沈陽(yáng)市2～6歲健康兒童足發(fā)育狀況及步行足底壓力特征研究

宋吉銳，馬 越，王 新，王海旭

沈陽(yáng)市2～6歲健康兒童足發(fā)育狀況及步行足底壓力特征研究

宋吉銳1，馬 越2，王 新1，王海旭3

（1.沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110102；2.中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)鑒定技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng)110854；3.沈陽(yáng)城市學(xué)院大學(xué)生服務(wù)中心，遼寧沈陽(yáng)110112）

探討隨年齡增長(zhǎng)兒童的足型發(fā)育和步態(tài)變化特征，為兒童的身體鍛煉指導(dǎo)提供定量依據(jù)。采用Foot3D紅外激光三維足型掃描儀和Footscan足底壓力測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)沈陽(yáng)市280名健康兒童的足部模型進(jìn)行掃描，并獲得行走過(guò)程足底壓力數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明：隨著月齡的增大，2～6歲兒童足弓逐漸完善，足弓所受的沖量呈現(xiàn)出一種減小的趨勢(shì)；在一定時(shí)期左右腳足弓發(fā)育存在差異，性別對(duì)足弓的發(fā)育情況也有一定的影響；61個(gè)月以后兒童的足弓發(fā)育水平已經(jīng)接近成人水平，足中部接觸面積百分比小于28%。

兒童；足弓；步態(tài)；足底壓力

足是人體在步行時(shí)最重要的承受體重和吸收來(lái)自地面沖擊力的結(jié)構(gòu)之一，是由26塊骨骼、33個(gè)關(guān)節(jié)、126條韌帶以及肌肉和神經(jīng)所組成的網(wǎng)狀分層結(jié)構(gòu)。它除了具有承受體重、緩沖和吸收沖擊力的作用外，還具有產(chǎn)生走、跑、跳等的推動(dòng)力以及協(xié)調(diào)和維持人體的平衡等基本功能［1］。隨著身體發(fā)育情況的變化，兒童在不同年齡階段會(huì)呈現(xiàn)出不同的足型發(fā)育和步態(tài)特征［2］。定量了解兒童足型發(fā)育和運(yùn)動(dòng)時(shí)的步態(tài)特征，是科學(xué)指導(dǎo)兒童運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)鞋等運(yùn)動(dòng)器材設(shè)計(jì)的根本。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為，2歲或2歲以上兒童足底壓力的垂直力曲線與成人曲線基本相似，但略有差異［3－5］。Beck也認(rèn)為兒童的足地接觸力與年齡相關(guān)，在5歲前足——地接觸力隨年齡而變化，5歲則開(kāi)始呈現(xiàn)成人步態(tài)［6］。因此，兒童的行走參數(shù)特征是隨著行走經(jīng)驗(yàn)的增加，以及身體形態(tài)發(fā)生的變化而逐漸改變［7］。

本研究主要是對(duì)2～6歲兒童的足型參數(shù)和行走過(guò)程足底壓力特征進(jìn)行測(cè)量，目的是揭示不同年齡兒童隨著身體發(fā)育和運(yùn)動(dòng)能力的提升而導(dǎo)致行走步態(tài)特征的變化規(guī)律。而了解兒童運(yùn)動(dòng)能力發(fā)展是科學(xué)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)能力指導(dǎo)的基本依據(jù)，也是兒童運(yùn)動(dòng)康復(fù)和兒童鞋等設(shè)計(jì)的基本前提。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取沈陽(yáng)市遼寧省委幼兒園和遼河第二幼兒園2～6歲兒童共計(jì)280人，測(cè)試均獲得幼兒園和家長(zhǎng)的同意。按實(shí)際月齡分組，6個(gè)月為一組，每組40人，其中男女各20人。由于25～36月齡入園人數(shù)較少，因此被測(cè)試且測(cè)試成功的對(duì)象較少，因此減少了樣本量。測(cè)試對(duì)象行走時(shí)步態(tài)沒(méi)有功能性障礙，BMI（體質(zhì)指數(shù)）值在正常范圍內(nèi)。

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試法 1）足弓發(fā)育參數(shù)測(cè)量。利用北京愛(ài)斯康公司研制的Foot3D紅外激光三維足型掃描儀獲取足型，如圖1。對(duì)足型底部進(jìn)行計(jì)算，求得足弓指數(shù)，足弓指數(shù)＝足弓高度H／足長(zhǎng)L×100%［11］，如圖2。以兒童左腳為例，在足印左側(cè)腳掌和足跟處最外端作一條直線，找到足左側(cè)最凹點(diǎn)，記作B，經(jīng)過(guò)B作一條垂線，與左端的直線交于A，與腳的右側(cè)交于C，現(xiàn)在出現(xiàn)A、B、C三點(diǎn)，AB記作H，BC記作L。H／L＞0.67為正常足弓，H／L＜0.67為尚未發(fā)育完全的足弓［12］。

圖1 Foot3D紅外激光三維足型掃描

圖2 足弓指數(shù)計(jì)算方法

2）足弓觸地面積測(cè)量。兒童以正常行走步態(tài)和步速在Footscan平板上多次行走，采集足底各分區(qū)與地面的觸地面積參數(shù)，計(jì)算足弓觸地面積百分比。公式：足弓觸地面積百分比＝足中部區(qū)觸地面積／（跖骨區(qū)觸地面Forefoot＋足中部區(qū)觸地面積Midfoot＋后跟區(qū)觸地面Rearfoot）×100%（圖3）。

圖3 足底接觸面積百分比和沖量百分比

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件和Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和描述性分析，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。

2 研究結(jié)果

2.1 足弓發(fā)育水平對(duì)比

由表1可知，男童與女童比較無(wú)顯著性差異。不同年齡的兒童H／L的比值隨著年齡的增大，呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，到5周歲以后接近于成人0.67。

表1 足弓發(fā)育參數(shù)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

2.2 足中部區(qū)壓力特征分析

從表2可見(jiàn)，在常速行走過(guò)程中，49～54月齡的男童左腳與右腳足中部標(biāo)準(zhǔn)化沖量有顯著性差異。67～72月齡的男童左腳與右腳足中部標(biāo)準(zhǔn)化沖量有顯著性差異。37～42月齡的女童左腳與右腳足中部標(biāo)準(zhǔn)化沖量有顯著性差異。37～42月齡與43～48月齡的女童右腳足中部標(biāo)準(zhǔn)化沖量存在差異，43～48月齡與49～54月齡的女童右腳足中部標(biāo)準(zhǔn)化沖量存在差異。從表2可見(jiàn)，足中部所受的沖量隨著月齡的增長(zhǎng)有下降趨勢(shì)，31～54月齡的兒童足弓區(qū)所受的標(biāo)準(zhǔn)化沖量上下波動(dòng)且在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；54～72月齡的兒童足弓區(qū)所受標(biāo)準(zhǔn)化沖量逐月減小，這與兒童在行走過(guò)程中足弓接觸面積指數(shù)相一致。

表2 足中部區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化沖量參數(shù)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

2.3 足弓觸地面積對(duì)比

通過(guò)表3男童左右腳對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在55～60、61～66、67～72這3個(gè)月齡階段男童左右腳足弓觸地面積百分比（S%）有顯著性差異，且右腳足弓觸地面積百分比（S%）小于左腳。61～66月齡的男童左腳與女童左腳足弓觸地面積百分比（S%）有顯著性差異。61～66月齡和67～72月齡男童右腳與女童右足弓觸地面積百分比（S%）有顯著性差異。

表3 足弓觸地面積百分比（S%）

從結(jié)果來(lái)看，55～60月齡的兒童的足中部觸地面積百分比是28.12%，稍大于成人；在61～66足中部觸地面積百分比是25.67%，67～72足中部觸地面積百分比是24.7%，說(shuō)明在61個(gè)月以后兒童的足弓發(fā)育動(dòng)態(tài)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到成人水平，但不能完全判定足弓發(fā)育是否成熟。

通過(guò)表3發(fā)現(xiàn)，足弓觸地面積百分比（S%）隨著月齡的增大男童、女童各自的數(shù)值都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，且到67～72月齡的時(shí)候足弓觸地面積百分比（S%）趨于穩(wěn)定。

2.4 足中部接觸時(shí)間對(duì)比

由表4可見(jiàn)，在常速行走過(guò)程中，43～58月齡與49～54月齡健康兒童足中部接觸面積百分比（T%）有顯著性差異。同月齡女童除37～42月齡、49～54月齡、55～60月齡外，其他各月齡組女童左右腳足中部接觸面積百分比（T%）無(wú)顯著性差異。

從表4可見(jiàn)，健康兒童足中部接觸面積百分比（T%）隨月齡增大呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，43～48月齡與49～54月齡健康兒童足弓接觸面積百分比（T%）有顯著差異，同標(biāo)準(zhǔn)化沖量的曲線圖相一致，說(shuō)明這個(gè)月齡階段的兒童足弓已經(jīng)發(fā)育。

同月齡男女童左腳足中部接觸面積百分比（T%）對(duì)比情況發(fā)現(xiàn)，在常速行走過(guò)程中，55～60月齡男童與女童左腳腳足中部接觸面積百分比（T%）有顯著性差異。49～54個(gè)月的男童與女童右腳足中部接觸面積百分比（T%）都有顯著差異性。

表4 足中部區(qū)接觸時(shí)間百分比（T%）參數(shù)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

3 討論

從研究結(jié)果看，兒童的足弓發(fā)育是一個(gè)逐漸完善的過(guò)程。雖然沒(méi)有壓力作用的外形掃描數(shù)據(jù)顯示3歲左右兒童足弓并沒(méi)有發(fā)育成型，但在其行走過(guò)程兒童足中部所受標(biāo)準(zhǔn)化沖量出現(xiàn)了顯著的下降。這說(shuō)明在此過(guò)程中，雖然足型參數(shù)掃描未見(jiàn)足弓發(fā)育特征，但動(dòng)態(tài)足底壓力顯示足中部壓力已經(jīng)開(kāi)始減少。分析其原因可能是幼兒足底脂肪較厚，遮擋了其觀測(cè)足弓發(fā)育信息。在承受自身體重壓力時(shí)，足弓對(duì)足底的支撐作用顯現(xiàn)出來(lái)，表明這時(shí)候兒童的足弓已經(jīng)開(kāi)始發(fā)育，并開(kāi)始起到減少?zèng)_擊力的作用。這與以往研究顯示2歲以后兒童行走過(guò)程足中部足底壓力下降規(guī)律一致［1－3］。

另外，雖然足型掃描數(shù)據(jù)顯示足弓左右腳差異不顯著，但行走過(guò)程動(dòng)態(tài)測(cè)試顯示5歲以后男童足中部沖量左右腳差異較女童明顯。一是由于2～5歲兒童在行走過(guò)程中，重心不穩(wěn)定，對(duì)左右腳承受的壓力不同所致。另外，也與在這個(gè)年齡段男孩開(kāi)始更多地參與體育活動(dòng)有關(guān)，這是導(dǎo)致行走過(guò)程足弓部位壓力參數(shù)不同的原因［8－9］。

足弓接觸面積隨月齡的變化趨勢(shì)顯示出行走過(guò)程足中部面積逐漸變小的趨勢(shì)，這是因?yàn)閮和瘍?nèi)側(cè)足弓高度逐漸增加，內(nèi)側(cè)足中部觸地面積減小。61個(gè)月以后，兒童足中部觸地面積百分比開(kāi)始接近成人正常足弓范圍21%～28%。足弓接觸面積是足底壓力數(shù)值變化顯示，31月齡以前兒童踝關(guān)節(jié)在足跟落地過(guò)程中沒(méi)有明顯的緩沖，這是因?yàn)閮和劰乔凹×α坎蛔悖瑢?dǎo)致踝關(guān)節(jié)背屈不足；蹬伸不明顯是由于，小腿三頭肌、腓腸肌力量不足導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)跖屈不足，這就造成兒童的步態(tài)落地和蹬伸不明顯，以全腳掌著地的原因。31月齡以后，足中部底壓力特征開(kāi)始趨于穩(wěn)定，這也與此階段的兒童行走步態(tài)開(kāi)始穩(wěn)定所致。此階段兒童行走表現(xiàn)為腳跟先著地然后逐漸過(guò)渡為全腳掌著地；在支撐階段，踝關(guān)節(jié)從腳跟著地時(shí)背屈，再到腳趾離地時(shí)，用來(lái)增加步幅度，這有利于緩沖著地時(shí)的阻力，增加離地時(shí)的蹬伸力量［9］。5歲以后兒童足中部所受的沖量開(kāi)始隨著年齡的增大而減小，也就表明在此過(guò)程中，足弓接觸面積百分比（S%）隨著年齡的增大而減小。但到6歲仍然沒(méi)有達(dá)到成人的水平，說(shuō)明幼兒足弓雖已經(jīng)開(kāi)始發(fā)育，但還沒(méi)有達(dá)到發(fā)育成熟的水平。這時(shí)候的平足多為假性平足［10］，是可以隨著發(fā)育和訓(xùn)練得到改善的。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1）隨著2～6歲兒童月齡的增大，足弓發(fā)育逐漸完善，足弓所受的沖量呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。

2）足中部接觸面積百分比在55～72月齡階段男童左右腳有顯著性差異，且右腳足中部接觸面積百分比小于左腳足中部接觸面積百分比。

3）2～6歲男女童左腳足弓中部接觸面積百分比未見(jiàn)顯著性差異，右腳在61～72月齡階段存在顯著性差異。

4）61個(gè)月以后兒童的足弓發(fā)育水平已經(jīng)接近成人水平，足中部接觸面積百分比小于28%。

4.2 建議

足弓由足骨、韌帶和肌肉構(gòu)成，對(duì)人體重力有緩沖作用，可保護(hù)踝關(guān)節(jié)和內(nèi)臟。學(xué)齡前兒童正值身體發(fā)育期，身高、體重增加較快，是足弓形成的關(guān)鍵期。因此，家長(zhǎng)、教師應(yīng)積極正確引導(dǎo)兒童多參加體育鍛煉，促進(jìn)身體健康發(fā)育，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)兒童在步行和彈跳方面的指導(dǎo)，以促進(jìn)兒童足弓的形成，并預(yù)防病理性扁平足的發(fā)生。

由于2～6歲年齡段的兒童正處于發(fā)育初期，骨骼強(qiáng)度不夠、韌帶彈性不足、肌肉力量不足，導(dǎo)致足弓發(fā)育不成熟，不能有效起到良好的減小沖擊的作用，所以應(yīng)盡量避免2～6歲年齡段兒童從高處跳落，以減少損傷足部骨骼、韌帶的風(fēng)險(xiǎn)。此年齡段可

以做原地起跳，或者30 cm以下高度的跳落動(dòng)作，以達(dá)到足夠刺激兒童骨骼成長(zhǎng)的負(fù)荷。由于處于此年齡段的兒童較為好動(dòng)，微軟底的鞋子可以隨著腳部的運(yùn)動(dòng)而適度彎曲，2～6歲兒童適宜穿著微軟底、厚墊、硬幫、透氣性良好的運(yùn)動(dòng)鞋為主，其他鞋為輔。還可適當(dāng)增加鞋墊厚度，有效減小兒童受蹦跳動(dòng)作產(chǎn)生的地面反作用力的沖擊，減小對(duì)兒童骨骼及內(nèi)臟器官的影響。

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［3］張秀麗，朱曉蘭.兒童足部生物力學(xué)特點(diǎn)與童鞋設(shè)計(jì)［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（6）：57－61.

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責(zé)任編輯：郭長(zhǎng)壽

Foot Development and Plantar Pressure Characteristics of Healthy Children from 2 to 6 Years Old in Shenyang

SONG Jirui1，MA Yue2，WANG Xin1，WANG Haixu3
（1.School of Kinesiology，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China；2.Key Laboratory of Impression Evidence Exam ination and Identification Technology，National Police University of China，Shenyang 110854，Liaoning，China；3.Service Center for Students，Shenyang City University，Shenyang 110112，Liaoning，China）

To explore the characteristics of foot development and gait changes in children，so as to provide quantitative basis for children’s physical training guidance.The authors scanned the footmodels of 280 healthy children and got the dates of plantar pressure during walking using Foot3D infrared laser three-dimensional foot scanner and Footscan plantar pressure test system.The results show that as childrn grow，the foot arches of them aging from 2 to 6 years old become distinct，and their foot arches by impulse show a decreasing trend.In a certain period there are some differences in the development of rightand left footarchesand gender hasa certain im pact on the developmentof footarch.The development of children foot arch looked like the adult’s after 61months and the percentage ofmid contactarea of foot is less than 28%.

children；arch；gait；plantar pressure

G804.61

A

1004－0560（2016）06－0076－05

2016-10-23；

2016-12-03

遼寧省科學(xué)事業(yè)公益研究基金（2014001011）；遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目（L2014466）；沈陽(yáng)體育學(xué)院重點(diǎn)資助項(xiàng)目（XKFX1503）。

宋吉銳（1959—），男，教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)解剖學(xué)。

王 新（1974—），女，教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)。Email：shin＿wang＠163.com。