會(huì)剛，2009）。

肌肉收縮力是人體運(yùn)動(dòng)的源動(dòng)力，骨骼生長發(fā)育特點(diǎn)與人體運(yùn)動(dòng)中肌肉力量大小、方向密切相關(guān)（Wolf定律）。步向角是判斷步態(tài)是否為正常步態(tài)的重要依據(jù)，髖、膝、踝關(guān)節(jié)肌力矩與步向角之間是否存在一定的聯(lián)系，目前尚未見報(bào)道。因此，本研究旨在通過對(duì)步向角、踝關(guān)節(jié)內(nèi)收、外展等動(dòng)肌力指標(biāo)的測試，揭示步向角與下肢肌力學(xué)特征，為探討標(biāo)本兼治的內(nèi)、外八字步態(tài)矯正方案提供理論依據(jù)。研究預(yù)期：第一，步向角、下肢等動(dòng)肌力特征存在性別差異；第二，步向角與足內(nèi)收、外展等動(dòng)肌力距有關(guān)，不同步態(tài)（內(nèi)、外八字，正常步態(tài)）之間差異具有顯著性；第三，隨著步向角增加，外展內(nèi)收力矩比值增大。

1 測試對(duì)象和方法

1.1 測試對(duì)象

華南師范大學(xué)在校大學(xué)生27名，男15名，女12名。受試者身體健康，無關(guān)節(jié)疾患，沒有下肢手術(shù)史，測試過程中無不良反應(yīng)，基本情況如表1所示。

表1 受試對(duì)象基本情況TableⅠ Basic Information of the Subjects

1.2 測試儀器

Cybex-NORM 等速肌力測試系統(tǒng)，RSscan足底壓力板測試系統(tǒng)（0.5 m，300 HZ），SGT-A(II)身高體重儀。

1.3 研究方法

時(shí)間和地點(diǎn)：2013年5月，廣東省體育科學(xué)研究所，華南師范大學(xué)大學(xué)城校區(qū)。

身高和體重測試：要求受試者穿短衣、短褲、脫鞋，用身高體重儀測量身高體重并記錄。

步向角測試：RSscan測力板平放在地板上，在其上面和行進(jìn)的前后方向鋪設(shè)6.8 m 的EVA 延長跑道，調(diào)試標(biāo)定后，讓每個(gè)受試者以個(gè)人自然步態(tài)、步速在鋪設(shè)的跑道上行走，采集至少3次左足步向角，采集頻率為300 Hz。

等動(dòng)肌力測試：受試者熱身運(yùn)動(dòng)后，在經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)員指導(dǎo)下，練習(xí)測試動(dòng)作，然后嚴(yán)格按照Cybex-NORM測試手冊(cè)的規(guī)定進(jìn)行正式測試。考慮到八字步態(tài)的形成與髖、膝、踝關(guān)節(jié)均相關(guān)，因此，等動(dòng)測試在測試對(duì)象平臥位、下肢伸直狀態(tài)下進(jìn)行，分別測試踝關(guān)節(jié)內(nèi)收、外展角速度為30°/s、120°/s的等動(dòng)肌力指標(biāo)。每個(gè)角速度重復(fù)測試5次，取其中3次一致性較強(qiáng)的平均值，兩種速度測試之間間隔20s。主要參考指標(biāo)為：峰力矩：足內(nèi)收或外展過程中的力矩最大值；平均力矩：足內(nèi)收或外展整個(gè)過程中，力矩的平均值；峰力矩比值：外展峰力矩與內(nèi)收峰力矩的比值；平均力矩比值：外展平均力矩與內(nèi)收平均力矩的比值（見圖1）。

圖1 等動(dòng)測試左足正中位（左）與外展姿態(tài)（右）Figure 1 Middle of the Left Foot (left) and Abductive Posture (right) in Isokinetic Test

數(shù)據(jù)處理：采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所測試數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)和單因素ANOVA處理，結(jié)果均以P表示。P<0.05為顯著性差異，P<0.01為非常顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1 步向角正常范圍

步向角是指足的中軸線（足跟中點(diǎn)與第二跖骨連線）與前進(jìn)方向之間的夾角，27名受試者步向角均值為8.4°標(biāo)準(zhǔn)差為6.6°，按均值加減一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的原則確定正常范圍，即23歲大學(xué)生的步向角正常范圍為1.8～15.0°。

2.2 男女步向角與踝關(guān)節(jié)內(nèi)收外展等動(dòng)肌力特征

由表2～3可知：第一，男女步向角有顯著性差異，男性步向角均值為11.4°，女性的均值為4.7°，即成年男性步態(tài)步向角較女性大，男性外八步態(tài)比較普遍，女性內(nèi)八較多，這與實(shí)際觀察現(xiàn)象一致，與研究預(yù)期結(jié)果一致；第二，角速度為30°/s和120°/s的內(nèi)收和外展的峰力矩，均男性高于女性，且有非常顯著性差異（P<0.01）；第三，角速度為30°/s和120°/s的內(nèi)收平均力矩，男性均大于女性，且存在顯著性差異，外展平均力矩男性大于女性，但不具顯著性差異；第四，角速度為30°/s和120°/s的外展內(nèi)收峰力矩和平均力矩比值均顯示男性小于女性，且角速度為30°/s時(shí)有顯著性差異，角速度為120°/s有非常顯著性差異。

表2 角速度為30°/s踝關(guān)節(jié)內(nèi)收外展等動(dòng)肌力對(duì)比TableⅡ Comparison between the Ankle Adductive and Abductive Isokinetic Muscle Strength at the Angular Speed of 30°/s

表3 角速度為120°/s的踝關(guān)節(jié)等動(dòng)肌力相關(guān)指標(biāo)對(duì)比TableⅢ Compparison between the Relative Indicators of the Ankle Adductive and Abductive Isokinetic Muscle Strength at the Angular Speed of 120°/s

2.3 不同步態(tài)等動(dòng)肌力特征對(duì)比分析

本研究按步向角大小，將受試者分為3個(gè)組別，分別是步向角≤1°（內(nèi)八字步態(tài)），1°<步向角<15°（正常步態(tài)），步向角≥15°（外八字步態(tài)）。運(yùn)用ANOVA重復(fù)性測量分析進(jìn)行方差檢驗(yàn)，結(jié)果如表4～5所示。

表4 角速度為30°/s時(shí)不同步態(tài)等動(dòng)肌力指標(biāo)比較TableⅣ Comparison between the Indicators of the Different Gait Isokinnetic Muscle Strength at the Angular Speed of 30°/s

表5 角速度為120°/s時(shí)步向角與等動(dòng)肌力指標(biāo)對(duì)比TableⅤ Comparison between the Indicators of FPA and Isokinetic Muscle Strength at the Angular Speed of 120°/s

第一， 30°/s和120°/s兩種角速度的外展、內(nèi)收峰力矩和平均力矩與步向角的關(guān)系，并非隨著步向角的增大而增大或減小，內(nèi)八字組與外八字組別的力矩特點(diǎn)更接近。30°/s 時(shí)兩組的外展峰力矩分別是14.0 N?m和14.4 N?m，內(nèi)收峰力矩分別為10.3 N?m ,11.4 N?m ,均小于正常步態(tài)組的20.2 N?m 和15.7 N?m ，120°/s時(shí)，兩組的外展峰力矩分別為11.8 N?m和12.6 N?m，內(nèi)收峰力矩分別為9.2 N?m和10.2 N?m，均小于正常步態(tài)組的14.6 N?m 和12.6 N?m。平均力矩如表4～5所示，有相同的規(guī)律。

第二，角速度為30°/s時(shí)，內(nèi)八字、正常、外八字步態(tài)3個(gè)組的外展內(nèi)收峰力矩比值分別為1.39，1.32，1.33，幾近相等外展、內(nèi)收平均力矩比值分別1.37，1.34，1.35，也比較接近。角速度為120°/s時(shí)，3個(gè)組的峰力矩比值分別為1.31，1.21，1.21，平均力矩比值分別為1.37，1.28，1.33。兩種不同的速度，表現(xiàn)的同樣的規(guī)律，3種步態(tài)的外展內(nèi)收力矩比介于1.3～1.4之間。

3 分析與討論

文獻(xiàn)中設(shè)計(jì)到內(nèi)、八字步態(tài)步向角的只有1篇，國內(nèi)研究文獻(xiàn)中，對(duì)內(nèi)、外八字步態(tài)沒有明確的定義，導(dǎo)致大部分人認(rèn)為正常步態(tài)的步向角為0°，即足尖正對(duì)前進(jìn)方向。2013年9～10月在隨機(jī)進(jìn)行的500名大學(xué)生問卷調(diào)查中，超過80%的大學(xué)生持此觀點(diǎn)，包括體育學(xué)院體育系、運(yùn)動(dòng)系的在校大學(xué)生，證實(shí)了這一事實(shí)。本研究結(jié)果顯示23歲左右青年大學(xué)生步向角的正常范圍為1～15°，與Chin-Shan的研究結(jié)果基本一致：7～9歲兒童的步態(tài)接近成人，步向角正常范圍為-0.9～16.5°（Chin-Shan，2000），也部分支持趙煥彬的觀點(diǎn)：正常人的步向角約為15°（趙煥彬，2008）。

八字步態(tài)表面上是足的畸形，但實(shí)際上是由下肢骨骼和關(guān)節(jié)的解剖學(xué)特點(diǎn)共同決定的，包括股骨、脛骨、跖骨及其關(guān)節(jié)，即從足到髖的任何環(huán)節(jié)和關(guān)節(jié)形態(tài)變化都可能引起內(nèi)八字步態(tài)（Fabry, 1973；Staheli，1972；Cohan &Desal, 1987；Svenningsenr, 1990；Ryan & Donna, 2001）。因此，本研究足外展、內(nèi)收肌力矩的等動(dòng)測試在受試對(duì)象仰臥，髖、膝關(guān)節(jié)伸展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行。Kite認(rèn)為跖骨內(nèi)收的內(nèi)八字，腓骨長肌和腓骨短肌力量較弱，而脛骨前肌和脛骨后肌相對(duì)較強(qiáng)（Kite，1967）；宋士彤認(rèn)為后天形成的八字腳是由于某些動(dòng)作的錯(cuò)誤使下肢旋外肌群和旋內(nèi)肌群力量不平衡而形成的（宋士彤，1996）；王安利認(rèn)為老年人走路呈外八字的步態(tài)的主要原因之一是老年人大腿內(nèi)收肌肉力量下降比其他肌群早（王安利，2005）；半腱肌主要作用是使大腿在髖關(guān)節(jié)處旋內(nèi)，內(nèi)八步態(tài)中半腱肌和腓腸肌內(nèi)側(cè)平均肌電的值都比較大，導(dǎo)致用來對(duì)抗骨盆扭轉(zhuǎn)的內(nèi)回旋程度超過了骨盆扭轉(zhuǎn)程度，從而形成了內(nèi)八的走步姿勢；外八步態(tài)中股二頭肌和腓腸肌外側(cè)平均肌電的值是最大的，使得骨盆的外回旋程度加大，從而造成了外八的走步姿勢（李世明，2007）。綜合上述諸多研究認(rèn)為，內(nèi)、外八字的形成是下肢內(nèi)、外旋肌群肌力失衡有關(guān)，因此，本研究基于前人研究基礎(chǔ)提出研究假設(shè)：不同步態(tài)人群的等動(dòng)肌力矩有差異，隨著步向角的增加，踝關(guān)節(jié)外展肌力矩增加，內(nèi)收肌力矩減小，即足外展內(nèi)收肌力矩比值逐漸增加。但本研究結(jié)果出乎意料地顯示：內(nèi)、外八字有相同的下肢外展、內(nèi)收肌力矩特點(diǎn)，無論是角速度為30°/s的慢速還是角速度為120°/s的快速，其值均小于正常步態(tài)，即說明，外展、內(nèi)收肌群均薄弱的肌力特點(diǎn)是導(dǎo)致步態(tài)不正常主要原因，至于什么因素決定導(dǎo)致內(nèi)八字步態(tài)，或者外八字步態(tài)，則需要進(jìn)一步深入探討。

另一重要研究結(jié)果，3種不同步態(tài)30°/s和120°/s的外展內(nèi)收峰力矩比值，平均力矩比值均相差無幾，并沒有表現(xiàn)出與步向角的線性相關(guān)，即外展內(nèi)收肌力矩比值與步態(tài)特點(diǎn)無關(guān)，不能作為判斷內(nèi)、外八字步態(tài)的肌力特征指標(biāo)，同樣與預(yù)期不符，不支持前期研究成果。分析主要原因是：第一，本研究只對(duì)下肢髖、膝關(guān)節(jié)伸展?fàn)顟B(tài)下的踝關(guān)節(jié)外展、內(nèi)收的等動(dòng)肌力矩進(jìn)行測試，僅探討步向角與3個(gè)關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)時(shí)的肌力關(guān)系，研究不全面，后續(xù)研究將對(duì)下肢等動(dòng)肌力進(jìn)行更全面的測試，關(guān)注不同環(huán)節(jié)肌力對(duì)步態(tài)的影響。第二，以往的研究結(jié)論有的是理論推導(dǎo)，沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，有的是探討不同步態(tài)人步行時(shí)的肌肉動(dòng)員特點(diǎn)，并非八字步態(tài)形成的肌力學(xué)機(jī)制，即步行時(shí)沒有被激活或激活程度不強(qiáng)的肌肉群，并不表明其本身薄弱。

4 結(jié)論

4.1 25歲左右青年人步向角正常范圍為11～15°，步向角≤1°為內(nèi)八字步態(tài)，步向角≥15°為外八字步態(tài)。

4.2 步向角性別差異具顯著性，男性步向角較大，外八步態(tài)發(fā)生率較高，女性步向角較小，內(nèi)八步態(tài)發(fā)生率較高；30°/s和120°/s的踝關(guān)節(jié)外展、內(nèi)收肌力矩以及力矩比均具有性別差異。

4.3 內(nèi)、外八字步態(tài)不是由于髖、膝伸展?fàn)顟B(tài)下踝關(guān)節(jié)外展、內(nèi)收肌力失衡引起的，而是由于下肢外展、內(nèi)收肌力都薄弱導(dǎo)致的。

5 研究局限與展望

本研究為初步探討，只對(duì)受試者髖、膝關(guān)節(jié)伸展?fàn)顟B(tài)下踝關(guān)節(jié)的外展、內(nèi)收肌力矩進(jìn)行測試，研究發(fā)現(xiàn)無論是內(nèi)外八字步態(tài)人群，下肢外展、內(nèi)收肌群力量有同樣的特點(diǎn)：外展和內(nèi)收肌力都薄弱。薄弱的下肢外展、內(nèi)收肌力有可能引起內(nèi)八字步態(tài)，也可能引起外八步態(tài)，是什么因素決定形成內(nèi)八還是外八步態(tài)，需要更進(jìn)一步的探討。后續(xù)研究將在增加樣本量的同時(shí)，對(duì)受試對(duì)象下肢等動(dòng)肌力進(jìn)行更全面的測試，關(guān)注不同環(huán)節(jié)肌力對(duì)步態(tài)的影響。

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