太极拳与健步走对老年人行走稳定性影响的比较研究

姜 娟

（沈阳体育学院武术学院，辽宁沈阳 110102）

◂民族传统体育学

太极拳与健步走对老年人行走稳定性影响的比较研究

姜 娟

（沈阳体育学院武术学院，辽宁沈阳 110102）

运用三维摄像法、图像解析法和数理统计法，对常年分别从事太极拳和健步走运动的男性老年人常速行走的相关指标进行研究，进而比较太极拳与健步走运动对老年人行走稳定性的影响。结果:太极拳组老年人与健步走组老年人在常速行走过程中的步长、步幅、步速、步频、步态周期，以及人体重心在一个步态周期各时相的前后、上下、左右移动的速度方面不存在显著的统计学差异;但太极拳组老年人的髋关节、踝关节活动幅度要明显好于健步走组老年人。结论:太极拳运动对老年人行走时摆动腿抬高的幅度，踝关节背屈能力的保持方面好于健步走运动。

太极拳;健步走;步态生物力学参数;关节角度

老年人的身体健康已经成为很多国家和政府特别关注的焦点。中国有句俗语“人老腿先老”，这句话可以理解为，人到老年，因运动系统和平衡功能的退行性变化等因素而引起的老年人下肢功能的减退。因步态稳定性降低而引发的跌倒正在成为影响老年人健康的主要问题之一，因为跌倒不仅会使老年人产生恐惧和焦虑，诱发疾病，而且还会造成脑部损伤、软组织损伤、骨折等并发症。

太极拳和健步走运动由于具有舒缓、平稳、运动强度可控、安全性较高、不受场地限制等优点而为老年人所青睐。太极拳与健步走都是非常注重下肢锻炼的运动项目，对老年人的行走稳定性的衰退均能够起到延缓的作用。然而，太极拳与健步走对老年人行走稳定性的影响是否有所不同，究竟哪一个运动更适合于老年人等却少有研究。基于此，运用三维摄像法和图像解析法对日常分别以太极拳和健步走为锻炼方式，在年龄、身高、体重、锻炼年限无显著差异以及日常生活环境、生活习惯类似的两组男性老年人进行了常速行走步态的分析，比较太极拳与健步走对老年人行走稳定性的影响，为太极拳与健步走运动更好地延缓老年人行走稳定性的衰退，维持老年人的平衡能力，减少跌倒的几率，提高老年人的生活质量以及减少医疗开支等找寻更佳的运动方式。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过问卷调查与访谈，确定了沈阳市和平区南十社区阳春园太极拳健身辅导站习练太极拳男性老年人10名和经常在阳春园内进行健步走运动的男性老年人（以下称健步走组）10名（表1）为受试者，两组老年人除有规律地参加太极拳和健步走运动外无其他规律性的锻炼活动，无中枢神经问题以致影响平衡能力和步态特征，并且近3个月以来未服用对中枢神经产生影响的药物，无髋、膝、踝关节疾病。两组受试者的文化程度相当，生活环境、生活方式类似。

表1 研究对象简况（N=20）

1.2 研究方法

1.2.1 三维摄像法 在步行通道周围架设2台摄像机（SONY），1台在受试者的正前方8.54米处，1台在受试者的正左侧面8.96米处，2台摄像机主光轴成90°同步拍摄，频率50Hz，平滑系数取10，同时记录受试者常速步行图像。具体步骤为，向受试者说明测试目的与方法，使其充分理解并合作;要求受试者穿轻便运动鞋，按平时习惯自然行走;粘贴标志点;先拍受试者静止站立位图像，然后拍摄自然行走图像。

1.2.2 图像解析法 运用爱捷解析系统（APAS）对图像进行解析，从拍摄的视频中，通过寻找图像同步点剪切每个受试者行走过程中的一个完整的步态周期，先对框架的8根杆上面的25个点进行标定，然后再标定受试者图片，即对剪辑好的每位受试者的一个步态周期的正面和侧面画面，总计2 600余张图片中受试者的左右侧足、踝、髋、肩、肘、腕、手等16个部位以及1个标志点进行打点标定，再通过数据转换将打点标定的两个二维数据文件转化合成为三维文件，然后通过数据平滑和过滤，得到需要的数据，依据相关计算方法转换成位移、角度、速度等运动学指标，最后将数据导出。

1.2.3 数理统计法 运用SPSS 17.0统计软件对所得数据进行统计处理，结果以均数±标准差表示，组间样本采用独立样本t检验，以P＜0.05为差异显著性水平，以P＜0.01为差异非常显著性水平，数据统一保留到小数点后两位。

2 结果与分析

正常步行并不需要思考，然而步行的控制十分复杂，包括中枢命令、身体平衡和协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动［1］。步态是人类步行的行为特征。步态是指人在步行运动过程中的姿态，步态受到人体解剖结构、生理功能、运动控制能力和心理状态等多种因素的影响［2］。步态与年龄有关，随着年龄的增长，平衡功能下降，下肢肌肉的机能性衰退，步态的相关指标都会发生非良性变化，从而影响老年人在正常行走过程中的稳定性，尤其是在步行过程中遇到非正常情况时，老年人跌倒连带发生其他病变（如骨折）的几率明显多于年轻人。一般来讲，老年人步态的运动学特征表现为髋关节的过伸度减小、膝关节屈曲度增大和踝关节背伸度增大、环屈曲度减小，腿前伸足着地时踝跖屈、屈膝等动作缓慢，双支撑时间加长，从而导致步长变短、步速减慢，足上抬高度降低、踝关节稳定性减弱等等，所以，老年人在行走时，一般较为普遍地表现出“拖拉”或“蹭着走”的现象［3］。

2.1 两组老年人步态生物力学参数比较

人的步态，不仅可以从侧面反映出人的某些生理特征，还可以对下肢、关节、肌肉和韧带的正常度做出客观的评价。步态的时间和空间参数包括步长、步幅、步速、步频、步态周期、步态时相等。行走时左右足跟或足趾之间的纵间距离称为步长。从表2可以看出，两组老年人在常速行走过程中，太极拳组的平均步长是72.31cm，健步走组的平均步长是70.50cm。从结果来看，太极拳组的步长要稍稍大于健步组，但经独立样本T检验后发现（P=0.65，P＞0.05），两组步长不存在显著性差异。步幅为同一侧足跟或足趾间两次着地之间的距离。太极拳组步幅均值为144.63cm，健步走组步幅均值141.00cm，独立样本T检验结果P=0.65，表明两组老年人在步幅上的差异不显著。步速是指步行的平均速度。在评定步态的参数中，步速是一个常用的评价指标，可以较好地反映被测试者行走功能的变化，简单、实用，且有较好的信度和敏感性［4］。步频是指单位时间内所行进的步数。步态周期是指行走时，从一侧足跟着地起到该侧足跟再次着地为止所用的时间［5］。通过对太极拳组和健步走组的步速、步频、步态周期3个指标测试数据的独立样本T检验（P=0.91、P=0.84、P=0.83，P ＞0.05）表明，太极拳组老年人与健步走组老年人在步速、步频、步态周期方面不存在显著性差异。

表2 两组老年人步态生物力学参数对照（N=20）

根据腿部动作的特征，在一个步态周期中，可以分为支撑阶段和摆动阶段［1］，分别称为站立相和摆动相。支撑阶段包括5个环节，依次为足跟着地、足掌着地、支撑中期、足跟离地、足趾离地。摆动阶段则包括2个环节，即经加速期至摆动中期，再经减速期终止于足跟着地。支撑时间的长短与行走速度密切相关，速度越快，站立所占的时间越短［6］。为了进行较为深入的分析，本研究又进一步对两组老年人步态周期不同阶段的时间及所占百分比进行了比较（表3）。从表3中以可以看出，太极拳组老年人站立相的平均时间是0.69s，占一个步态周期的67.65%。健步走组老年人站立相的平均时间是0.70s，占一个步态周期的67.55%，通过对两组老年人站立相的平均时间及所占百分比的均值进行T检验发现（P=0.67、P=0.96，P＞0.05），不存在显著的统计学差异。从摆动相来看，太极拳组摆动相的时间均值为0.34s，健步走组摆动相的时间均值为0.35s，分别占一个步态周期的33.15%和33.68%，经独立样本 T检验P=0.89（P＞0.05），差异不显著。由此可知，太极拳组与健步走老年人在步态周期的支撑时间和摆动时间方面均不存在显著性差异。

表3 两组老年人步态周期阶段对照（N=20）

2.2 两组老年人行走时下肢关节角度参数的对比

人在步行时，最显著的运动是髋、膝、踝关节的屈和伸。行走时，两下肢的各关节在矢状面上的角度变化是步态分析的重要参数［2］。髋关节角度值反映腿向前摆动过程中，大腿与躯干之间的夹角，值越小表明大腿抬得越高;膝关节角度值反映行走中大小腿折叠的程度，值越小说明大小腿折叠越大;踝关节角度值反映行走中脚背抬起的程度，值越小表明脚背抬起越大［7］。本研究获取了两组老年人一个步态周期中的左脚着地、左脚离地、右脚着地、右脚离地时相的左右髋、膝、踝关节的角度进行比较。从表4～7中可以看出，太极拳组和健步走组老年人在左脚着地时相、左脚离地时相、右脚着地时相、右脚离地时相的左右踝、膝、髋关节的角度呈现出一定的规律性。左脚着地时，太极拳组老年人的左踝、右髋关节角度均值分别为106.7°、81.04°，健步走组老年人左踝、右髋关节角度均值分别为117.34°、86.44°，经统计学检验发现两组数据呈现显著性差异（P＜0.05）。左脚离地时，太极拳组老年人右踝、左髋94.86°、160.07°，健步走组老年人右踝、左髋关节角度均值分别为99.06°、172.68°，经独立样本T检验表明，两组数据具有显著性差异（P＜0.05）。右脚着地时，太极拳组老年人右踝、左髋关节角度均值分别为113.74°、82.50°，健步走组老年人右踝、左髋关节角度分别为关节角度均值分别为121.02°、89.6°，经统计学检验发现两组数据呈现显著性差异（P＜0.05）。右脚离地时，太极拳组老年人的左踝、右髋关节角度均值分别为89.18°、158.26°，健步走组老年人的左踝、右髋关节角度均值分别为96.85°、170.89°，经独立样本T检验表明，两组数据具有显著性差异（P＜0.05）。两组老年人的左右膝关节在各时相的角度均无显著性差异（P＞0.05）。

通过对太极拳组和健步走组老年人的左右脚着地、离地4个时相的踝、膝、髋关节角度的比较，可以看出，太极拳组老年人的踝、髋关节在左右脚着地、离地4个时相的角度均明显小于健步走组老年人。上述结果表明，太极拳组老年人在行走的过程中，大腿抬起的高度，脚背抬起的程度要明显优于健步走组老年人。两组受试者膝关节角度在各时相的比较说明，太极拳组和健步走组老年人在行走过程中，大小腿折叠的程度基本相同。

表4 两组老年人左脚着地时相各关节角度对照（N=20）

表5 两组老年人左脚离地时相各关节角度对照（N=20）

表7 两组老年人右脚离地时相各关节角度对照（N=20）

2.3 两组老年人行走时重心移动速度比较

人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。行走时人体重心不仅在前后方向，而且在垂直方向、左右方向上不断改变着位置和速度，其中，身体重心在前后方向、垂直方向的速度变化与各关节及其活动肌的力学状况有密切关系［8］。在常速行走等直线运动中，人体重心的位置及变化速度最小，在快速直线行走、常速弧线行走以及慢跑等运动中，人体重心变化的位置及速度都要比常速行走时的幅度要大，在人体体位姿势发生较大变化的情况下，重心变化的范围就会更加明显，甚至有时还会超出人体。人体重心的变化幅度对于人的正常站立、行走以及各种运动都至关重要，当重心幅度变化过大时，人就容易失去平衡，如果中枢神经系统反应滞后，或运动系统的协同运动不足，不能及时地将人体重心调整回到原范围内或重新建立平衡，很有可能因为不能及时恢复平衡而出现跌倒的现象。因本文研究的是老年人平地常速行走的状态，不涉及人体重心幅度移动过大的现象，所以对两组受试者重心移动幅度没做对照。再者，人体重心变化的速度对人体维持自身的稳定也有较大的影响。重心变化速度越快，表明重心移动越剧烈，相对来说维持平衡的难度就更大。为此，本研究对两组老年人的身体重心在各个时相的速度变化情况进行了对比。从表8来看，在常态行走过程中，太极拳组和健步走组老年人的人体重心在左脚着地时相、左脚离地时相、右脚着地时相、右脚离地时相的前后、上下、左右的移动速度均不存在显著性差异，P值在0.10～0.46之间（P＞0.05），即太极拳组与健步走组老年人在常态行走时的身体重心移动速度基本一致。

表8 两组老年人左、右脚着地、离地时相的重心速度对照*（N=20）

2.4 两组老年人测试结果差异的原因分析

通过上述对太极拳组和健步走组老年人常速行走时的步态生物力学参数，各时相的髋、膝、踝关节角度，以及人体重心在各时相的移动速度的比较可以看出，两组受试者在步长、步幅、步速、步频、步态周期，各时相的膝关节角度，人体重心的前后、上下、左右移动的速度方面均无统计学差异，表明太极拳运动和健步走运动对于老年人常态行走时的上述指标的影响基本一致。但两组受试者在常态行走各时相的髋、踝关节角度却呈现出显著的统计学差异，具体为，左脚着地、离地时相的左踝、右髋，右踝、左髋关节角度，右脚着地、离地时相的右踝、左髋，左踝、右髋关节角度，并且太极拳组上述关节角度明显小于健步走组老年人，这与太极拳、健步走运动方法的不同有很大关系。

太极拳和健步走均是尤其强调下肢运动的项目，但在技术特点上却有所不同。健步走的技术特点是上体自然直立、两臂自然下垂、挺胸、抬头、两眼平视，一腿屈膝前摆下压，小腿顺势前摆，以足踵着地，向前滚动缓冲至身体重心移至前足掌，当身体重心移过前足掌后开始后蹬，两腿交替重复，两臂自然前后摆动［9］。在健步走过程中，不要求过分屈膝以明显降低人体的重心，不要求有明显的单腿支撑体重的时相，因此，健步走这种双脚负重行为，使得关节部位承受压力不大，但经常行走能够增强人体下肢的肌力和关节、韧带的柔韧性，尤其通过不断地抬腿过程，使得髋关节和膝关节得到持续的刺激，活动的幅度得到加强，有利于维持下肢关节的灵活性及稳固性［1］。

太极拳是一种轻灵、柔和、缓慢的拳术［10］，在行拳过程中要求上体自然中正、含胸拔背、眼随手动，在屈膝以降低重心的状态中，两下肢要历经单独、共同、再单独支撑体重的过程，上肢随同做出相应动作。在太极拳运动中，人的单腿负载体重的时间要比人在正常行走时单腿支撑体重的时间要长。太极拳的这种动作方法在速度上远不及健身走，但由于太极拳运动中特别强调在人体重心降低的前提条件下，单腿较长时间地承载身体的重量，因此，缓慢的太极拳练法中也有较大的运动量。腿部在太极拳的走势中时时负重，这对于腿部肌肉力量尤其是股四头肌和小腿三头肌力量的增强，膝、踝关节承受能力的提高等要强于健步走运动。

在太极拳练习时，由于人体重心的降低，下肢在比健步走过程中承载较大负荷的同时，还要带领足部离地前行。太极拳家们强调“腰似车轴”［11］，即在步法变换过程中，要求以腰先微微左右转动，带动股骨近端较大幅度的上下、左右、前后运动，进而再带动下肢近端、远端的更大幅度的协同运动。以一个完整的太极步法为例，由开立步起，两腿微屈，右脚外撇;腰微左转，左髋向上、左、下转动，重心前移，带动左脚前行踏实，右髋、膝要充分伸展，成左弓步;重心后移，左髋继续左转，带动左脚外撇，重心前移，右髋向左、上、下转动，带动右膝、右踝向左脚处前行，然后，右髋向右、上、下转动，带动右脚前行踏实，左髋、膝要充分伸展，成右弓步。在这个过程中，因为人体重心处于较低的状态，人的髋关节的动作幅度要明显大于健步走运动，否则将难以使下肢完成动作。不仅如此，在太极步法中，由于需要有重心后移的过渡动作，就使得髋关节活动的频次明显多于健步走运动，而且重心后移，对髋关节上下活动幅度的增大具有明显的作用，加之成弓步时，要求后腿髋、膝充分伸展，又进一步增大了髋关节的活动幅度。在常速行走过程中，人体下肢的髋关节同样也在进行着屈、伸、内收和外展的动作，在太极拳的全部动作中，髋关节在前进的路线上进行着要比正常行走时的频次要多、幅度、负荷要大的屈、伸、内收和外展动作。上述可能就是太极拳组老年人的髋关节在各时相的角度均明显小于健步走组老年人，即太极拳组老年人髋关节上抬的高度要明显好于健步走组老年人的缘由。

太极行拳过程中，下肢足部的左旋右转、外展和内扣、提起和下落等，极为有利地活动了踝部关节，再者，足部落地的一般顺序是（跟步、退步、侧行步、碾步、插步等除外），足尖由自然下垂变为上翘，然后足跟—脚掌—脚趾依次落地。足跟首先着地，踝前方肌肉保持稍长时间的背屈，接着发生缓速的跖屈，起制动调节作用的小腿三头肌收缩、股四头肌进行缓慢的退让收缩，控制重心的移动。太极拳的动作速度比正常行走时的速度要慢，人体重心比正常行走时的重心要低，而且在太极走架的绝大部分动作中，非支撑腿落地时一定要脚跟先落地，脚背上翘，然后再慢慢过渡到脚掌、脚趾，并且落地要轻，而不能如同人在正常行走时，在摆动腿的脚落地前，人体重心已经明显前移，而且脚跟着地到脚趾着地的过程较快，尤其是一些老年人，甚至表现出整个脚底几乎同时平行落地的现象，而这在太极拳练习的过程中是绝对不允许的。这可能就是太极拳组老年人在行走各时相踝关节角度小于健步走组老年人，即习练太极拳的老年人的踝背屈的能力要好于健步走组老年人的原因所在。

3 结论

1）太极拳组老年人与健步走组老年人在常速行走过程中的步态生物力学参数（步长、步幅、步速、步频、步态周期）测试结果的比较中不存在显著的统计学差异，表明太极拳运动与健步走运动对于老年人的步态生物力学指标的影响效果基本相近。

2）对太极拳组与健步走组老年人常速行走时下肢各关节角度参数的对比表明，太极拳组老年人的髋关节、踝关节活动幅度要明显好于健步走组老年人，即太极拳运动对老年人行走时摆动腿抬高的幅度，踝关节背屈能力的保持方面要好于健步走运动。

3）在步态各时相，太极拳组老年人与健步走组老年人的人体重心在前后、上下、左右移动的速度无显著性统计学差异，表明太极拳运动与健步走运动对于老年人重心移动速度的影响基本一致。

［1］钱竞光，宋雅伟.步行动作的生物力学原理及其步态分析［J］.南京体育学院学报（自然科学版），2006（4）:1－8.

［2］赵 芳，周兴龙.老年人站立及行走稳定性的生物力学研究［J］.北京体育大学学报，2003，26（2）:188 －191.

［3］伍 勰，陆爱云.健康老年人常速行走的步态分析［J］.上海体育学院学报，2000，24（5）:52 －55.

［4］胡雪艳，恽晓平，郭忠武.正常成人步态特征研究［J］.中国康复理论与实践，2006，12（10）:855 －857.

［5］闫红光，娄彦涛.运动生物力学研究方法的评述［J］.沈阳体育学院学报，2007，26（2）:71 －73.

［6］孙志勇.基于人体运动生理特性的乘客流量统计系统的研究与实现［D］.重庆:重庆大学，2006:56－58.

［7］肖美痕.老年人常速行走与快速行走特征的生物力学分析［D］.北京:北京体育大学，2004:38.

［8］刘 蓉.基于步态加速度的步态分析研究［J］.传感技术学报，2009（6）:893－896.

［9］胡金平.对体育运动健身走的现状研究与建议［J］.山东教育学院学报，2003（5）:101－103.

［10］《中国武术教程》编写委员会.中国武术教程（上册）［M］.北京:人民体育出版社，2003:16.

［11］（清）王宗岳，等.太极拳谱［M］.北京:人民体育出版社，2004:95.

Effects of Taijiquan and Vigorous Walking on Walking Stability of the Elderly

JIANG Juan
（Wushu School，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China）

By the method of three－dimensional camera technology，video analysis and statistics to compare the relative indexes of normal walking between the elderly who take part in Taijiquan and vigorous walking every year.Results:the step length，stride，speed，frequency，period and the moving speed of the body center of gravity along the front and rear，up and down，left and right during the different phases hadn’t significant difference between Taijiquan and the vigorous walking groups.Taijiquan groups were better than vigorous walking groups at the range of hip and ankle joint.Conclusion:Taijiquan was better than vigorous walking to keep the raising range of leg and the ability of ankle dorsiflex for the elderly.

Taijiquan;vigorous walking;gait biomechanical parameter;joint angle

G852.11

A

1004－0560（2012）04－0122－04

2012－03－14;

2012－04－13

2011年辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划（WJQ2011048）。

姜 娟（1973－），女，副教授，博士，主要研究方向为太极拳健身文化、民族民间体育文化与教育。

责任编辑:乔艳春