楊帆 婁婧婧

（廣州市體育科學(xué)研究所 廣東廣州 510000）

青年男性倒走與正走的步態(tài)對比研究①

楊帆 婁婧婧

（廣州市體育科學(xué)研究所 廣東廣州 510000）

本文采用Zebris足底壓力測試系統(tǒng)，運(yùn)用生物力學(xué)的方法和手段，對48名無腿部疾病的青年男性進(jìn)行倒、正走的動力學(xué)步態(tài)特征研究。本研究總結(jié)歸納倒、正走曲線特征和特點(diǎn)，對比分析倒、正走步態(tài)參數(shù)，建立了青年男性自然步速下倒、正走動力學(xué)參數(shù)模型。旨在揭示正走和倒走步態(tài)不同特征，為倒走這種健身手段提供生物力學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

青年男性 倒走 步態(tài)

近年，有學(xué)者從動作控制觀點(diǎn)出發(fā)，將背向行走作為正向行走的逆運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)2種行走模式下，髖、裸關(guān)節(jié)角運(yùn)動規(guī)律非常相似但時(shí)相反轉(zhuǎn)[1]。步態(tài)是人體步行時(shí)的姿態(tài)，是軀干與肢體共同參與的有節(jié)律的活動[2]，正常的步態(tài)具有穩(wěn)定性、周期性和節(jié)律性以及個(gè)體差異性［3]?，F(xiàn)在越來越多的人把倒走作為一種健身手段，認(rèn)為作為反序運(yùn)動的倒走能達(dá)到強(qiáng)身健體的作用，另外關(guān)于倒走步態(tài)特征、健身理論依據(jù)的研究較少。因此，本文采用運(yùn)動生物力學(xué)的手段與方法，通過對青年男性正走、倒走的動力學(xué)步態(tài)特征進(jìn)行比較分析，旨在揭示正走和倒走的不同特征，為倒走健身方式提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

通過INfoot足三維掃描系統(tǒng)排除高足弓和扁平足的測試者，通過問卷調(diào)查的方法了解測試者腿部疾病情況。最后選取符合標(biāo)準(zhǔn)的男生48人，測試者身體基本情況見表1。

表1 受試者身體基本情況(±s)

表1 受試者身體基本情況(±s)

性別 年齡 人數(shù)(位) 身高(cm) 體重(kg)男 22.3±2.4148 173.64±6.4865.32±8.13

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法

本實(shí)驗(yàn)采用Zebris FDM-System平板式足底壓力測試系統(tǒng)和FDM分析系統(tǒng)，對受試者進(jìn)行步態(tài)數(shù)據(jù)采集和分析。

1.2.2 體育統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS17.0、Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。圖形圖表選用Excel軟件進(jìn)行處理制作。

1.2.3 文獻(xiàn)資料法

查閱了國內(nèi)外正走與倒走步態(tài)方面的文獻(xiàn)資料，為本研究提供理論基礎(chǔ)。資料來源：中國知網(wǎng)、百度文庫和谷歌學(xué)術(shù)等數(shù)據(jù)庫。

2 研究結(jié)果

2.1 足底垂直地面反力曲線

圖1 倒走與正走左、右腳地面反作用力-時(shí)間曲線

通過FDM測試系統(tǒng)得到垂直地面反彈力。圖1為正走與倒走時(shí)一個(gè)單步左、右腳的足底壓力隨時(shí)間變化的曲線。倒走曲線分別代表腳尖著地到足跟離地時(shí)的足底總的壓力變化，正走曲線代表腳跟著地到腳尖離地力-時(shí)間曲線。曲線不僅反映在形狀上，同時(shí)體現(xiàn)在時(shí)間特征上，倒走從腳尖接觸地面的一瞬間，壓力迅速上升，首先呈現(xiàn)了第一個(gè)波峰，然后壓力下降，形成了一個(gè)波谷，接著壓力再度上升，呈現(xiàn)第二個(gè)更大的波峰后轉(zhuǎn)入下降，整個(gè)過程大體形成一個(gè)雙峰曲線。倒走曲線和正走曲線形狀大體相同。根據(jù)人類步行時(shí)的特點(diǎn)，根據(jù)zebris足底壓力測試系統(tǒng)定義把支撐相分為3個(gè)階段：承重期、單支撐期和擺動前期（足前掌的推離期）。圖1中的倒走曲線第一峰對應(yīng)腳尖著地，而第二峰對應(yīng)的是腳跟的推離；正走曲線第一峰對應(yīng)腳跟著地，而第二個(gè)峰對應(yīng)的是腳尖的推離。從圖1可知，倒走腳尖著地瞬間就達(dá)到了較大的壓力值，而正走足跟著地則以相對較長的時(shí)間達(dá)到較大的壓力值，這是倒走容易發(fā)生摔跤的主要原因之一。

2.2 峰值、低谷值比較

從表2中可以看出，倒走左、右腳第一峰值約為體重1.38～1.39倍，第二峰值約為體重的1.05倍，低谷值大概為體重的0.89倍；正走左、右腳第一峰值約為體重1.15～1.16倍，第二峰值約為體重的1.18～1.19倍，低谷值大概為體重的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，倒走觸地瞬間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較小，而倒走相差較大。足著地時(shí)，倒走的緩沖能力小于正走，可能是人體的重心靠近身體的前側(cè)，要移動身體倒走重心轉(zhuǎn)移更加急促，所以就會出現(xiàn)倒走第一峰值大于正走。倒走的雙峰分別是由于足尖觸地沖擊力和足跟蹬地反力形成的，由于足部形態(tài)結(jié)構(gòu)原因，足跟蹬地反力數(shù)值不會太大，因此倒走第二峰值小于第一峰值。

表2 歸一化后的地面反彈力峰值、波谷

表3 峰值出現(xiàn)的時(shí)間(±s)

表3 峰值出現(xiàn)的時(shí)間(±s)

注：* P＜0.05，同種行走姿勢同側(cè)腳比較；#P＜0.05，不同行走姿勢同側(cè)腳的比較。

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、低谷值出現(xiàn)時(shí)間

進(jìn)一步，算出第一峰值、第二峰值以及低谷值出現(xiàn)的時(shí)間，用步態(tài)周期作為參考量，見表3。

從表3可知，倒走左、右腳地面反彈力在整個(gè)步態(tài)周期的16.38%、16.7%達(dá)到第一峰值。倒走左、右腳地面反彈力在步態(tài)周期的46.158%、45.08%時(shí)出現(xiàn)第二峰值。倒走左、右腳地面反彈力出現(xiàn)低谷值時(shí)機(jī)為步態(tài)周期的29.20%、30.32%。倒走和正走第一峰值、低谷值、第二峰值均出現(xiàn)在步態(tài)周期單腳支撐期期內(nèi)。雙腳支撐面積大、單腳支撐面積小，這提示我們采用倒走鍛煉方式，單腳支撐階段容易發(fā)生摔倒、蹩腳等現(xiàn)象，需要引起注意。

通過表3計(jì)算得出，倒走第一個(gè)峰值到低谷值出現(xiàn)的時(shí)間間隔占步態(tài)周期13%，正走第一個(gè)峰值到低谷值出現(xiàn)的時(shí)間間隔占步態(tài)周期15%左右，并且倒走和正走跨步時(shí)間沒有顯著性差異。倒走比正走第一個(gè)峰值到低谷值出現(xiàn)的時(shí)間間隔要短。第一個(gè)波峰到波谷出現(xiàn)的時(shí)間間隔可以反應(yīng)緩沖時(shí)間的長短，即反映足跟（腳尖）著地到小腿三頭肌制動調(diào)節(jié)到踝關(guān)節(jié)跖屈過程的變化特征[4]，由此可知倒走緩沖時(shí)間小于正走。

3 結(jié)論

(1)在自然步速下，青年男性倒走曲線和正走曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰值和一個(gè)低谷值的特點(diǎn)。倒走腳尖著地比正走足跟著地更短的時(shí)間達(dá)到了較大的壓力值。

(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較大，正走的第一峰值和第二峰值相差較小。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、第二峰值均出現(xiàn)在步態(tài)周期單腳支撐期內(nèi)。倒走較正走第一個(gè)峰值到低谷值出現(xiàn)的時(shí)間間隔要小，說明倒走緩沖時(shí)間短于正走。

[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.骨骼系統(tǒng)的生物力學(xué)基礎(chǔ)[M].戴克戎，譯.上海：學(xué)林出版社，1985：117-182.

[3]陸明剛，宋啟敏.步態(tài)參數(shù)的測試[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1998，4(1)：87-91.

[4]張曉棟，肖丹丹.肥胖兒童與正常兒童行走步態(tài)特征的運(yùn)動學(xué)分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31(12)：1652-1654.

G804.21

A

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

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.28.229

廣州市科技創(chuàng)新委員會科技惠民專項(xiàng)項(xiàng)目（2014Y2-00145）。