肥胖儿童的步态和足底压力特征研究

闫 艳

（北京体育大学，北京 100084）

肥胖儿童的步态和足底压力特征研究

闫 艳

（北京体育大学，北京 100084）

研究肥胖儿童的步态和足底压力特征，对其各个系统尤其是运动系统的正常发育有其重要作用，科学地进行运动减肥对提高生活质量、改善身心健康有重要的意义。

肥胖儿童；步态；足底压力

步态分析是利用运动生物力学测量技术对行走时人体的运动特征和受力情况进行动态的量化分析。在全球范围内，肥胖儿童青少年的人数正以惊人的速度增加，中国6～18岁儿童青少年的肥胖发生率为6%，将很快赶超欧美国家。对处于生长发育期的儿童青少年来说，体重过大会严重影响其骨骼、关节及肌肉的正常发育，而且其步态特征和平衡稳定能力与正常体重的同龄人相比也不同。

1 肥胖儿童因步态不同而造成的能量消耗差异

肥胖儿童安静时的能量消耗、基础代谢能量消耗比非肥胖儿童高，所以肥胖儿童并不存在能量代谢方面的缺陷，但目前也有观点相悖的研究报道。Katch等人的研究显示，以相同的步速行走时肥胖儿童的能量消耗高于正常儿童；随着行走速度的加快，肥胖儿童的能量消耗增加幅度大于正常儿童，这与肥胖儿童多余的脂肪有关。多余的脂肪导致在行走时上身前倾和身体重心移动幅度更大，从而消耗更多的能量。张彩霞等人对肥胖儿童和正常儿童进行了基础代谢和运动实验时的能量代谢测试，结果发现，基础代谢的能量消耗单位是KJ/h，不考虑个体差异时，肥胖儿童高于正常儿童，且有统计学意义；单位是KJ/（m2/h），考虑到个体体表面积差异时，两者之间并无差异。当扣除掉基础代谢的能量消耗后，肥胖儿童进行运动实验的能量消耗大于正常儿童。这些结果表明肥胖儿童运动时的能量消耗高于正常儿童。综合上述的研究结果认为，肥胖儿童比正常儿童运动时消耗的能量要大，可以从肥胖儿童走路不稳定、运动效率低等来解释。

2 肥胖儿童步态的运动学指标

2.1 步速、步长、步频

单位时间内行进的距离为步速。单侧足跟着地到对侧足跟着地的距离为步长。走跑过程中两腿在单位时间内交换的次数为步频。闫松华等人的研究显示，肥胖儿童的步速稍低于正常儿童，但是两者之间并无显著差异，若消除身高的影响，前者的相对步速（步速/身高）显著低于后者；肥胖儿童的平均步长大于正常儿童，但两者之间无统计学意义，相对步长（步长/身高）显著小于正常儿童；在步频上前者也明显低于后者。张晓栋和肖丹丹的研究中实验对象以自然速度行走，在消除身高的影响后，用无量纲来反映步速、步长、步频的差异。结果显示，肥胖儿童显著低于正常儿童。这些结果提示肥胖儿童为了获得更加安全稳定的步态，行走时需要降低步速和缩短步长。目前，关于肥胖儿童与正常儿童在步速、步长、步频方面的研究，用无量纲来反映差异，得出的结论是相一致的，即肥胖儿童显著低于正常儿童。

2.2 步态周期

步态周期是指从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的连续过程，分为支撑时相和摆动时相，而支撑时相又分为双支撑和单支撑时相。支撑时相的长短与步速息息相关，双支撑时相越长，表现出来的步速越慢，反之步速越快。闫松华等人的研究结果显示，肥胖儿童的双支撑时相所占百分比显著高于正常儿童，摆动时相显著低于正常儿童。双支撑时相与步速有关，双支撑时相越长，步速越慢。在本研究中还将一个步态周期按时间分为3个时期，即足跟着地时期、足支撑时期和足蹬伸时期。肥胖儿童和正常儿童相比，在足跟着地时间百分比无显著性差异，但其足支撑时间比例大于正常儿童，而足蹬伸时间比例小于正常儿童，且都具有统计学意义。这也进一步说明，肥胖儿童需要增加支撑期时间以获得身体的稳定。而其足蹬伸时间比例小，可能是肥胖儿童在脚离地阶段，膝关节屈曲角度较小，故不能获得较大的加速度，这也是其步速低的原因之一。上述结果可以解释肥胖儿童步速较慢的原因，即双支撑时相较正常儿童长以及脚离地阶段膝关节屈曲角度小。

2.3 步 宽

步宽是足行进方向上中轴线与对侧足跟内侧的距离。由于肥胖儿童行走时存在不稳定因素，所以其行走时更容易张开双腿，降低重心以增加平衡。此外，因为大腿部过多的脂肪堆积，尤其是腹股沟部的脂肪堆积，会造成步态周期中髋关节外展角度增大，内收角度减小。闫松华等人对肥胖儿童和正常儿童进行了平地自然行走时步态特征的研究表明，前者的步宽明显大于后者，且髋关节表现出的外展角度大于正常儿童，而内收角度小于正常儿童，

这正是典型的步宽较宽的髋关节角度。张洋等人对肥胖和正常儿童进行了平地常速行走时足底受力情况的测试。结果显示，两者在地面支撑反作用力上没有区别，但是肥胖儿童左右摇晃的幅度比正常儿童大。除了常速行走外，变换行走速度时，其表现出的步宽也是相同的结果，且随着行走速度的逐渐增加，这种差异也变得逐渐增大。综上所述，目前关于肥胖儿童在步宽方面的研究结论比较一致，即肥胖儿童在行走时为了获得平衡稳定的步态以及自身腹股沟部脂肪较多的原因，无论是常速走还是加速走，表现出来的步宽都比正常儿童大。

投稿日期：2016-05-13

3 肥胖儿童足底各区压力峰值

足底各区压力峰值：按照一定的方法对足底进行分区，各个区内的传感器在测试阶段内所受最大合力。足底压力测试系统将足底分为10个区：第一足趾区为T1、第二至第五足趾区为T2-5、第一跖骨区为M1、第二跖骨区为M2、第三跖骨区为M3、第四跖骨区为M4、第五跖骨区为M5、足弓区为MF、足跟内侧区为HM、足跟外侧区为HL。人体行走过程中，随着步态和步速的变化，足底各个区域内的受力情况也在发生着变化。

栾天峰的研究结果显示，足底除了M1的压强峰值相近外，其他所有区域的压强峰值都是肥胖儿童高于正常儿童，其中M2、M4、MF、HL、HM区域是显著高于正常儿童。可以看出，前脚掌、足弓、足跟处足底压强都比较大。进一步的研究结果表明，随着行走速度的不断提高，肥胖儿童足跟部所受到的压强峰值也显著增大，且有统计学意义。快走是肥胖儿童主要的减肥方法之一，但步速较快时，给足跟带来的负荷更大，因此要注意足跟部的保护。张亚强的研究表明，随着学生负重的增加，足底压力增大，并可能导致横弓下降，不利于足弓部的发育，因此日常生活和体育运动中，对于肥胖儿童要特别注意负重（如书包和举重练习），最好不要超过自身体重的10%，否则足底压力就会明显增加。综上所述，肥胖儿童足底部分区域的压力峰值显著大于正常儿童，虽然现有的研究结果在各区域的压力峰值差异上结果不尽相同，但是在MF、HM、HL区域上肥胖儿童压力峰值大于正常儿童这一结果是一致的，也就是说肥胖儿童平地自然行走时的足弓和足跟所受的压力高于正常儿童，且两者具有统计学意义。肥胖儿童足弓的负荷增大最为明显，但由于儿童正处于生长发育期，足部的骨骼及周围的肌肉韧带还没有发育成熟，且过大的体重使足部长期处于过度负重的状态，最终导致足弓塌陷，形成扁平足，因此肥胖儿童发育到成年人，扁平足发病率很高。所以，肥胖儿童日常生活和运动中注意不要选择薄底鞋，否则地面反作用力直接作用于足底，会使足底局部压力过大，长期下去会导致足部发生病变，如跟骨滑囊炎、足底筋膜炎等。足部发生病变导致的疼痛会影响到肥胖儿童的运动，运动减少，体重就会继续增加，这样就形成了恶性循环。为了避免类似恶性循环的发生，对儿童的身心健康造成更加不利的影响，建议选择儿童鞋时，优先选择跟部有气垫、鞋底相对较厚的鞋。

4 结 论

目前，关于肥胖儿童自然行走时步态特征的研究已经相对成熟，相关研究得出的结论比较一致，即肥胖儿童的相对步速、相对步长、相对步频、步宽都显著低于正常儿童，支撑时相显著高于正常儿童。足底各部压力峰值各区域也有显著性差异，但比较明确的一致性结论是足跟和内外侧足弓的压力峰值都明显高于正常儿童。所以，肥胖儿童更要注意足跟和足弓的保护，选择合适的鞋，以减少足底压力。

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[ 3 ]闫松华，谢楠，刘志成.肥胖儿童平地自然行走时的步态研究[ J ].中国运动医学杂志，2007，26（3）：286-290.

[ 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（12）：1651-1654.

[ 5 ]张洋，岳新坡，肖丹丹.肥胖儿童与正常儿童行走步态特征地面支撑反作用力的对比分析[ J ].沈阳体育学院学报，2014（4）：81-85.

[ 6 ]栾天峰，孙琳芳. 11-12岁肥胖儿童自然行走时的足底压力分布特征研究[ J ].科教导刊，2010（8）：154-155.

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G804

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1674-151X（2016）08-155-02

闫艳，硕士。研究方向：大众健身、慢性疾病运动康复。

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.16.079