運(yùn)動(dòng)對(duì)高原老年人步態(tài)影響的研究

（西北師范大學(xué)體育學(xué)院 甘肅 蘭州 730070）

我國(guó)四大高原涵蓋全國(guó)包括青海、甘肅、寧夏、陜西、河南、內(nèi)蒙古、西藏、貴州及云南在內(nèi)的九個(gè)省區(qū)，高原總面積占國(guó)土總面積的36.64%，總?cè)藬?shù)為481046萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝诘?2%。65歲及以上人數(shù)32028萬(wàn)人，占全國(guó)65歲及以上總?cè)藬?shù)的24.6%。從數(shù)據(jù)來(lái)看，高原地區(qū)占地面積較大，老年人口數(shù)量較多。根據(jù)《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》中提到的在推動(dòng)全民健身與全民健康融合發(fā)展的過(guò)程中，特別要突出解決好“老年人、婦女、兒童等重點(diǎn)人群的健康問(wèn)題，基于以上背景，關(guān)注高原老年人健康必將是我國(guó)“積極老齡化”進(jìn)程中的重要組成部分。

人類行走的正常步態(tài)是中樞神經(jīng)及周圍神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼肌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)等多系統(tǒng)共同參與的結(jié)果，任何一個(gè)系統(tǒng)的失調(diào)都會(huì)影響到步態(tài)的穩(wěn)定性，從而增加老年人的跌倒風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，中樞神經(jīng)組織是機(jī)體所有器官中，對(duì)缺氧最敏感，最易受損的組織。高原低氧環(huán)境對(duì)神經(jīng)控制機(jī)體具有負(fù)面影響，其主要表現(xiàn)在眼手協(xié)調(diào)能力及反應(yīng)速度變慢，準(zhǔn)確性降低等。由于高原老年人長(zhǎng)期生活在低氧條件下，再加之生理功能的自然退化，更會(huì)表現(xiàn)出中樞神經(jīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制不利?；诖耍狙芯恳愿咴h(huán)境為研究背景，通過(guò)老年人步態(tài)特征探討低氧生活環(huán)境下運(yùn)動(dòng)對(duì)老年人防跌倒的意義，旨在為高原低氧老年人群健康老齡化提出寶貴建議。

1、研究對(duì)象與方法

1.1、研究對(duì)象

本文以運(yùn)動(dòng)對(duì)高原老年人步態(tài)的影響為研究對(duì)象。于2019年10月至11月在青海省西寧市共招募長(zhǎng)期居住在高原的10名老年女性為調(diào)查對(duì)象，其中長(zhǎng)期參加體育鍛煉的老年女性5名，分為運(yùn)動(dòng)組，平均年齡（62±1.00）歲，僅參加日常身體活動(dòng)，除此之外不進(jìn)行體育鍛煉的老年女性5名，分為對(duì)照組，平均年齡 （64.6±3.29）歲。兩組基本情況無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

老年受試者納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡≥60周歲的老年女性；（2）無(wú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無(wú)視覺(jué)及前庭功能障礙，無(wú)下肢運(yùn)動(dòng)障礙；（3)最近6個(gè)月內(nèi)未發(fā)生跌倒；（4）知情同意。

1.2、研究方法

（1）三維高速攝像測(cè)量法。

采用Qualisys紅外遠(yuǎn)光高速運(yùn)動(dòng)捕捉測(cè)試系統(tǒng)，共六個(gè)紅外攝像頭，采樣頻率為60HZ，根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地布置攝像機(jī)，使攝像機(jī)能夠捕捉到受試者身上所粘貼的全部反光球，共計(jì)36個(gè)，分別粘貼于髂前上棘、髂后上棘、大腿、小腿、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、第一跖趾、足第二指骨、第五跖趾關(guān)節(jié)及足跟骨處。實(shí)驗(yàn)前對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)與調(diào)試，并對(duì)拍攝范圍進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定以減少實(shí)驗(yàn)誤差，標(biāo)定系統(tǒng)誤差為1mm以內(nèi)。

（2）數(shù)據(jù)處理。

實(shí)驗(yàn)所獲取的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入V3D軟件進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理，采用低通濾波，截?cái)囝l率為6HZ，利用運(yùn)動(dòng)圖像解析步態(tài)時(shí)空參數(shù)值。本研究所選取的步態(tài)時(shí)空參數(shù)有：步態(tài)周期、支撐期時(shí)間、擺動(dòng)期時(shí)間、支撐期占比、擺動(dòng)期占比、步長(zhǎng)、跨步長(zhǎng)、步頻、步速等；關(guān)節(jié)角度參數(shù)為髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度，其中髖關(guān)節(jié)三維角度定義為骨盆坐標(biāo)系與大腿坐標(biāo)系之間的歐拉角；膝關(guān)節(jié)三維角度定義為小腿坐標(biāo)系與大腿坐標(biāo)系之間的歐拉角；踝關(guān)節(jié)三維角度定義為小腿坐標(biāo)系與足坐標(biāo)系之間的歐拉角。

1.3、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS22.0軟件進(jìn)行分析，運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析顯著性水平，P＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2、結(jié)果

2.1、高原老年人一般步態(tài)特征參數(shù)總體分析

步態(tài)周期指行走過(guò)程中一側(cè)足跟著地至該側(cè)足跟再次著地時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。在高原老年人自然行走的測(cè)試中我們發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的步態(tài)周期存在顯著性差異（P＜0.05），其他時(shí)間指標(biāo)不存在顯著性差異（見(jiàn)表1）。

表1 兩組時(shí)間參數(shù)比較分析

兩組空間參數(shù)比較發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組步速、步頻有顯著性差異（P＜0.05），其步長(zhǎng)、步寬、跨步長(zhǎng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組空間參數(shù)比較分析

2.2、行走過(guò)程中下肢各關(guān)節(jié)角度分析

首次足跟觸地時(shí)在水平面上運(yùn)動(dòng)組傾向于髖內(nèi)旋，對(duì)照組傾向于髖外旋。足趾離地瞬間，運(yùn)動(dòng)組傾向于髖屈曲，對(duì)照組傾向于髖伸展，兩者不具有顯著性差異（P＞0.05）；運(yùn)動(dòng)組髖內(nèi)收與對(duì)照組髖外展具有顯著性差異（P＜0.05）；水平面上，運(yùn)動(dòng)組傾向于髖內(nèi)旋，對(duì)照組傾向于髖外旋，兩者不具有顯著性差異（P＞0.05）。足跟觸地時(shí)刻運(yùn)動(dòng)組傾向于膝外展，對(duì)照組傾向于膝內(nèi)收。足趾離地瞬間運(yùn)動(dòng)組傾向于膝外展，對(duì)照組傾向于膝內(nèi)收，但均無(wú)顯著性差異。足跟觸地時(shí)刻運(yùn)動(dòng)組傾向于踝外旋，對(duì)照組傾向于踝內(nèi)旋，均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。具體見(jiàn)表3：于對(duì)照組，這也從側(cè)面反映出不論是增齡性功能退化還是環(huán)境影響，運(yùn)動(dòng)能夠有效的促使老年人擁有相對(duì)于同齡人更好的肌力與平衡性。我國(guó)老年人行走過(guò)程中“求穩(wěn)不求快”也在本研究中再次被印證。

正常步態(tài)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到軀干和四肢的一系列協(xié)調(diào)、交替運(yùn)動(dòng)，而在步行過(guò)程中為減少能量的消耗，髖、膝、踝三大關(guān)節(jié)有一個(gè)同步的運(yùn)動(dòng)模式，當(dāng)任何一個(gè)關(guān)節(jié)出現(xiàn)損傷或異常時(shí)都會(huì)導(dǎo)致步態(tài)障礙。本研究結(jié)果顯示在支撐期內(nèi)運(yùn)動(dòng)組傾向于髖屈曲，對(duì)照組傾向于髖伸展，足趾離地時(shí)髖屈曲是為了加速擺動(dòng)，髖關(guān)節(jié)依次帶動(dòng)大腿、小腿以獲得更快的擺動(dòng)速度。支撐期內(nèi)運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組膝關(guān)節(jié)不同特征時(shí)刻未出現(xiàn)顯著性差異，支撐期內(nèi)膝關(guān)節(jié)有屈伸運(yùn)動(dòng)，一般在足跟落地時(shí)伸展，足趾離地時(shí)屈曲，單腿支撐階段膝關(guān)節(jié)略微彎曲，有利于蹬伸階段大腿肌群的發(fā)力，還可以降低重心起伏。支撐期內(nèi)運(yùn)動(dòng)組膝外展，對(duì)照組膝內(nèi)收。步行過(guò)程中膝內(nèi)收是為了減少寬幅步態(tài)，以避免行走過(guò)程中身體的搖晃程度。踝關(guān)節(jié)在支撐期內(nèi)始終繞額狀面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從足跟著地瞬間的背屈運(yùn)動(dòng)到足趾離地時(shí)的跖屈運(yùn)動(dòng)，既有利于獲得蹬地時(shí)的地面反作用力，又可以緩沖著地時(shí)的阻力。

綜上所述，高原老年人在行走過(guò)程中常采用最自然、舒適的姿態(tài)，大多數(shù)老年人并不會(huì)注意自己的行走姿勢(shì)，如“外八字”、“內(nèi)八字”步態(tài)常常會(huì)被人們所忽略，并未感知到其屬于異常步態(tài)，由于行走過(guò)程中關(guān)節(jié)角度的變化導(dǎo)致足底受力不均勻，不僅加大了步行過(guò)程中的能量消耗，且長(zhǎng)久積累下來(lái)將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的關(guān)節(jié)損傷。本研究通過(guò)設(shè)置運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組對(duì)高原老年人髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度進(jìn)行更深層次的解析，探討參與運(yùn)動(dòng)鍛煉后關(guān)節(jié)角度的變化，但可能由于其低氧環(huán)境下運(yùn)動(dòng)對(duì)攝氧量的需求過(guò)高使得老年人的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷未達(dá)到一定的效果，或是居住在高原的老年人對(duì)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)，使得研究結(jié)果并未體現(xiàn)出顯著性差異，但本研究的結(jié)果可以體現(xiàn)高原老年人步態(tài)特點(diǎn)，在今后的研究中以期通過(guò)更大的樣本量來(lái)整理，歸納。

表3 行走時(shí)兩組下肢各關(guān)節(jié)角度比較

3、討論

步速是指單位時(shí)間內(nèi)所行進(jìn)的距離。本研究結(jié)果顯示高原運(yùn)動(dòng)組及對(duì)照組老年人步速參數(shù)有明顯的差異性，這不僅可以解釋為老年人增齡性的機(jī)能下降，也考慮其與低氧刺激所形成的老年人反應(yīng)時(shí)的延長(zhǎng)，視覺(jué)感知能力下降及動(dòng)作緩慢、遲鈍有關(guān)。步速小于1.0m/s被認(rèn)為是異常的，自發(fā)步行速度通常從60歲開始每年下降1%左右，且步速作為評(píng)估人體運(yùn)動(dòng)能力的常用指標(biāo)，其參數(shù)值的降低預(yù)示著人體抵抗干擾，保持高功效的運(yùn)動(dòng)能力的降低。步頻是指每分鐘所行走的步數(shù)，正常成人每分鐘大約行走95-125步/min。本研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)組老年人的平均步頻為55步/min，而對(duì)照組的平均步頻為46步/min，運(yùn)動(dòng)組步頻參數(shù)顯著高