1～6岁健康儿童行走步态特征

摘 要 ：随着身体发育情况的变化,幼儿在不同年龄阶段会呈现出不同的行走步态特征.为了指明正常幼儿步态发展的基本特征,为幼儿身体锻炼和患病幼儿的步态诊断以及治疗提供定量依据.通过运动解析方法获得幼儿不同年龄阶段步态特征变化的运动学数据,研究结果发现：3岁以前支撑期较长,单腿支撑时间比成人短,随着月龄增加单腿支撑时间呈增加趋势；2岁以前幼儿的双足支撑期远大于成人10%的水平,5岁左右双足支撑时间与成人接近；1岁半以前,髋、膝、踝关节没有明显的缓冲和蹬伸特征,幼儿的步态基本以全脚掌着地为主；2岁以后,步态开始稳健,髋、膝关节参与缓冲和蹬伸,3岁以后踝关节开始积极的参与缓冲和蹬伸.

关 键 词 ：幼儿；步态；运动学分析

中图分类号：G804.63

文献标识码：A

文章编号：1007—3612（2012）07—0066—05

幼儿随着身体发育情况的变化,在不同年龄阶段会呈现出不同的行走步态特征,而且与成人行走步态存在非常大的差异.国外步态研究从18世纪中期发展迄今,研究侧重于儿童步态的时一空参数分析,缺乏整个步态周期中关节角度的变化情况分析.而国内的研究着重描述大动作发展的规律上,研究较大儿童的足底压力特征分析,或是研究脑瘫患儿的步态特征.在对正常幼儿的步态特征进行运动学分析时.缺乏对幼儿行走的步态特征变化情况的详细描述.本研究的目的就是要指明我国幼儿在不同年龄阶段步态特征的变化情况,了解正常幼儿的步态与成人步态之间的差异、幼儿步态达到成熟的时间以及影响幼儿步态成熟的因素,为教育者进行科学的训练提供有益的参考,提高幼儿的身体素质,也为患病幼儿步态诊断和治疗提供定量的依据.

1.研究对象与方法

1.1 研究对象实验于2009年12月-2010年6月分别在沈阳某早教中心和沈阳某幼儿园进行了图象采集,研究对象年龄为1～6岁（表1）.

1.2 研究方法采用沈阳体育学院冬季运动项目技术诊断与机能评定重点实验室二台Sony摄像机（采样频率为50Hz）对幼儿正常步速行走动作进行正面和侧面的拍摄.两台摄像机主光轴夹角接近90°,两台摄像机高度均为0.8m,选用长宽各1m标尺作为比例尺进行摄像机标定.侧面摄像机用于对动作进行阶段划分,并获得研究对象关节角度变化等指标,正面摄像机用于获取步向角和步宽数据,标定误差<0.5mm.运用DVracker运动图象解析系统对实验视频进行解析,设定分析的物理量.人体模型选取松井秀治15环节模型,总计21个跟踪点计算人体重心.测量数据采用五点平滑法进行处理.采用SPSS13.0统计学软件包处理数据,数据用（X±S）表示,两组间比较用独立样本检验,P<0.05为差异具有显著性意义,P<0.01为差异非常显著.

2.结果与分析

2.1 正常步态过程描述行走过程中,从一侧脚跟着地开始到该脚跟再次着地构成1个步态周期.对指定的下肢而言,1个步态周期的活动可分为支撑时相和摆动时相.支撑时相又分为脚跟着地、趾着地、支撑中期、脚跟离地、蹬离期和趾离地诸动作阶段.摆动时相分为加速期、摆动期和减速期.成人常速行走时,支撑时相约占整个步态周期的60%～65%.一只腿离开地面的时期为单支撑期.当一侧下肢进入支撑时相时,另侧下肢尚未离地,两下肢同时负重称为双支撑期.随着年龄的增长,单、双支撑时相占步态周期的比例也随之变化.不同性别和身高的人,其支撑时相和摆动时相所占的比例无明显差异.

2.2 时间参数从表2可以看出行走周期半岁和一岁间隔的差异不具有统计学意义,3岁同1岁的差异具有统计学意义,4岁以后差异更加显著.1岁左右年龄段的幼儿行走周期较其他5组小,其他5组的周期变化不大,基本稳定在0.4s,但他们还是小于成人周期水平,这是由于幼儿学会行走初期,身体稳定性、协调性较差,导致周期短、步频快.

从表2可以看出幼儿3岁前支撑期占周期比例约为63%,稍大于成人水平,而3岁后这个比例稳定在60%,与成人水平基本一致.3岁以前支撑期较长,单腿支撑时间比成人短,单足支撑比率是指单足支撑时间在整个步态周期中所占的比例,是以能够反映步态成熟的重要参数.随着月龄的增加单腿支撑时间呈增加趋势.这是因为幼儿运动系统功能不够发达,肌肉力量、稳定性、协调性、姿势控制能力较差.

同时,从表2可以看出,3岁以前幼儿的双足支撑期远大于成人10%的水平,5岁左右双足支撑时间与成人接近.这与国外研究较一致.这正是由于幼儿运动系统、自身姿势调节功能不够强大,迫使幼儿减少单足支撑；增加双足支撑,增加支撑面,提高行走的稳定性的需要.

2.3 空间参数

2.3.1 髋关节角度变化步行时,下肢三大关节的规律性运动变化,髋、膝、踝三大关节由近端带动远端运动,这是正常步态的必要部分.从差隔半岁的统计学检验结果看,髋关节着地瞬间角度差异除一岁和一岁半之间差异具有统计学意义外,其它半岁之间差异不具有统计学意义.2岁以后幼儿年龄差隔1岁和2岁对髋关节着地角度的影响也不具有统计学意义.3～6岁时着地瞬间髋关节角度差异具有统计学意义.缓冲结束时髋关节角度再两岁半以后出现显著性差异.

从表3可以看出,幼儿行走过程步态特征变化出现两个时期,2岁以前,在缓冲和蹬伸阶段髋关节角度增加,分析原因主要是幼儿在此时期,缓冲和蹬伸能力很弱,着地到蹬伸阶段主要是大腿带动小腿运动,没有明显的缓冲和蹬伸特征.到2岁半以后到3岁之间,从着地阶段起,髋角开始进增大减小小再增大再减小这样一个周期性过程,髋关节肌群开始初步具有缓冲能力.到4岁半以后,髋关节做屈曲缓冲的动作才开始明显.说明幼儿在行走过程髋关节的运动模式在接近5岁时达到接近成人的模式,即摆动期髋关节从最大值减小到最小值：然后摆动腿着地,进入支撑过程,支撑腿经过了初始触地期、支撑缓冲期、支撑中期和支撑末期,然后髋关节从最小值增大,髋关节缓冲阶段角度变化小于10°,蹬伸阶段角度变化范围小于20°. 2.3.2 膝关节角度变化 从表4可以看出,刚刚学会行走的幼儿,在着地缓冲阶段膝关节没有明显的弯曲,而且数值有增大趋势.说明膝关节屈肌群的缓冲能力在刚刚学会走路的几个月内还没有形成,1岁半左右到2岁之间,膝关节开始参与缓冲活动,但屈曲角度不大,差异不具有统计学意义.这与幼儿在此时期的肌肉力量和协调性发育不足有关.缓冲能力弱,蹬伸能力也同样表现为弱势,由于周期短,稳定性差,摆动期短,导致膝关节不能充分伸展.

2岁半以后,膝关节缓冲结束角度值出项明显统计学差异,说明2岁半以后,膝关节负重能力增强,膝关节角度先减小后增大,在支撑中期身体中线与地面垂直,膝关节负重达到最大值,膝关节角度不大,约为162°.2岁半以后,膝关节缓冲能力有所增强,同2岁时数据具有统计学差异,缓冲阶段膝关节角度变稳定化在15°左右.到5岁以后膝关节缓冲值同2岁半时差异已经非常明显,膝关节缓冲能力基本达到稳定状态.蹬伸开始于身体过中线后膝关节随髋后蹬,角度逐渐增大,2岁以前由于缓冲不充分所以导致膝关节在蹬伸阶段未达到最大伸展.到2岁以后幼儿蹬伸时膝关节角度基本可以充分伸展,同时收腿时膝关节屈曲程度也增加,此时膝关节在收腿时的最小角度已具有明显的统计学差异,到5岁时收腿基本已经很充分,这有利于腿的加速前摆和蹬伸.膝关节在步行支撑阶段有屈伸运动,在脚趾着地和脚趾离地时膝关节处于伸直状态,而在单腿支撑阶段膝关节轻微弯曲,这有利于蹬伸阶段大腿肌群的用力,又可以降低重心波动.

2.3.3 踝关节角度变化 从表5可以看出,两岁同一岁的数据差异具有统计学意义,两岁以前幼儿踝关节并没有明显的缓冲,尤其是在刚学会走路时,幼儿的步态基本以全脚掌着地为主,蹬伸作用也很弱.两岁以后,步态开始稳健,表现为脚跟先着地,然后逐渐过渡为全脚掌着地.支撑期由于身体重心前移,重心位于纵轴即支撑中期,踝关节垂直,然后减小,在支撑期末达到最小值.在支撑阶段踝关节从脚跟着地时背屈,到脚趾离地时脚跖屈,用来增加腿长,并有利于缓冲着地时的阻力,增加离地时的蹬伸力量.

3岁以后同1岁和2岁时比着地和缓冲角度都具有显著性差异,踝关节开始积极的参与缓冲和蹬伸,到4岁后踝关节缓冲开始稳定,缓冲阶段角度变化在10-15°左右,蹬伸阶段踝关节变化幅度10～20°.

2.3.4 步向角 步向角又称足偏角,是指平地行走时脚与步行方向中线所成的角,正常人约为15°,左右脚分别计算.这个角度是由大腿骨颈部的前屈和小腿胫骨扭曲使下肢关节外旋所造成的,如果大腿骨颈和小腿胫骨扭曲异常,步向角就会产生明显的变化.从图1可以看出,随着年龄增长步向角有增加趋势,但1～6岁幼儿的步向角均小于成人水平,这可能与幼儿发育状况有关.

2.3.5 步宽人们在行走时,两侧足内侧弓之间的距离成为步宽,正常约为5—8cm.步宽是衡量横行稳定性的一个重要因素.当人体稳定性下降或肢体患病出项稳定性障碍时,步宽增大以增大支撑面,增加身体的稳定性.从图2可以看出,随着年龄增长步宽减小并趋于稳定,约为10cm,大于成人水平.这是由于幼儿稳定性差,不得不增大步宽,增大支撑面,维持重心稳定.

2.3.6 步频步频指每分钟迈出的步数,正常一般在90～125步/min.幼儿由于稳定性差,步频较快,从图3可以看出,1～6岁幼儿步频在130以上,随着年龄增长有略微降低趋势.幼儿的快速步态,是导致幼儿步行磕倒损伤的重要因素.所以幼儿步行初期和发展期,一定要注意看护和锻炼,减少磕倒和绊倒的几率.

2.3.7 重心重心的上下浮动,反映出行走时身体起伏情况,从能量守恒的观点来看,重心浮动越小,机体耗能越少,身体产生的能量就能更多的用于前行的机械能.从图4可以看出,1～6岁时,随着年龄增长,虽然身高在增长,但重心起伏依然减小,这说明随着年龄增长,步态发展成熟,重心起伏减小,克服重力做功减小,行走更“省劲”.

2.3.8 步长和步长身高比步长是指一侧足着地至对侧足着地的平均距离,步长随年龄、身高差异较大.步长身高比则很好的克服了身高的影响,用于分析步态的步长情况.从图5可以看出幼儿4岁后步长身高比明显增大,约为55%,接近成人水平.

3.结论

1）3岁以前支撑期较长,单腿支撑时间比成人短,随着月龄的增加单腿支撑时间呈增加趋势.2岁以前幼儿的双足支撑期远大于成人10%的水平,5岁左右双足支撑时间与成人接近.

2）2岁半到3岁之间,髋角开始参与缓冲,2岁半以后,髋关节做屈曲缓冲的动作开始明显,接近5岁时髋关节的运动模式在行走过程中接近成人的模式.

3）1岁半以前,膝、踝关节没有明显的缓冲和蹬伸特征,幼儿的步态基本以全脚掌着地为主.2岁以后,步态开始稳健,膝关节参与缓冲和蹬伸.3岁以后踝关节开始积极的参与缓冲和蹬伸.

4）2岁以前由于缓冲不充分所以导致膝关节在蹬伸阶段未达到最大伸展.到2岁以后幼儿蹬伸时膝关节角度基本可以充分伸展,同时收腿时膝关节屈曲程度也增加,这有利于腿的加速前摆和蹬伸.

5）1～6岁幼儿随着年龄增长,重心起伏变小,步频降低,步幅增大,随着年龄增长步宽减小并趋于稳定,约为10cm,但仍大于成人水平.