青年男性倒走与正走的步态对比研究①

杨帆 娄婧婧

（广州市体育科学研究所 广东广州 510000）

青年男性倒走与正走的步态对比研究①

杨帆 娄婧婧

（广州市体育科学研究所 广东广州 510000）

本文采用Zebris足底压力测试系统，运用生物力学的方法和手段，对48名无腿部疾病的青年男性进行倒、正走的动力学步态特征研究。本研究总结归纳倒、正走曲线特征和特点，对比分析倒、正走步态参数，建立了青年男性自然步速下倒、正走动力学参数模型。旨在揭示正走和倒走步态不同特征，为倒走这种健身手段提供生物力学依据和实践指导。

青年男性 倒走 步态

近年，有学者从动作控制观点出发，将背向行走作为正向行走的逆运动，发现2种行走模式下，髋、裸关节角运动规律非常相似但时相反转[1]。步态是人体步行时的姿态，是躯干与肢体共同参与的有节律的活动[2]，正常的步态具有稳定性、周期性和节律性以及个体差异性［3]。现在越来越多的人把倒走作为一种健身手段，认为作为反序运动的倒走能达到强身健体的作用，另外关于倒走步态特征、健身理论依据的研究较少。因此，本文采用运动生物力学的手段与方法，通过对青年男性正走、倒走的动力学步态特征进行比较分析，旨在揭示正走和倒走的不同特征，为倒走健身方式提供理论依据和实践指导。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过INfoot足三维扫描系统排除高足弓和扁平足的测试者，通过问卷调查的方法了解测试者腿部疾病情况。最后选取符合标准的男生48人，测试者身体基本情况见表1。

表1 受试者身体基本情况(±s)

表1 受试者身体基本情况(±s)

性别 年龄 人数(位) 身高(cm) 体重(kg)男 22.3±2.4148 173.64±6.4865.32±8.13

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

本实验采用Zebris FDM-System平板式足底压力测试系统和FDM分析系统，对受试者进行步态数据采集和分析。

1.2.2 体育统计学方法

使用SPSS17.0、Excel进行数据整理和分析。图形图表选用Excel软件进行处理制作。

1.2.3 文献资料法

查阅了国内外正走与倒走步态方面的文献资料，为本研究提供理论基础。资料来源：中国知网、百度文库和谷歌学术等数据库。

2 研究结果

2.1 足底垂直地面反力曲线

图1 倒走与正走左、右脚地面反作用力-时间曲线

通过FDM测试系统得到垂直地面反弹力。图1为正走与倒走时一个单步左、右脚的足底压力随时间变化的曲线。倒走曲线分别代表脚尖着地到足跟离地时的足底总的压力变化，正走曲线代表脚跟着地到脚尖离地力-时间曲线。曲线不仅反映在形状上，同时体现在时间特征上，倒走从脚尖接触地面的一瞬间，压力迅速上升，首先呈现了第一个波峰，然后压力下降，形成了一个波谷，接着压力再度上升，呈现第二个更大的波峰后转入下降，整个过程大体形成一个双峰曲线。倒走曲线和正走曲线形状大体相同。根据人类步行时的特点，根据zebris足底压力测试系统定义把支撑相分为3个阶段：承重期、单支撑期和摆动前期（足前掌的推离期）。图1中的倒走曲线第一峰对应脚尖着地，而第二峰对应的是脚跟的推离；正走曲线第一峰对应脚跟着地，而第二个峰对应的是脚尖的推离。从图1可知，倒走脚尖着地瞬间就达到了较大的压力值，而正走足跟着地则以相对较长的时间达到较大的压力值，这是倒走容易发生摔跤的主要原因之一。

2.2 峰值、低谷值比较

从表2中可以看出，倒走左、右脚第一峰值约为体重1.38～1.39倍，第二峰值约为体重的1.05倍，低谷值大概为体重的0.89倍；正走左、右脚第一峰值约为体重1.15～1.16倍，第二峰值约为体重的1.18～1.19倍，低谷值大概为体重的0.83～0.84倍。倒走第一峰值、波谷值大于正走，但倒走第二峰值比正走小，倒走触地瞬间地面垂直反作用力比正走大。正走第一峰值和第二峰值相差较小，而倒走相差较大。足着地时，倒走的缓冲能力小于正走，可能是人体的重心靠近身体的前侧，要移动身体倒走重心转移更加急促，所以就会出现倒走第一峰值大于正走。倒走的双峰分别是由于足尖触地冲击力和足跟蹬地反力形成的，由于足部形态结构原因，足跟蹬地反力数值不会太大，因此倒走第二峰值小于第一峰值。

表2 归一化后的地面反弹力峰值、波谷

表3 峰值出现的时间(±s)

表3 峰值出现的时间(±s)

注：* P＜0.05，同种行走姿势同侧脚比较；#P＜0.05，不同行走姿势同侧脚的比较。

倒走 正走第一峰值(%) left 16.38±2.1515.65±2.47低谷(%) left 29.20±1.9430.20±2.54第二峰值(%) left 46.15±11.5547.65±1.73第一峰值(%) right 16.70±1.9615.33±2.01低谷 right 30.32±5.2229.17±2.55第二峰值 right 45.08±10.5647.20±1.24

2.3 峰值、低谷值出现时间

进一步，算出第一峰值、第二峰值以及低谷值出现的时间，用步态周期作为参考量，见表3。

从表3可知，倒走左、右脚地面反弹力在整个步态周期的16.38%、16.7%达到第一峰值。倒走左、右脚地面反弹力在步态周期的46.158%、45.08%时出现第二峰值。倒走左、右脚地面反弹力出现低谷值时机为步态周期的29.20%、30.32%。倒走和正走第一峰值、低谷值、第二峰值均出现在步态周期单脚支撑期期内。双脚支撑面积大、单脚支撑面积小，这提示我们采用倒走锻炼方式，单脚支撑阶段容易发生摔倒、蹩脚等现象，需要引起注意。

通过表3计算得出，倒走第一个峰值到低谷值出现的时间间隔占步态周期13%，正走第一个峰值到低谷值出现的时间间隔占步态周期15%左右，并且倒走和正走跨步时间没有显著性差异。倒走比正走第一个峰值到低谷值出现的时间间隔要短。第一个波峰到波谷出现的时间间隔可以反应缓冲时间的长短，即反映足跟（脚尖）着地到小腿三头肌制动调节到踝关节跖屈过程的变化特征[4]，由此可知倒走缓冲时间小于正走。

3 结论

(1)在自然步速下，青年男性倒走曲线和正走曲线呈现出两个峰值和一个低谷值的特点。倒走脚尖着地比正走足跟着地更短的时间达到了较大的压力值。

(2)在自然步速下，青年男性倒走的第一峰值大于第二峰值，正走的第一峰值小于第二峰值，正走的第一峰值和第二峰值相差较大，正走的第一峰值和第二峰值相差较小。倒走第一峰值、低谷值比正走要大，第二峰值比正走的要小。

(3)在自然步速下，倒走和正走第一峰值、低谷值、第二峰值均出现在步态周期单脚支撑期内。倒走较正走第一个峰值到低谷值出现的时间间隔要小，说明倒走缓冲时间短于正走。

[1]R.Gresso，L Binanchi F.Lacquaniti Motor patterns for human gait backward versus forward locomotion[J].Gait and Posture，2008(28)：456-460.

[2](美)Frankel V H， Nordin M.骨骼系统的生物力学基础[M].戴克戎，译.上海：学林出版社，1985：117-182.

[3]陆明刚，宋启敏.步态参数的测试[J].上海大学学报：自然科学版，1998，4(1)：87-91.

[4]张晓栋，肖丹丹.肥胖儿童与正常儿童行走步态特征的运动学分析[J].北京体育大学学报，2008，31(12)：1652-1654.

G804.21

A

2095-2813(2017)10(a)-0229-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.28.229

广州市科技创新委员会科技惠民专项项目（2014Y2-00145）。