中学生步态特征研究

王丰收

（庄浪县第一中学，甘肃 平凉 744600）

体质是人体的质量，体质的好坏是学生通过有规律、长期的进行运动所获得。脚是承担人体运动的器官。人类从四肢爬行到双脚站立，到行走，再到跑跳，行走时的步态的特征自然存在。脚部受力的部位和压力大小、脚底各部位触觉信息对外的反馈，对人体运动时行为控制以及限制身体平衡产生巨大的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

中学生步态特征。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过知网、万方等数据库，用“步态分析”“少年步态研究”等关键词检索相应文献资料， 通过阅读和整理文献资料，为本研究提供理论依据。1.2.2 实验法 本文实验对象为庄浪县第一中学、南湖中学、阳川中学、朱店中学初中二年级男生。对选取各学校初中二年级男生70名，共计280人，平均体重为 41 20.56kg，年龄为 11 1.5 岁，正常体重标准为18≤BMI≤23.9，占总学生人数的80%；超重标准24.0＜BMI≤27.9，占受试学生人数的20%。所选实验对象身体健康，机能处于正常运转，跑跳不受限制，均无腿脚残疾或畸形，无任何神经异常与骨骼肌肉系统疾病，无对运动产生限制的疾病。2016年9—12月在庄浪一中体育馆，用2台摄像机（拍摄频率为50 Hz）以正常步速前进，上体保持直立，两腿用力一致，无情绪及身体状态等因素影响，进行正面和侧面的拍摄。2台摄像机主光轴互相保持垂直，约90o角度，两台摄像机高度设置均为0.8m左右，能拍摄到人体全部。选用长1.1m标志物为参照物，按此比例尺成为摄像机标定。正面摄像机主要用于拍摄步向角，达到获取步向角数据的所有参数，标定设置误差＜0.5 mm。根据拍摄的影像资料分析，数据采集与影像分析采用配套计算机软件F-ScanMobile，测试时所有学生赤脚通过实验通道，以个人平常步态自然行走，应用测量学原理测量分析过程将脚底分为10个大小不同区域：脚弓、脚跟内侧、第1趾骨、第2～5趾骨及第1、2、3、4、5跖骨和脚跟外侧。

1.2.3 数理统计法 根据运动学图像分析原理，采用运动解析系统对实验影像资料进行解释与分析，设定常规的运动数据分析参数。应用21个跟踪点通过人体模型计算人体重心。测量后处理获取280名学生的步向角参数数据采用五点平滑法进行分析处理。脚底压力、冲量、接触面积等参数的数据应用Footscan数据参数导出。

利用SPSS软件分别进行均数t检验，单因素方差分析， 运动步态图像、spearman相关分析，footscan软件采集的数据等运用逐步回归法进行统计学分析与讨论。

2 结果与分析

2.1 左、右脚10分区的压力、冲量特点

正常人走路时着地与用力顺序依次是：脚跟→脚弓→跖骨→趾骨→整个脚步着地。脚底压力是指人体行走时人体重量对地的作用力使地面对人体的反作用力。研究表明，参加测试的同学自然直线行走时，脚底不同部分所处的10个分区的压力存在较大差异（P＜0.05）。两脚各个部位最大承受压力的部位为脚跟部，脚后内、外侧。研究表明，脚底区域压力变化是人体的重心移动使人体重量作用于脚底的作用力改变而形成的。脚弓的压力随着人体年龄的增大，因脚弓的弯曲度增大使之承受人体的压力减退。研究表明，体形以及不同脚形的脚底对脚底的十个区域压力的改变是具有显著性差异。实验通过对所有测试者正常脚底不同压力区域的比较分析，纠正不合理的走姿，获得比较准确合理的行走步态数据，为今后进一步研究提供理论基础。

由脚底冲量均值实验研究：参加测试者左右脚底各个分区冲量除第1趾骨、脚跟内侧差异不显著（P＞0.05），其余8个区域均具有明显差异（P＜0.05）。人体脚底10个区域受冲量最大部位分别是脚跟内、外侧。本研究表明中学生期间步态的特征对今后步态的稳定性具有积极的促进作用。中学生脚弓受承受的冲量接近脚跟。对肥胖中学生脚底大量研究分析获得；因为肥胖导致人体重心偏低，体重向人体双脚内测靠拢，因此脚底所受冲量最大的部位是脚跟内侧，说明中学生的脚底冲量值与体重和体形有很大的关联，不会随着自身体重的增加而改变自己的冲量的大小，对冲量所承受的脚底区域是不会发生改变的。本文研究认为，因为人体在跑步时因重心靠前，前脚掌着地，后脚跟部位与地面接触较少，因此跑步可以改变脚底冲量受力的部位，使得脚底受冲量大的部位得到适当的缓冲与休息。

2.2 左、右脚的步向角特点

正常人步向角约为0～15度，脚尖向内形成的步向角为负，脚尖向外形成的步向角为正。体重与步向角关联性研究可知：体重在35～40kg的测试同学左、右脚步向角具有不显著性（P＞0.05），两者之间关联性不强。因为体重对人体行走时产生向下的压力，因此能改变两脚的步向角角度，体重越轻者两脚的步向角越小，但两脚的角度不一定相同，一般是左脚＞右脚，最大步向角角度为11.4。、最小角度为9.95。。这说明中学生的步向角比正常人步向角度要偏小。步向角因受双腿的限制，改变腿形就能改变步向角，因此步向脚是具有很强的可塑性，这也为纠正八字脚提供了可靠的纠正方法。

2.3 体重与脚的压力、冲量、接触面积、步向角单因素方差分析

不同体重的单因素方差分析：（1）体重与脚底冲量，体重越大，脚底各个区域着地面越大，对地面的压力就越大。实验证明肥胖人群均大于正常人群脚底各区域所受地面反作用力的冲量。说明体重偏重者的脚底所带来的冲量要比正常人要大得多。（2）体重越大脚底各区域接触面积大而且对地面的耐受力加重，因此接触面也随着增大而改变脚底的承重面。体重较大者因为脚底各区域要承担更多体重对其的压力，因此脚的尺寸和脚与承受压力支持面的接触面积比正常体形的人更大。（3）研究发现，体重越大，行走时的步向角因受体重压力对地面作用于人体的影响也逐渐增大。由于受到较重的压力，体重偏重者容易形成外“八”字脚、内“八”字脚或者外偏脚步态。因为体重较大的测试者在正常行走时，身体重心靠后，受力面积不均，重心高低浮动，导致在横向的平衡性比前向较差，因此，体重越大者在行走时，为了保持身体平衡处于正常运转状态，使通过脚的外展来扩大脚底承重面积，以增强身体行走过程中重心点始终保持与行走时一致，使身体动态平衡性。（4）地面对身体的反作用力使脚底压力、行走时步向角、作用于地面的作用力对脚底冲量、脚底各区域接触面积等各研究部位与人体的体重具有显著性差异（P＜0.05）。脚底所承受的压力等于重心垂直于地面的应力与地面接触面积二者的商，因此，体重对脚底作用于地面对人体的反作用力在不同区域的压力具有很大的相关性，体重决定脚底各接触面所受压力。脚底各部位所承受身体的压力之和与体重的大小有明显正相关（r=0.732，P＜0.01），脚底各部位压力之和给身体的反作用力是促进人体向前行驶动力所在。

3 结论与建议

3.1 中学生行走时脚底对地面作用力的反作用力于人体对地面压力承受部位、人体对地面的作用力、脚底与地面的接触面积和行走时双脚的步向角等各个不同因素，对身体成长发育及骨骼增长有明显的影响，尤其在很大程度上影响了中学生向成人过度时的体形发展及完善。

3.2 中学生在行走过程时，左、右脚的脚底各区域作用于地面对人体的反作用力带来的压力分布由于受到自身体型及行走时姿态的限制，在没有特别有意限制或故意改变等各因素的影响的情况下，中学生行走时的步态很大程度上已经接近成年人，因此行走时压力主要集中在脚跟部向脚掌部过度。

3.3 体重与脚底各区域对地面的压力具有明显的相关性。左、右脚的冲量与腿型有很大的相关性，正常腿形行走时，人体重心靠后，因此对脚底的压力分布在脚底跟部，对脚踝和膝关节有很大影响；X形腿行走时，压力集中在脚跟内侧，体重越大对脚踝内侧损伤越厉害，对膝关节内侧的损伤也很大；O形腿行走时，压力主要集中在脚掌外侧，体重越大对膝关节内侧损伤越严重。体重与脚底冲量具有显著相关。

3.4 建议所有中小学在体育课中筛查行走异常的同学，进行专门性矫正训练，特别是行走或跑步时动作行为的规范，借用器械对异形腿的辅助矫正。采用常规性、正确性、长期性、任务性和负重性以及给予很大程度的条件性的制度等多重方法，使中学生快乐、健康的正常成长。

[1] Morag E， Cavanagh PR. Structural and functional predictors of regional peak pressures under the foot during walking[J].Journal of biomechanics，1999（32）：359-370.

[2] Gravante G Russo 13l Pomara Eeta1.Comparison of groundreaction forces Between obese and control young.Adults during quiet standingon a bar opodometric platform[J].Clin Biomech，2003（18）：780-782.

[3] 张德荣 .山东某大学 46 名学生脚底压力及脚健康状况分析 [J].中国学校卫生，2009，30（7）：608-610.

[4] 李艳霞 .肥胖青年平地自然行走时脚底压力分析与步态特征[J].中国组织工程研究与临床康复，2012，12（15）：2870-2871.

[5] 叶松 .大学生慢跑时脚底压力的动态分布特征 [J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13（46）：9109-9110.

[6] 魏东凌 .扁平脚与正常脚举重运动员脚底压力分布对照研究[J].中国运动医学杂志，2013，32（2）：112-114

[7] 栾天峰 .11-12 岁正常儿童与肥胖儿童步行时脚底压力分布特征[J].北京体育大学学报，2011，34（6）：68-70.