河南地區(qū)學(xué)齡前兒童手型特征及分類

中圖分類號(hào)：TS941.17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-3851（2025）07-0498-09

引用格式：，樊俊麗，王利君．河南地區(qū)學(xué)齡前兒童手型特征及分類[J」．學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2025，53（4） ：498-506.

Abstract： To improve the wearability and fit of children's hand products，this study took preschool children in the Henan region as the research subject and measured 27 hand dimensions of 480 children aged 3-6 years old in the Pingdingshan Area by using electronic digital calipers and soft measuring tapes. On this basis，we analyzed the characteristics of children's hand shapes using statistical methods such as analysis of variance，correlation analysis，and factor analysis. We also applied K -means cluster analysis to classify preschool children's hand shapes. The results indicated that preschool children's hand shapes can be characterized by nine size feature indicators and four morphological feature indicators. Based on size features，girls′hand shapes can be classified into small， proportionate，and wide types，and boys‘hand shapes can be classified into short and stocky types in addition to these three types. According to morphological features，boys' and girls′ hand shapes can be divided into V，H，and O types.By combining with the national standard GB/T 26159—2010 Hand Sizing System of Chinese Minors，the hand sizes of boys aged 3-4，5，and 6 can be designated as sizes 110/50（H），120/55（H），and 130/55（O）， respectively.For girls，the corresponding sizes are 110/50 （V），120/55（H），and 130/55（O）， respectively. By studying the analysis and classification of hand characteristics in preschool children， valuable insights can be provided for the design and development of children's hand-related products.

Key Words：preschool children； hand features；hand shape classification; hand size；cluster analysis

0 引言

學(xué)齡前時(shí)期是兒童智力和身體發(fā)育的關(guān)鍵階段，該階段動(dòng)手能力的培養(yǎng)對(duì)于兒童的思維能力、認(rèn)知水平與身體協(xié)調(diào)性的發(fā)展至關(guān)重要。但是，由于自我保護(hù)意識(shí)不足和動(dòng)作協(xié)調(diào)性尚未完全成熟，該階段的兒童在動(dòng)手操作過程中，其手部易受到傷害，這使得佩戴防護(hù)手套成為了兒童在操作活動(dòng)中減少受傷風(fēng)險(xiǎn)的有效手段。而手套產(chǎn)品的合體性會(huì)影響手套的防護(hù)效果。如果手套太小，會(huì)導(dǎo)致手部血液循環(huán)不暢；如果手套太大，則不能緊密貼合手部，可能導(dǎo)致手部受傷。

國內(nèi)外學(xué)者通常利用人體尺寸、體表角度1、圍度差、體型指數(shù)2等參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行體型特征與分類研究，且未成年人的體型特征分析多從不同地區(qū)、年齡和性別角度入手。例如，尤立等3采用身胸比、身腰比、身臀比3個(gè)體型派生變量，將江蘇地區(qū) 9～ 14周歲學(xué)齡男童體型分為矮瘦體、標(biāo)準(zhǔn)體和高壯體，并分別得到了 9～11.12～14 周歲3類體型的占比。孫磊等4運(yùn)用均值和方差分析對(duì)我國北部、中部與南部三大區(qū)域 3～6 歲男童的人體尺寸參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)北部區(qū)域男童體型較其余兩區(qū)域男童體型更高大，三大區(qū)域男童的體型在長度和圍度等項(xiàng)目差別明顯，但頭圍和腳口圍差別不大。史書娜等[5分析了浙江金華地區(qū) τ～13 歲小學(xué)女生身高、胸圍、腰圍、臀圍、坐姿頸椎點(diǎn)高、腰圍高、臂長和總肩寬等9個(gè)部位尺寸與年齡之間的關(guān)系，并依據(jù)身高將小學(xué)女生的體型劃分為A、B和C等3類體型?，F(xiàn)有關(guān)于手型的研究多集中于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，且多以青年為研究對(duì)象。例如，劉鵬等采用因子分析將手型分為5類，建立了中國青年醫(yī)護(hù)學(xué)生的手部仿真模型;霍勝軍等根據(jù)指寬與第一節(jié)長度的比值，將大學(xué)生手指分為纖細(xì)型、中等型和粗壯型3類；Fan等[8采用改進(jìn)的標(biāo)記分水嶺算法，結(jié)合“8鄰域”跟蹤算法和濾波處理，得到了浙江青年男性手部基本尺寸與手長、手寬之間的回歸方程。未成年人手長、手寬的增長與年齡增長成正比，且手長增長幅度較大，但 15～17 歲男生、 12～17 歲女生的手部發(fā)育趨于停止，其手部號(hào)型分別近似于成年男子、成年女子[9]。GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中提出了手部尺寸特征指標(biāo)——手長和手寬的劃分檔差，且對(duì) 4～17 歲未成年人制定了手部號(hào)型，但缺少能夠反映手部豐滿程度的指標(biāo)。手作為一個(gè)立體形態(tài)，加入能夠反映手部豐滿程度的形態(tài)特征指標(biāo)更能反映手部的整體情況。GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中提出的號(hào)型未與年齡對(duì)應(yīng)，然而在研究兒童手型時(shí)加入年齡指標(biāo)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)提供各個(gè)年齡更加完整的手部信息，提高手部產(chǎn)品的合體性。

本文采用接觸式測(cè)量方法，以河南平頂山地區(qū)3～6 歲學(xué)齡前兒童為研究對(duì)象，測(cè)量27項(xiàng)手部尺寸，從性別和年齡角度入手，運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析兒童的手部特征，提取手型特征指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)尺寸特征和形態(tài)特征指標(biāo)對(duì)兒童手型進(jìn)行分類，并結(jié)合現(xiàn)有國標(biāo)號(hào)型對(duì)學(xué)齡前兒童手型進(jìn)行細(xì)分，其結(jié)果以期滿足學(xué)齡前兒童合體手部產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的需求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 測(cè)量對(duì)象

為保證樣本的代表性與獨(dú)立性，運(yùn)用隨機(jī)非重復(fù)抽樣，招募了河南平頂山地區(qū)485名 3～6 歲學(xué)齡前兒童為研究對(duì)象，并采用手工測(cè)量方法進(jìn)行手部測(cè)量。由于測(cè)量和記錄過程中有數(shù)據(jù)遺漏或者錯(cuò)誤，最終獲得480人有效數(shù)據(jù)，其中3、4、5、6歲各年齡段男童和女童各60人。

1.2 測(cè)量項(xiàng)目、要求與儀器

參考GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》GB/T5703—2023《用于技術(shù)設(shè)計(jì)的人體測(cè)量基礎(chǔ)項(xiàng)目》和GB/T16160—2017《服裝用人體測(cè)量的尺寸定義與方法》等標(biāo)準(zhǔn)，確定了包括手長、手寬和虎口中指指尖距等27項(xiàng)手部測(cè)量項(xiàng)目[10]，具體測(cè)量示意及定義分別見圖1[8和表1。

根據(jù)前人對(duì)左右手相關(guān)性的研究結(jié)果[10]，選取手部未受過傷、右手為慣用手的學(xué)齡前兒童作為測(cè)量對(duì)象。為減少測(cè)量誤差，測(cè)量時(shí)統(tǒng)一以手心為正面，測(cè)量長度、寬度和厚度時(shí)要求被測(cè)者手指并攏并伸直，測(cè)量圍度時(shí)要求手指伸直并張開。

測(cè)量儀器為110-803三量牌電子數(shù)顯卡尺（東莞景有模具五金有限公司）和軟皮尺（廣東三量量具有限公司）。

2兒童手型特征分析

2.1性別與年齡對(duì)兒童手型特征的影響

2.1.1 性別

相關(guān)研究表明，男生手部基本尺寸均大于女生[10-11]。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，根據(jù)GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中的手部基本尺寸項(xiàng)目，選取手寬、手長、食指長、食指近位指節(jié)寬和食指遠(yuǎn)位指節(jié)寬5個(gè)基本測(cè)量項(xiàng)目，運(yùn)用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本 Ψ_t 檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。由表2可知：手寬、食指近位指節(jié)寬、食指遠(yuǎn)位指節(jié)寬的方差檢驗(yàn)結(jié)果sig.值均大于0.05，表明方差齊性，對(duì)應(yīng)的 Ψ_tΨ_Ψ 檢驗(yàn)結(jié)果中的sig.值均為0.000，說明男女童在手寬、食指近位指節(jié)寬、食指遠(yuǎn)位指節(jié)寬上存在顯著差異；手長和食指長的方差檢驗(yàn)結(jié)果sig.值均小于0.05，表明方差不齊性，但方差不相等的 χ_t 檢驗(yàn)結(jié)果sig.值分別為O.009、0.027，均小于0.05，說明男女童在手長和食指長上也存在顯著差異，因此后續(xù)將男女童手型特征分開進(jìn)行分析。

2.1. 2 年齡

不同年齡兒童手部尺寸項(xiàng)目的描述性統(tǒng)計(jì)和方差分析結(jié)果見表3，不同年齡段男女童手型差異顯著，相比而言，5、6歲幾童手部尺寸增長迅速， 3～4 歲兒童手部尺寸的均值都明顯小于5歲和6歲2個(gè)年齡段的尺寸均值。

2.2兒童手型特征因子及其指標(biāo)

2.2.1 特征因子分析

原有測(cè)量項(xiàng)目較多，通過因子分析對(duì)測(cè)量項(xiàng)目進(jìn)行降維處理，以保證在準(zhǔn)確反映原有變量絕大部分信息的同時(shí)，簡化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。男女童手部特征因子分析結(jié)果見表4，從表中可以看出：男童提取3個(gè)因子，累積貢獻(xiàn)率為 76.74% ；對(duì)于女童的手部數(shù)據(jù)，提取最具代表性的4個(gè)因子，累積貢獻(xiàn)率達(dá)79.56% 。

學(xué)齡前男童：因子1在手寬、手腕寬、手指指節(jié)寬等寬度項(xiàng)目上的載荷較大，因此命名為寬度因子；因子2在手長、掌長、指長等長度項(xiàng)目上的載荷較大，命名為長度因子；因子3在腕圍、掌圍、手指近位指節(jié)圍等的圍度項(xiàng)目上的載荷較大，命名為圍度因子。

學(xué)齡前女童：因子1在指節(jié)寬、手寬等寬度項(xiàng)目上的載荷較大，命名為寬度因子；因子2在手長、掌長、指長等長度項(xiàng)目上的載荷較大，命名為長度因子；因子3在指節(jié)圍度、指節(jié)寬等圍度項(xiàng)目上的載荷較大，命名為圍度因子；因子4在腕圍、掌圍、手腕寬、掌厚等測(cè)量項(xiàng)目上的載荷較大，命名為形態(tài)因子。

2.2.2 尺寸特征指標(biāo)

為進(jìn)一步描述手部形態(tài)特征，參照汪東升等[12]的研究，采用權(quán)重分析法計(jì)算比較各公因子和各變量的權(quán)重，以提取各公因子的特征指標(biāo)。因子貢獻(xiàn)率與4個(gè)因子累計(jì)貢獻(xiàn)率的比值即為各公因子的權(quán)重。根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣的系數(shù)，計(jì)算各測(cè)量項(xiàng)目在公因子中的權(quán)重，結(jié)果如表5、6所示。

由表5、6可知：食指近位指節(jié)寬、中指長、掌圍、掌厚在各因子中的權(quán)重最大，并綜合考慮五個(gè)手指圍度與長度的形態(tài)關(guān)系，選擇中指近位指節(jié)圍尺寸表征女童手指圍度因子，因此選取這5個(gè)測(cè)量項(xiàng)目作為手部尺寸特征指標(biāo)。此外，結(jié)合手部產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，增加手長、手寬、腕圍與掌長這4個(gè)指標(biāo)，最終共提取9個(gè)尺寸特征指標(biāo)。

2.2.3 形態(tài)特征指標(biāo)

單維度的尺寸無法準(zhǔn)確描述手的整體形態(tài)，因此類比人體體型分類指標(biāo)，依據(jù)手部特征因子分析結(jié)果，選取掌圍、腕圍、手寬、掌厚與手長5個(gè)與手部整體形態(tài)相關(guān)的尺寸特征指標(biāo)，兩兩結(jié)合，獲得4個(gè)形態(tài)特征指標(biāo)[12]，計(jì)算公式見表7。

3兒童手型分類

3.1基于尺寸特征指標(biāo)的手型分類

為使分類結(jié)果能綜合體現(xiàn)手部長度、寬度、圍度和指節(jié)形態(tài)等特征，無需通過方差分析和相關(guān)性分析對(duì)提取的9個(gè)尺寸特征指標(biāo)進(jìn)行剔除。參考經(jīng)驗(yàn)式 （ n 為樣本容量）[13]，計(jì)算 K 值的取值范圍。男童和女童樣本群體分別為240人，最佳聚類范圍應(yīng)在[2，15]，采用距離評(píng)價(jià)函數(shù)確定聚類數(shù)，用誤差平方和（Sumofsquared errors，SSE）評(píng)估聚類結(jié)果的好壞。將提取的9個(gè)手部尺寸特征指標(biāo)作為聚類指標(biāo)，運(yùn)用 K -means聚類算法將樣本數(shù)據(jù)分為 2～15 類，不同 K 值對(duì)應(yīng)的SSE如圖2所示。由圖2可知：SSE隨著 K 值的增大逐漸減小，這與分類越多，組內(nèi)數(shù)據(jù)越少，組間差異越小有關(guān)；男童特征指標(biāo)間的內(nèi)部平方和在 K 值等于4之后變化緩慢，女童肘部圖則在 K 值等于3時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，且之后整體變化區(qū)域穩(wěn)定。因此，男童手型可分為4類，各類手型樣本占比分別為 27.50% ！42.08%.10.00%.20.42% 。女童手型可分為3類，各類手型樣本占比分別為 33.75%.25.42% 40.83% 。

各類別手型的年齡分布情況如圖3所示，聚類后各類別手型的尺寸特征指標(biāo)均值見表8。由圖3和表8可知：在類別1中，占比最大的是3歲男童，為 57.58% ，其次是4歲男童。因?yàn)樵擃愂中偷氖珠L、手寬等9個(gè)控制部位尺寸均較小，所以本文命名為小巧型。在類別2中，占比最大的是5歲男童，為43.56% 。因?yàn)樵擃愂中透鞑课怀叽巛^為適中，因此本文命名為勻稱型。在類別4中，占比最大的是6歲男童，為 73.47% ，由于該類手型各部位尺寸相較于其他類別中的尺寸均較大，因此本文命名為寬大型。類別3的樣本量最少，僅占 10.00% ，且年齡范圍分布為 3～6 歲，說明該類手型缺少普遍性，由于該類手型在手寬、食指指節(jié)寬等寬度尺寸方面與類別4的尺寸相似，在手長、掌長、中指長等長度方面的尺寸均小于類別4，在中指近位指節(jié)圍、掌圍、腕圍等圍度方面均大于類別4的尺寸，因此本文將類別3命名為短胖型。同理可將女童手型分為3類，分別為小巧型、勻稱型和寬大型，

綜上所述， 3～4.5.6 歲兒童的主要手型分別為小巧型、勻稱型和寬大型，其中男童手型比女童手型多了一類短胖型，這與學(xué)齡前男童較女童更容易肥胖[14-15]的規(guī)律相符，驗(yàn)證了分類結(jié)果的可靠性。

3.2基于形態(tài)特征指標(biāo)的手型分類

表9是運(yùn)用單因素方差分析法得到的形態(tài)特征指標(biāo)間的顯著差異性結(jié)果。由表可知：男童和女童的手掌比與掌厚間的顯著性分別為0.72、0.48，手腕比與掌圍間的顯著性分別為0.69、0.17，均大于0.05，表明手掌比與掌厚、手腕比與掌圍之間無顯著差異性。根據(jù)聚類變量的要求[16-17]，需要剔除手掌比和手腕比兩個(gè)形態(tài)特征指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，以保證分類結(jié)果的準(zhǔn)確性；根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)聚類變量之間相關(guān)性不宜高[18的要求，進(jìn)一步對(duì)男女童掌腕圍差和手橫矢徑比作相關(guān)性分析，得到男、女童兩形態(tài)特征指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)分別為0.13、0.09，遠(yuǎn)小于0.50，滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)要求。因此，本文選取掌腕圍差和手橫矢徑比作為聚類分析的形態(tài)特征指標(biāo)。

以掌腕圍差和手橫矢徑比為聚類變量，可將手部形態(tài)分為3類（見圖4）。第一類：手掌偏薄，掌腕圍差較大，整體瘦小，可定義為V型，在 3～4 歲兒童中的占比較大；第二類：整體勻稱，胖瘦適中，定義為H型，在 3～6 歲男童和女童中占比均較大，分別為 43.75%.54.17% ，表明男、女童手型整體上偏勻稱；第三類：手掌寬大，手部整體較豐滿，定義為O型，該類手型在6歲兒童中的分布較多。

依據(jù)聚類結(jié)果中各類手型的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差可得到各特征指標(biāo)的初始取值范圍。以均值為依據(jù)，等距向兩側(cè)進(jìn)行范圍劃分，并根據(jù)實(shí)際需求對(duì)男女童各類手型對(duì)應(yīng)的掌腕圍差和手橫矢徑比范圍進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此作為手部形態(tài)分類的判別標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表10和表11。

3.3 結(jié)合國標(biāo)號(hào)型的手型分類

手作為一個(gè)三維形態(tài)，由正面尺寸和側(cè)面形態(tài)組成，而國標(biāo)號(hào)型是關(guān)于手長和手寬的平面尺寸，無法反映手部整體形態(tài)。在國標(biāo)號(hào)型基礎(chǔ)上加入能夠表現(xiàn)手部側(cè)面形態(tài)的手型類別，形成“國標(biāo)號(hào)型十手型”的分類方法，則更能符合兒童手部產(chǎn)品設(shè)計(jì)和穿戴的要求。以國標(biāo)號(hào)型 120/55 為例，滿足手長范圍115～125mm 且手寬范圍 52.5～57.5mm 的 3～4 歲男童人數(shù)，與該年齡段總男童人數(shù)的比值，是號(hào)型120/55 在 3～4 歲男童中的覆蓋率。本文的男女童手部尺寸在國標(biāo)號(hào)型 110/50.120/55 和 130/55 中均有分布，因此選取 110/50，120/55，130/55 作為3～6 歲男女童手部號(hào)型。表12是各類國標(biāo)號(hào)型和手型在不同年齡段的分布情況。由表12可知：110／50（H）、120/55（H）、130/55（O）在 3～4.5.6 歲男童中的分布最多，覆蓋率分別為 68.33%.48.33% 60.00% ;110/50（V）、120/55（H）、130/55（O）在3～4.5，6 歲女童中的分布最多，覆蓋率分別為54.39%.55.00%.66.67% ，建議將110/50（H）和110/50（V）分別作為 3～4 歲男、女童的號(hào)型中間體，將 120/55（H） 和130/55（O）分別作為5歲和6歲男、女童的號(hào)型中間體。

4結(jié)論

本文測(cè)量了480名河南平頂山地區(qū)學(xué)齡前兒童手部尺寸，通過相關(guān)分析、方差分析、因子分析、聚類分析等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以

下結(jié)論：

a）提取了男童3個(gè)手部特征因子（長度因子、寬度因子和圍度因子）和女童4個(gè)手部特征因子（長度因子、寬度因子、圍度因子和形態(tài)因子），根據(jù)各部位尺寸在特征因子中所占的權(quán)重，得到中指長、掌厚、中指近位指節(jié)圍、食指近位指節(jié)寬、掌圍、手長、手寬、腕圍和掌長9個(gè)尺寸特征指標(biāo)，以及掌腕圍差、手橫矢徑比、手掌比與手腕比4個(gè)形態(tài)特征指標(biāo)。

b）依據(jù)尺寸特征指標(biāo)，可將學(xué)齡前男童手型劃分為小巧型、勻稱型、短胖型、寬大型4類，女童手型劃分為小巧型、勻稱型、寬大型3類。并且， 3～4 歲兒童手型主要為小巧型，5歲主要為勻稱型，6歲主要為寬大型。

c）依據(jù)形態(tài)特征指標(biāo)，學(xué)齡前兒童手型分為V型、H型和O型，并得到了各類手型的掌腕圍差和手橫矢徑比取值范圍。結(jié)合兒童手部國標(biāo)號(hào)型， 3～ 4歲、5歲、6歲男童可以分別制定為 110/50（H） 、120/55（H）、130/55（0）3個(gè)號(hào)型， 3～4 歲、5歲、6歲女童分別為110/50（V）、120/55（H）、130/55（O）3個(gè)號(hào)型。

d建議后期研究增加測(cè)量地區(qū)和樣本量，以提高手型特征分析和手型分類結(jié)果的覆蓋率以及普適性。

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