不同鞋型對(duì)身體姿勢(shì)及足底壓力的影響

劉淑文，宋雅偉，辛東嶺

不同鞋型對(duì)身體姿勢(shì)及足底壓力的影響

劉淑文，宋雅偉，辛東嶺

南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系，江蘇 南京，210014。

研究目的：通過(guò)測(cè)量人體姿勢(shì)，了解不同鞋型對(duì)身體姿勢(shì)、足底壓力的影響；研究方法：選取南京市老年人23名，男12名，女11名，采用PA200LE姿勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)，分別在穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋、運(yùn)動(dòng)鞋、裸足三種狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，分析差異；研究結(jié)果：專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足對(duì)比，男性左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離、右髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離P<0.01，女性骨盆與地平線夾角P<0.05，男女均左前、左后P<0.01，女性左、右P<0.01；運(yùn)動(dòng)鞋與裸足對(duì)比，女性左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離P<0.05，骨盆與地平線夾角P<0.05，男性左前、左后、右后、左、右P<0.01；運(yùn)動(dòng)鞋與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，男性耳偏離身體正中線距離P<0.05，肩峰偏離正中線距離P<0.01，運(yùn)動(dòng)鞋與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，左前、左后、右前、右后P<0.01。研究結(jié)論：專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以降低膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩、能量消耗，且女性更為明顯；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以改善骨盆后傾調(diào)整身體姿勢(shì)，使之更趨近于理想站立姿勢(shì)；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋會(huì)前腳掌的受力比率增大，左、右腳受力更加均衡。

專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋；運(yùn)動(dòng)鞋；足底壓力；身體姿勢(shì)

人體姿勢(shì)是指人體各部分之間的一種相互位置關(guān)系[1]。站立姿勢(shì)是人體抵抗重力的體位，是人體的頭、頸、軀干、骨盆、四肢在空間的一種排列方式站立的一種自然狀態(tài)，是非強(qiáng)制的，無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的自然姿態(tài)[2]。專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋的鞋底向后微傾，使腳尖高于腳跟3cm，作用是強(qiáng)制人體重心后移。本研究通過(guò)對(duì)身體姿勢(shì)的測(cè)量，了解不同鞋型對(duì)身體姿勢(shì)、足底壓力的影響，進(jìn)而探討專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋對(duì)身體姿勢(shì)與足底壓力的影響。

1 測(cè)試對(duì)象和方法

1.1 測(cè)試對(duì)象

選取受試者23名，其中男性11名，女性12名，年齡為65~75歲，女性受試者鞋碼均為38碼，男性受試者鞋碼均為42碼。所有受試者身體健康，沒(méi)有穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋行走的經(jīng)驗(yàn)，并能充分理解本實(shí)驗(yàn)的研究目的和實(shí)驗(yàn)方案，受試者基本情況見(jiàn)表1。

表1 受試對(duì)象基本信息（n=23）

注：BMI=體重/身高2

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

（1）PA200LE姿勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)

PA200LE身體姿勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)是由日本Big Sports公司研發(fā)的以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的姿勢(shì)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)。整套系統(tǒng)包括攝像機(jī)、足底壓力墊、分析軟件和筆記本電腦等多個(gè)部分組成。整合足底壓力，測(cè)試結(jié)果更客觀準(zhǔn)確?測(cè)試過(guò)程1min以?xún)?nèi)，5min內(nèi)產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果。測(cè)試原理：系統(tǒng)定義一個(gè)坐標(biāo)系，在每個(gè)方向拍攝一張照片，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算標(biāo)志點(diǎn)的位置偏移，角度等數(shù)據(jù)，并對(duì)足底壓力分布進(jìn)行測(cè)量，找出左右、前后的壓力分布以及重心位置。產(chǎn)品特點(diǎn)：只需站在足底壓力墊上，在冠狀面和矢狀面各拍2張照片，即可進(jìn)行分析；測(cè)試報(bào)告功能強(qiáng)大：自動(dòng)生成3D圖像，360°顯示、自動(dòng)計(jì)算各環(huán)節(jié)參數(shù)、肌肉張力評(píng)估、生理曲度分析、足底壓力重量分布分析；根據(jù)姿勢(shì)異常的原因生成個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方。

（2）專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋、阿迪達(dá)斯運(yùn)動(dòng)鞋（全部為新鞋）

本實(shí)驗(yàn)所用專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋是由南京體育學(xué)院生物力學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)，并獲得相關(guān)專(zhuān)利。專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋技術(shù)特點(diǎn)：設(shè)計(jì)一定的前蹺利于步態(tài)蹬離期的起步，防止背屈無(wú)力造成的拖地步態(tài)而跌倒；主跟增加長(zhǎng)度和硬度，提高側(cè)向穩(wěn)定性，同時(shí)也防止尖足的產(chǎn)生；鞋墊設(shè)計(jì)采用本體感受刺激原理，定向刺激腓骨長(zhǎng)肌（背屈作用?。┪挥谧愀鈧?cè)的本體感受區(qū)，主動(dòng)增強(qiáng)肌肉背屈強(qiáng)度；鞋跟適當(dāng)設(shè)計(jì)，主要是為了防止老年人后傾跌到（后傾跌倒的死亡率高于前傾）。

由于現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)鞋種類(lèi)繁多，但其中最重要的一項(xiàng)就是避免人體承受過(guò)多的沖擊負(fù)荷[3]。通過(guò)具有粘彈性的中底材料，如乙烯基酸纖維的變形理論上可以降低人體的減速、沖擊系統(tǒng)的剛度，從而削弱沖擊力[4-6]。因此本實(shí)驗(yàn)所用運(yùn)動(dòng)鞋選用阿迪達(dá)斯運(yùn)動(dòng)鞋。

圖1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）站立姿勢(shì)采用PA200LE姿勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)，由實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行調(diào)試校準(zhǔn)。由兩名實(shí)驗(yàn)人員為受試對(duì)象貼標(biāo)志點(diǎn)，如圖2。貼點(diǎn)后兩腳分開(kāi)站立于測(cè)試臺(tái)上，第五跖骨置于測(cè)力板正中線的上方，并分別在穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋、穿著運(yùn)動(dòng)鞋、裸足三種狀態(tài)下拍攝正面、側(cè)面、背面共4張圖像。

圖2 標(biāo)志點(diǎn)的位置

圖3 人體理想站立姿勢(shì)

理想姿勢(shì)從側(cè)面觀：頷關(guān)節(jié)正后方、肩關(guān)節(jié)中心點(diǎn)、髂結(jié)節(jié)、股骨大轉(zhuǎn)子、膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)、踝關(guān)節(jié)前方這六點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上。從前面觀：外耳，肩峰，髂前上棘、膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)、脛骨結(jié)節(jié)、踝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)這6點(diǎn)應(yīng)該雙側(cè)對(duì)稱(chēng)，且他們雙側(cè)點(diǎn)的連線應(yīng)該水平，雙側(cè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)連線的中點(diǎn)應(yīng)在一條線上。從后面觀：第7頸椎、髂后上棘連線的中點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上。如圖3所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 站立姿勢(shì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 前視圖

表2 前視圖測(cè)量結(jié)果（n=23）

注：裸足-專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋，P<0.05標(biāo)注為*，P<0.01標(biāo)注為**；裸足-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為○，P<0.01標(biāo)注為○○；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為#，P<0.01標(biāo)注為##。

從表2可知，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足對(duì)比，男性左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離，P<0.01差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；穿著運(yùn)動(dòng)鞋與裸足對(duì)比，女性左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足對(duì)比，右髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離，P<0.01差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從前視圖的數(shù)據(jù)來(lái)看，穿著運(yùn)動(dòng)鞋與穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋沒(méi)有太大的差別，但穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足相比，會(huì)使左右髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離顯著增加。

前面觀，理想站立姿勢(shì)的前視圖中，眉心、肚臍應(yīng)該處于身體的正中線上，身體左右兩側(cè)髂前上棘高低相等，且左右髂前上棘、左右膝蓋中心連線的中點(diǎn)處于身體的正中位線上。即肚臍距離中線的距離、髂前上棘高低差、左右膝蓋距離中線距離的差值、髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離越小身體姿勢(shì)越接近良好。專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足相比，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋鞋底厚度的增加，鞋幫硬度的增加，穩(wěn)定性增加，使得關(guān)節(jié)力矩降低，行走更加穩(wěn)定。穿專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋時(shí)，足底壓力的左右受力均衡使得左右膝蓋距離中線距離降低，進(jìn)而減小髂前上棘的高低差，導(dǎo)致肚臍距離中線的距離降低。裸足與運(yùn)動(dòng)鞋相比，女性左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離差異顯著，可能是由于女性大多數(shù)承重腿為右腿，導(dǎo)致左腿肌力比右腿弱，所以左髕尖距離髂前上棘和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)連線的距離增加。

2.1.2 后視圖

表3 后視圖測(cè)量結(jié)果（n=23）

注：裸足-專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋，P<0.05標(biāo)注為*，P<0.01標(biāo)注為**；裸足-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.5標(biāo)注為○，P<0.1標(biāo)注為○○；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為#，P<0.01標(biāo)注為##。

從表3可以看出，男性穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以減少第七頸椎偏離中軸的程度和髂后上棘的高低差，而運(yùn)動(dòng)鞋與此相反，增加了第7頸椎偏離中軸的程度和髂后上棘的高低差。女性穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋則與男性相反，與裸足、運(yùn)動(dòng)鞋相比，增加了第7頸椎偏離身體正中線的程度，較裸足相比，減少了髂后上棘高低差，均值剛好等于穿著運(yùn)動(dòng)鞋時(shí)的髂后上棘高低差。但在后視圖數(shù)據(jù)的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)中，均沒(méi)有顯著意義。

理想站立姿勢(shì)[7]的后視圖中，第7頸椎的標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)在身體正中線上，髂后上棘高低差應(yīng)為0。與裸足相比，運(yùn)動(dòng)鞋專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋使得第7頸椎偏離中軸的程度和髂后上棘的高低差降低，且專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋更顯著，這可能是因?yàn)槎悄毦嚯x中線的距離、髂前上棘高低差以及左右膝蓋距離中線距離的差值降低，使得髂后上棘的高低差降低，進(jìn)而第7頸椎偏離中軸的程度降低。

2.1.3 左、右視圖

表4 右視圖測(cè)量結(jié)果（n=23）

注：裸足-專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋，P<0.05標(biāo)注為*，P<0.01標(biāo)注為**；裸足-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為○，P<0.01標(biāo)注為○○；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為#，P<0.01標(biāo)注為##。

表5 左視圖測(cè)量結(jié)果（n=23）

注：裸足-專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋，P<0.05標(biāo)注為*，P<0.01標(biāo)注為**；裸足-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為○，P<0.01標(biāo)注為○○；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為#，P<0.01標(biāo)注為##。

右視圖測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出，裸足與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，女性骨盆與地平線夾角，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。穿專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋后，男性在耳偏離身體正中線距離、肩峰偏離正中線距離、骨盆與地平線夾角、股骨大轉(zhuǎn)子偏離身體正中線距離均降低，頸椎夾角增加。女性在穿著專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋后，頸椎夾角增加，肩峰偏離身體正中線距離變化不明顯，骨盆與地平線夾角、脛骨外踝偏離中線距離、股骨大轉(zhuǎn)子偏離身體正中線的距離降低。

左視圖測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表5，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出，裸足與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，女性骨盆與地平線夾角（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；裸足與運(yùn)動(dòng)鞋相比，男性骨盆與地平線夾角（P<0.05），女性骨盆與地平線夾角（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；運(yùn)動(dòng)鞋與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，男性耳偏離身體正中線距離（P<0.05），肩峰偏離正中線距離（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。男性穿專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋、運(yùn)動(dòng)鞋、裸足相比，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋能明顯降低耳（肩峰）這兩處標(biāo)志點(diǎn)與正中線的偏離值、骨盆與地平線的夾角、脛骨外踝偏離值。女性穿專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋、運(yùn)動(dòng)鞋、裸足相比，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋會(huì)增加頸椎夾角、脛骨外踝偏離值，降低骨盆與地平線的夾角、股骨大轉(zhuǎn)子偏離身體正中線距離，且骨盆與地平線的夾角相比均有較大差異。

頸椎夾角指連接眼、第七頸椎、肱骨大結(jié)節(jié)這三點(diǎn)的直線角度，骨盆與地平線夾角是指直線連接髂前上棘與髂后上棘后，與地平線的夾角。理想姿態(tài)下，右、左視圖中人體的耳、肩峰、股骨大轉(zhuǎn)子、脛骨外踝這四個(gè)標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)在正中線上。即耳偏離身體正中線距離、頸椎夾角、肩峰偏離正中線距離、骨盆與地平線夾角、股骨大轉(zhuǎn)子偏離身體正中線距離以及脛骨外踝偏離中線距離數(shù)值越小越好。專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足相比，耳偏離身體正中線距離、肩峰偏離正中線距離、骨盆與地平線夾角、股骨大轉(zhuǎn)子偏離身體正中線距離以及脛骨外踝偏離中線距離數(shù)值均有所降低，頸椎夾角數(shù)值增加，原因可能是左后、右后足底壓力的降低，左前、右前足底壓力的增加，使得身體前傾，重心發(fā)生改變，足弓在身體前傾時(shí)提高[8]。專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋中根據(jù)本體感覺(jué)刺激原理發(fā)明的獨(dú)特的鞋墊，刺激足弓內(nèi)部肌肉，使得脛骨外踝偏離中線距離降低，進(jìn)而耳、肩峰、股骨大轉(zhuǎn)子與正中線的距離降低，為了維持身體平衡，頸曲變大即頸椎夾角。有學(xué)者[9-11]研究得出踝關(guān)節(jié)策略的改變，會(huì)使膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)策略相應(yīng)發(fā)生改變。

圖4 站立姿勢(shì)測(cè)試

2.2 足底壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表6 足底壓力測(cè)量結(jié)果

注：裸足-專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋，P<0.05標(biāo)注為*，P<0.01標(biāo)注為**；裸足-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為○，P<0.01標(biāo)注為○○；專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋-運(yùn)動(dòng)鞋，P<0.05標(biāo)注為#，P<0.01標(biāo)注為##。

足底壓力測(cè)量結(jié)果示意圖（圖5），從表6統(tǒng)計(jì)得出，裸足與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，男性左前、左后（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，女性左前、左后、左、右（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；裸足與運(yùn)動(dòng)鞋相比，男性左前、左后、右后、左、右（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；運(yùn)動(dòng)鞋與專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋相比，左前、左后、右前、右后（P<0.01），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

站立時(shí)將第5跖骨置于測(cè)力板正中線的上方，足底壓力可以反映前、后腳掌的受力比率情況，以及左右腳分別受力分配比率，均勻的分配可以減少疾病的發(fā)生。足踝位于人體的遠(yuǎn)端，對(duì)維持人體的站立具有重要的作用[12]。正常人站力時(shí)，足底壓力以后足為主，前足較小[13]。運(yùn)動(dòng)鞋、專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋與裸足相比，運(yùn)動(dòng)鞋、專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋會(huì)使男女左前、右前受力均有所增加，左后、右后受力均有所下降，左右腳受力均衡，且專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋的影響更加顯著，說(shuō)明專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以使左右腳受力更加均衡。原因可能是鞋墊本體感覺(jué)刺激原理，刺激足部本體感受器，使得小腿弱化的肌肉有所激活，進(jìn)而足底壓力更加均衡。Nurse[14]的研究發(fā)現(xiàn)，人體主要通過(guò)第 1趾骨和第1跖骨部位的觸覺(jué)感受器來(lái)維持平衡，前腳掌壓力的增加可以有效強(qiáng)化第1趾骨、第1跖骨部位的觸覺(jué)感受器，可以使人體及時(shí)反饋—修正姿勢(shì)—維持平衡。

圖5 足底壓力結(jié)果圖

圖6 專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋鞋墊

3 結(jié) 論

（1）前面觀，與運(yùn)動(dòng)鞋相比，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以降低膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩，降低在行走過(guò)程中能量消耗，且女性表現(xiàn)的更為明顯；

（2）后面觀，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以調(diào)節(jié)身體姿勢(shì)，使之更趨近于人體理想站立姿勢(shì)；

（3）左、右面觀，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋可以改善骨盆后傾；

（4）足底壓力，專(zhuān)業(yè)防跌倒鞋會(huì)前腳掌的受力比率增大，左、右腳受力更加均衡。

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Effects of Different Shoe Types on Body Posture and Plantar Pressure

LIU Shuwen, SONG Yawei, XIN Donglin

Physical Education of Nanjing Sport Institute, Nanjing Jiangsu, 210014, China.

Research objectives: to investigate the effects of different shoe shapes on body posture and plantar pressure by measuring human posture. Research methods: a total of 23 elderpepples, 12 mans and 11 women from nanjing were selected. PA200LE posture assessment system was used to measure the difference in three states: elderly shoes, sports shoes and bare feet.Results: Comparing the shoes of the elderly with bare feet, the distance between the left iliac tip and the midpoint of the ankle joint, the distance between the right iliac tip and the midpoint of the iliac spine, and the included Angle between the pelvis and the horizon of the female is P<0.05. Compared with the bare foot, the distance between the left iliac tip and the midpoint of the ankle joint between the female and the left iliac spine was P<0.05, the included Angle between the pelvis and the horizon was P<0.05, and the left front, left back, right back, left and right of the male was P<0.01. Compared with elderly shoes, the distance of ear deviation from body midline in male was P<0.05, and the distance of shoulder peak deviation from midline was P<0.01. Compared with elderly shoes, the distance of athletic shoes from left front, left back, right front and right back was P<0.01.Research conclusions:Elderly shoes can reduce joint torque and energy consumption of knee joints, and women are more obvious; Elderly shoes can improve the pelvis back, tilt and adjust the body posture, making it more like the ideal standing posture; The stress ratio of the soles of the feet before the shoes of the elderly increases, and the forces on the left and right feet are more balanced.

Elderly shoes; Sneakers; Plantar pressure; Body posture

1007―6891（2020）03―0048―05

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.03.12

G804.34

A

2019-08-29

2019-09-14

江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目《老年人易跌倒步態(tài)特征及其預(yù)警防護(hù)技術(shù)研究》（BE2017766）；2019江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新課題《老年人跌倒步態(tài)的分析》（KYCX19_1491）。