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花王运用动作捕捉技术揭示幼儿行走能力发展的内在机制

花王株式会社(社长?泽田道隆)个人护理研究所与卫生研究所在较以往大幅增加研究样本数量的基础上 ， 运用动作捕捉技术 ， 对涵盖多个月龄段的97名幼儿进行了步行计量和三维立体成像行走数据的分析 。 由此获取的随着幼儿行走能力发展而不断变化的数据 ， 揭示了婴儿从行走初期骨盆前倾程度大、双脚岔开(髋关节打开)且步履蹒跚的阶段 ， 进步到骨盆前倾程度小、双脚合拢(髋关节内合)稳步行走的发育过程中 ， 各个关节的动作发生变化的时机(图1) 。
【花王运用动作捕捉技术揭示幼儿行走能力发展的内在机制】作为幼儿行走能力发展研究的重要研究成果 ， 行走动作的数据化在今后具有很高的实用价值 ， 而对于行走状态变化较大的3岁前的幼儿而言 ， 这些数据也证实了每天穿着的纸尿裤会对其行走产生影响 。
该研究成果已在日本婴儿学会第20次学术集会(于2020年9月19~20日在线召开)上发表 。
花王运用动作捕捉技术揭示幼儿行走能力发展的内在机制文章插图
图1 开始学步后 ， 幼儿的行走方式随月数增加而变化
■背景
作为婴儿用纸尿裤开发的基础研究 ， 花王长期以来致力于旨在为婴幼儿提供舒适生活的各类研究 。 其中之一即作为监测幼儿正常发育的重要指标的步行研究 。 2011年一项针对幼儿日常生活的运动量客观指标、亦即行走步数的调查显示 ， 幼儿的步行量超乎家长的想象※1 。 而2020年日本政府为防止新冠疫情扩大而宣布实施紧急事态宣言后 ， 针对幼儿进行的步数调查也证实了相较于成人 ， 幼儿的活动量受到了更大的影响※2 。
本次调查着眼于步行的质量 ， 运用动作捕捉技术 ， 不只局限于步幅等一般性步行计量指标 ， 而是结合包括骨盆和关节角度等在内的动作分析 ， 使下半身的动作如图1所示那样模型化 ， 从而阐明幼儿行走能力发展的内在机制 ， 并据此进一步探讨穿着纸尿裤对幼儿的行走产生的影响 。
该研究在十条儿童诊疗所岩崎博之医师、顺天堂大学运动健康科学研究院内藤久士教授和上海体育学院陆大江教授的指导和协力下完成 。
※1 杉浦弘子、木下博子、藤本保著《小儿在四季中的步数的调查》小儿保健研究(2012)第71卷第2号 ， 242-249
※2 2020年9月2日新闻通稿：《从日常步数调查结果看日本“紧急事态宣言”发布后幼儿的活动状况》
■ 测量方法
运用动作捕捉技术进行步行的计量(图2) 。 具体而言 ， 在幼儿身体上配置红外线反射标志 ， 通过红外线相机获取位置信息 ， 将行走状态转换为数码数据 。
花王运用动作捕捉技术揭示幼儿行走能力发展的内在机制文章插图
图2 运用动作捕捉技术进行步行计量
■ 研究成果
(1)揭示幼儿行走能力发展的内在机制
●观察对象：97名月龄在13-37个月之间、可以独立行走的幼儿
●条件：穿着日常常用的纸尿裤(未排尿的干净状态)独立行走
●计量指标：①骨盆的倾斜状况;②髋关节的打开程度;③膝盖曲度;④脚踝可动角度范围;⑤步幅;⑥足间距(左右脚之间的横向间隔);⑦身体重心摇摆状况 。
●结果：根据能够行走的月数(能独立行走起开始计算的月数) ， 将观察对象以每6个月为一个阶段分成4组进行分析 。 从起初不稳定的行走到能够稳步行走的发展过程中 ， 对上述①~⑦的各项指标在何时发生何种变化进行分析后确认 ， 各项指标并非同时发生变化 ， 而下肢关节的角度变化 ， 是自骨盆和髋关节起 ， 经膝关节 ， 最后到脚踝 ， 亦即从近身体中心向远端依次发生的(图3) 。
花王运用动作捕捉技术揭示幼儿行走能力发展的内在机制文章插图
图3 独立行走之初1-6个月时期的行走特点和第七个月之后的变化
通过指标①?⑦掌握第1~ 6个月的行走特点 ， 以此为参照显示其后各个阶段发生怎样的变化 。 可知各指标变化发生的时期各不相同 ， 行走能力依此逐步发展 。


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