負(fù)重狀態(tài)下中學(xué)生步態(tài)分析研究

陳建軍

日常生活中，中學(xué)生每天背著沉重的書包上下學(xué)業(yè)已成為常態(tài)。然而，中學(xué)生正處于身體生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵期，如果長(zhǎng)期負(fù)重行走，容易導(dǎo)致身體肌肉拉傷、關(guān)節(jié)損傷、脊柱發(fā)育異常等，不利于身體健康。筆者通過對(duì)中學(xué)生不同背包負(fù)重下步態(tài)特征的研究，探討負(fù)重對(duì)中學(xué)生步態(tài)的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

廣州市某中學(xué)11名男性中學(xué)生。身體健康，無腿部和踝關(guān)節(jié)損傷史(見表1)。

表1 受試者基本情況一覽

1.2 研究方法

1.2.1文獻(xiàn)資料法通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，查找相關(guān)自然步態(tài)及負(fù)重下步態(tài)特征研究資料，為本研究提供理論依據(jù)。

1.2.2訪談法通過對(duì)專家的訪談，了解步態(tài)相關(guān)理論知識(shí)，為本研究在研究思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面提供了理論依據(jù)。通過隨機(jī)選取學(xué)生進(jìn)行訪談，了解他們平時(shí)的書包重量及其身體反應(yīng)狀況，為實(shí)驗(yàn)選取書包重量提供參考。

1.2.3實(shí)驗(yàn)法步態(tài)測(cè)試設(shè)備：Zebris FDM步態(tài)分析系統(tǒng)，Long Platform，Platform規(guī)格為56cm×608cm，傳感器密度為1傳感器/cm2，采集頻率為100HZ，臺(tái)式(筆記本)電腦，身高、體重測(cè)量?jī)x器。

通過步態(tài)測(cè)試設(shè)備對(duì)11名受試者進(jìn)行自然行走和不同背包負(fù)重下行走的步態(tài)測(cè)試。各測(cè)試項(xiàng)目之間間隔1小時(shí)，采集受試者步長(zhǎng)、步頻、跨步長(zhǎng)、步速和步態(tài)周期(支撐相和擺動(dòng)相)等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)值。

1.2.4數(shù)理統(tǒng)計(jì)法通過spss19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，組間采用配對(duì)T檢驗(yàn)進(jìn)行分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異非常顯著。

2 研究結(jié)果

2.1 步長(zhǎng)

步行時(shí)，左、右足跟(或足趾)間的前后距離稱為步長(zhǎng)。即一足跟(或足趾)著地至對(duì)側(cè)足跟(或足趾)著地的平均距離。研究結(jié)果顯示：與自然行走比較，不同負(fù)重行走時(shí)左足平均步長(zhǎng)、右足平均步長(zhǎng)均增加，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表2)。

2.2 步頻

指步行時(shí)受試者每分鐘邁出的步數(shù)，又稱步調(diào)。研究結(jié)果顯示：與自然行走比較，不同負(fù)重行走時(shí)步頻加快，呈上升趨勢(shì)，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表3)。

2.3 跨步長(zhǎng)

指一側(cè)足跟(或足趾)到同側(cè)足跟(或足趾)的距離。研究結(jié)果顯示：與自然行走比較，不同負(fù)重行走時(shí)跨步長(zhǎng)均增加，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表4)。

表2 受試者不同負(fù)重行走時(shí)雙足平均步長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)分析

表3 受試者不同負(fù)重行走時(shí)步頻統(tǒng)計(jì)分析

表4 受試者不同負(fù)重行走時(shí)跨步長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)分析

表5 受試者不同負(fù)重行走時(shí)步速統(tǒng)計(jì)分析

2.4 步速

是指行走時(shí)單位時(shí)間內(nèi)在行進(jìn)的方向上整體移動(dòng)的直線距離，即行走速度。研究結(jié)果顯示：與自然行走比較，不同負(fù)重行走時(shí)步速均增加，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表5)。

2.5 跨步周期

人在步行時(shí)，從一側(cè)足跟著地開始到該側(cè)足跟再次著地所經(jīng)歷的時(shí)間，構(gòu)成一個(gè)跨步周期。研究結(jié)果顯示：不同負(fù)重行走時(shí)受試者的跨步周期沒有明顯變化，但是,與自然行走相比較，受試者的左足支撐相在不同負(fù)重行走時(shí)均明顯增加(P<0.05)，而右足支撐相在負(fù)重5.0kg和6.0kg行走時(shí)無明顯變化(P>0.05)，在負(fù)重7.0kg和8.0kg行走時(shí)明顯增加(P<0.05)；左足擺動(dòng)在不同負(fù)重行走時(shí)均明顯下降(P<0.05)，右足擺動(dòng)相在負(fù)重5.0kg和6.0kg行走時(shí)無明顯變化(P>0.05)，在負(fù)重7.0kg和8.0kg行走時(shí)明顯下降(P<0.05)；左足雙支撐相在負(fù)重5.0kg行走時(shí)無明顯變化(P>0.05)，在負(fù)重6.0kg、7.0kg和8.0kg行走時(shí)明顯增加(P<0.05)，右足雙支撐相在負(fù)重5.0kg、6.0kg行走時(shí)無明顯差異(P>0.05)，在負(fù)重7.0kg行走時(shí)明顯增加(P<0.05)，在負(fù)重8.0kg行走時(shí)增加更加顯著(P<0.01)(見表6—表9)。

表6 受試者不同負(fù)重行走時(shí)跨步周期(sec)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值

表7 受試者不同負(fù)重行走時(shí)支撐相統(tǒng)計(jì)分析

表8 受試者不同負(fù)重行走時(shí)擺動(dòng)相統(tǒng)計(jì)分析

3 討論

中學(xué)生書包重量的增加不僅意味著學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的加重，同時(shí)提示其身體負(fù)荷也在增加。中學(xué)生每天背著書包上下學(xué)就是負(fù)重行走，并且是長(zhǎng)期負(fù)重行走，勢(shì)必會(huì)迫使學(xué)生作出身體姿勢(shì)調(diào)整來保持行走的平衡和穩(wěn)定，從而引起步態(tài)的變化[1]，加重了肌肉骨骼關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)，使機(jī)體始終處于疲勞狀態(tài)，容易導(dǎo)致背部肌肉勞損、脊柱彎曲、下肢關(guān)節(jié)疼痛和腰部損傷等傷病的發(fā)生，甚至可對(duì)其身體發(fā)育造成不可逆轉(zhuǎn)的不良影響。

負(fù)重行走是影響步態(tài)的重要因素之一。趙功赫等[2]發(fā)現(xiàn)，隨著負(fù)重的增加，受試者行走時(shí)的步長(zhǎng)、跨步長(zhǎng)逐漸減小，同時(shí)步頻增大而步速減?。欢涿鞯萚3]認(rèn)為，負(fù)重后受試者平均步速明顯降低，但其步長(zhǎng)的變化不明顯；王增剛等[4]研究表明，隨著負(fù)重增加，周期性步頻相對(duì)增加，步幅減小，而步速變化不明顯；在本研究中，受試者在不同負(fù)重狀態(tài)下，其步長(zhǎng)、跨步長(zhǎng)、步頻和步速均與自然行走時(shí)沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。其原因可能與受試者負(fù)重時(shí)間短，尚未達(dá)到影響步長(zhǎng)、步頻和步速變化的程度有關(guān)。

本研究結(jié)果顯示：雖然不同負(fù)重行走時(shí)受試者的跨步周期沒有明顯變化，但是,與自然行走相比較，隨著負(fù)重的增加受試者的雙足支撐相均明顯增加、雙足擺動(dòng)相明顯下降、雙支撐相明顯增加。提示即使短暫的負(fù)重時(shí)間也會(huì)對(duì)跨步周期產(chǎn)生明顯的影響。人體處于支撐相時(shí)具有可靠的穩(wěn)定性；處于擺動(dòng)相時(shí)具有可控制的屈伸功能。一個(gè)跨步周期中，支撐相占60%，擺動(dòng)相占40%，以保證身體的平衡及良好的步態(tài)。研究顯示：隨著負(fù)重的增加，雙足支撐相百分比呈上升趨勢(shì)，而擺動(dòng)相百分比呈下降趨勢(shì)[5，6]。為了保持行走的穩(wěn)定性，人體通常會(huì)減少重心在上下方向的擺動(dòng)幅度，并且在延長(zhǎng)支撐相時(shí)間的同時(shí)膝關(guān)節(jié)屈曲幅度也明顯增加[2]。行走姿勢(shì)的改變?cè)黾恿讼轮∪獾墓ぷ髫?fù)荷，打亂了行走時(shí)下肢肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)次序，從而改變了行走的行為習(xí)慣，對(duì)中學(xué)生的正常身體發(fā)育和良好姿勢(shì)養(yǎng)成均可造成不良影響。

4 結(jié)論

在不同負(fù)重狀態(tài)下，人體的步長(zhǎng)、跨步長(zhǎng)、步頻和步速均與自然行走時(shí)比較沒有明顯變化，但是隨著負(fù)重的增加人體雙足支撐相均明顯增加，而雙足擺動(dòng)相明顯下降。