河南地區學齡前兒童手型特征及分類

中圖分類號：TS941.17 文獻標志碼：A 文章編號：1673-3851（2025）07-0498-09

引用格式：，樊俊麗，王利君．河南地區學齡前兒童手型特征及分類[J」．學報（自然科學），2025，53（4） ：498-506.

Abstract： To improve the wearability and fit of children's hand products，this study took preschool children in the Henan region as the research subject and measured 27 hand dimensions of 480 children aged 3-6 years old in the Pingdingshan Area by using electronic digital calipers and soft measuring tapes. On this basis，we analyzed the characteristics of children's hand shapes using statistical methods such as analysis of variance，correlation analysis，and factor analysis. We also applied K -means cluster analysis to classify preschool children's hand shapes. The results indicated that preschool children's hand shapes can be characterized by nine size feature indicators and four morphological feature indicators. Based on size features，girls′hand shapes can be classified into small， proportionate，and wide types，and boys‘hand shapes can be classified into short and stocky types in addition to these three types. According to morphological features，boys' and girls′ hand shapes can be divided into V，H，and O types.By combining with the national standard GB/T 26159—2010 Hand Sizing System of Chinese Minors，the hand sizes of boys aged 3-4，5，and 6 can be designated as sizes 110/50（H），120/55（H），and 130/55（O）， respectively.For girls，the corresponding sizes are 110/50 （V），120/55（H），and 130/55（O）， respectively. By studying the analysis and classification of hand characteristics in preschool children， valuable insights can be provided for the design and development of children's hand-related products.

Key Words：preschool children； hand features；hand shape classification; hand size；cluster analysis

0 引言

學齡前時期是兒童智力和身體發育的關鍵階段，該階段動手能力的培養對于兒童的思維能力、認知水平與身體協調性的發展至關重要。但是，由于自我保護意識不足和動作協調性尚未完全成熟，該階段的兒童在動手操作過程中，其手部易受到傷害，這使得佩戴防護手套成為了兒童在操作活動中減少受傷風險的有效手段。而手套產品的合體性會影響手套的防護效果。如果手套太小，會導致手部血液循環不暢；如果手套太大，則不能緊密貼合手部，可能導致手部受傷。

國內外學者通常利用人體尺寸、體表角度1、圍度差、體型指數2等參數和指標進行體型特征與分類研究，且未成年人的體型特征分析多從不同地區、年齡和性別角度入手。例如，尤立等3采用身胸比、身腰比、身臀比3個體型派生變量，將江蘇地區 9～ 14周歲學齡男童體型分為矮瘦體、標準體和高壯體，并分別得到了 9～11.12～14 周歲3類體型的占比。孫磊等4運用均值和方差分析對我國北部、中部與南部三大區域 3～6 歲男童的人體尺寸參數進行了對比分析，發現北部區域男童體型較其余兩區域男童體型更高大，三大區域男童的體型在長度和圍度等項目差別明顯，但頭圍和腳口圍差別不大。史書娜等[5分析了浙江金華地區 τ～13 歲小學女生身高、胸圍、腰圍、臀圍、坐姿頸椎點高、腰圍高、臂長和總肩寬等9個部位尺寸與年齡之間的關系，并依據身高將小學女生的體型劃分為A、B和C等3類體型。現有關于手型的研究多集中于醫學領域，且多以青年為研究對象。例如，劉鵬等采用因子分析將手型分為5類，建立了中國青年醫護學生的手部仿真模型;霍勝軍等根據指寬與第一節長度的比值，將大學生手指分為纖細型、中等型和粗壯型3類；Fan等[8采用改進的標記分水嶺算法，結合“8鄰域”跟蹤算法和濾波處理，得到了浙江青年男性手部基本尺寸與手長、手寬之間的回歸方程。未成年人手長、手寬的增長與年齡增長成正比，且手長增長幅度較大，但 15～17 歲男生、 12～17 歲女生的手部發育趨于停止，其手部號型分別近似于成年男子、成年女子[9]。GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中提出了手部尺寸特征指標——手長和手寬的劃分檔差，且對 4～17 歲未成年人制定了手部號型，但缺少能夠反映手部豐滿程度的指標。手作為一個立體形態，加入能夠反映手部豐滿程度的形態特征指標更能反映手部的整體情況。GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中提出的號型未與年齡對應，然而在研究兒童手型時加入年齡指標，可以在產品設計時提供各個年齡更加完整的手部信息，提高手部產品的合體性。

本文采用接觸式測量方法，以河南平頂山地區3～6 歲學齡前兒童為研究對象，測量27項手部尺寸，從性別和年齡角度入手，運用數學統計方法分析兒童的手部特征，提取手型特征指標；在此基礎上，根據尺寸特征和形態特征指標對兒童手型進行分類，并結合現有國標號型對學齡前兒童手型進行細分，其結果以期滿足學齡前兒童合體手部產品設計與開發的需求。

1 實驗部分

1. 1 測量對象

為保證樣本的代表性與獨立性，運用隨機非重復抽樣，招募了河南平頂山地區485名 3～6 歲學齡前兒童為研究對象，并采用手工測量方法進行手部測量。由于測量和記錄過程中有數據遺漏或者錯誤，最終獲得480人有效數據，其中3、4、5、6歲各年齡段男童和女童各60人。

1.2 測量項目、要求與儀器

參考GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》GB/T5703—2023《用于技術設計的人體測量基礎項目》和GB/T16160—2017《服裝用人體測量的尺寸定義與方法》等標準，確定了包括手長、手寬和虎口中指指尖距等27項手部測量項目[10]，具體測量示意及定義分別見圖1[8和表1。

根據前人對左右手相關性的研究結果[10]，選取手部未受過傷、右手為慣用手的學齡前兒童作為測量對象。為減少測量誤差，測量時統一以手心為正面，測量長度、寬度和厚度時要求被測者手指并攏并伸直，測量圍度時要求手指伸直并張開。

測量儀器為110-803三量牌電子數顯卡尺（東莞景有模具五金有限公司）和軟皮尺（廣東三量量具有限公司）。

2兒童手型特征分析

2.1性別與年齡對兒童手型特征的影響

2.1.1 性別

相關研究表明，男生手部基本尺寸均大于女生[10-11]。為確保結果的準確性，根據GB/T26159—2010《中國未成年人手部尺寸分型》中的手部基本尺寸項目，選取手寬、手長、食指長、食指近位指節寬和食指遠位指節寬5個基本測量項目，運用SPSS22.0統計軟件進行獨立樣本 Ψ_t 檢驗，結果見表2。由表2可知：手寬、食指近位指節寬、食指遠位指節寬的方差檢驗結果sig.值均大于0.05，表明方差齊性，對應的 Ψ_tΨ_Ψ 檢驗結果中的sig.值均為0.000，說明男女童在手寬、食指近位指節寬、食指遠位指節寬上存在顯著差異；手長和食指長的方差檢驗結果sig.值均小于0.05，表明方差不齊性，但方差不相等的 χ_t 檢驗結果sig.值分別為O.009、0.027，均小于0.05，說明男女童在手長和食指長上也存在顯著差異，因此后續將男女童手型特征分開進行分析。

2.1. 2 年齡

不同年齡兒童手部尺寸項目的描述性統計和方差分析結果見表3，不同年齡段男女童手型差異顯著，相比而言，5、6歲幾童手部尺寸增長迅速， 3～4 歲兒童手部尺寸的均值都明顯小于5歲和6歲2個年齡段的尺寸均值。

2.2兒童手型特征因子及其指標

2.2.1 特征因子分析

原有測量項目較多，通過因子分析對測量項目進行降維處理，以保證在準確反映原有變量絕大部分信息的同時，簡化實驗數據。男女童手部特征因子分析結果見表4，從表中可以看出：男童提取3個因子，累積貢獻率為 76.74% ；對于女童的手部數據，提取最具代表性的4個因子，累積貢獻率達79.56% 。

學齡前男童：因子1在手寬、手腕寬、手指指節寬等寬度項目上的載荷較大，因此命名為寬度因子；因子2在手長、掌長、指長等長度項目上的載荷較大，命名為長度因子；因子3在腕圍、掌圍、手指近位指節圍等的圍度項目上的載荷較大，命名為圍度因子。

學齡前女童：因子1在指節寬、手寬等寬度項目上的載荷較大，命名為寬度因子；因子2在手長、掌長、指長等長度項目上的載荷較大，命名為長度因子；因子3在指節圍度、指節寬等圍度項目上的載荷較大，命名為圍度因子；因子4在腕圍、掌圍、手腕寬、掌厚等測量項目上的載荷較大，命名為形態因子。

2.2.2 尺寸特征指標

為進一步描述手部形態特征，參照汪東升等[12]的研究，采用權重分析法計算比較各公因子和各變量的權重，以提取各公因子的特征指標。因子貢獻率與4個因子累計貢獻率的比值即為各公因子的權重。根據因子得分系數矩陣的系數，計算各測量項目在公因子中的權重，結果如表5、6所示。

由表5、6可知：食指近位指節寬、中指長、掌圍、掌厚在各因子中的權重最大，并綜合考慮五個手指圍度與長度的形態關系，選擇中指近位指節圍尺寸表征女童手指圍度因子，因此選取這5個測量項目作為手部尺寸特征指標。此外，結合手部產品的設計需求，增加手長、手寬、腕圍與掌長這4個指標，最終共提取9個尺寸特征指標。

2.2.3 形態特征指標

單維度的尺寸無法準確描述手的整體形態，因此類比人體體型分類指標，依據手部特征因子分析結果，選取掌圍、腕圍、手寬、掌厚與手長5個與手部整體形態相關的尺寸特征指標，兩兩結合，獲得4個形態特征指標[12]，計算公式見表7。

3兒童手型分類

3.1基于尺寸特征指標的手型分類

為使分類結果能綜合體現手部長度、寬度、圍度和指節形態等特征，無需通過方差分析和相關性分析對提取的9個尺寸特征指標進行剔除。參考經驗式 （ n 為樣本容量）[13]，計算 K 值的取值范圍。男童和女童樣本群體分別為240人，最佳聚類范圍應在[2，15]，采用距離評價函數確定聚類數，用誤差平方和（Sumofsquared errors，SSE）評估聚類結果的好壞。將提取的9個手部尺寸特征指標作為聚類指標，運用 K -means聚類算法將樣本數據分為 2～15 類，不同 K 值對應的SSE如圖2所示。由圖2可知：SSE隨著 K 值的增大逐漸減小，這與分類越多，組內數據越少，組間差異越小有關；男童特征指標間的內部平方和在 K 值等于4之后變化緩慢，女童肘部圖則在 K 值等于3時出現拐點，且之后整體變化區域穩定。因此，男童手型可分為4類，各類手型樣本占比分別為 27.50% ！42.08%.10.00%.20.42% 。女童手型可分為3類，各類手型樣本占比分別為 33.75%.25.42% 40.83% 。

各類別手型的年齡分布情況如圖3所示，聚類后各類別手型的尺寸特征指標均值見表8。由圖3和表8可知：在類別1中，占比最大的是3歲男童，為 57.58% ，其次是4歲男童。因為該類手型的手長、手寬等9個控制部位尺寸均較小，所以本文命名為小巧型。在類別2中，占比最大的是5歲男童，為43.56% 。因為該類手型各部位尺寸較為適中，因此本文命名為勻稱型。在類別4中，占比最大的是6歲男童，為 73.47% ，由于該類手型各部位尺寸相較于其他類別中的尺寸均較大，因此本文命名為寬大型。類別3的樣本量最少，僅占 10.00% ，且年齡范圍分布為 3～6 歲，說明該類手型缺少普遍性，由于該類手型在手寬、食指指節寬等寬度尺寸方面與類別4的尺寸相似，在手長、掌長、中指長等長度方面的尺寸均小于類別4，在中指近位指節圍、掌圍、腕圍等圍度方面均大于類別4的尺寸，因此本文將類別3命名為短胖型。同理可將女童手型分為3類，分別為小巧型、勻稱型和寬大型，

綜上所述， 3～4.5.6 歲兒童的主要手型分別為小巧型、勻稱型和寬大型，其中男童手型比女童手型多了一類短胖型，這與學齡前男童較女童更容易肥胖[14-15]的規律相符，驗證了分類結果的可靠性。

3.2基于形態特征指標的手型分類

表9是運用單因素方差分析法得到的形態特征指標間的顯著差異性結果。由表可知：男童和女童的手掌比與掌厚間的顯著性分別為0.72、0.48，手腕比與掌圍間的顯著性分別為0.69、0.17，均大于0.05，表明手掌比與掌厚、手腕比與掌圍之間無顯著差異性。根據聚類變量的要求[16-17]，需要剔除手掌比和手腕比兩個形態特征指標進行聚類分析，以保證分類結果的準確性；根據統計學聚類變量之間相關性不宜高[18的要求，進一步對男女童掌腕圍差和手橫矢徑比作相關性分析，得到男、女童兩形態特征指標間的相關系數分別為0.13、0.09，遠小于0.50，滿足統計學要求。因此，本文選取掌腕圍差和手橫矢徑比作為聚類分析的形態特征指標。

以掌腕圍差和手橫矢徑比為聚類變量，可將手部形態分為3類（見圖4）。第一類：手掌偏薄，掌腕圍差較大，整體瘦小，可定義為V型，在 3～4 歲兒童中的占比較大；第二類：整體勻稱，胖瘦適中，定義為H型，在 3～6 歲男童和女童中占比均較大，分別為 43.75%.54.17% ，表明男、女童手型整體上偏勻稱；第三類：手掌寬大，手部整體較豐滿，定義為O型，該類手型在6歲兒童中的分布較多。

依據聚類結果中各類手型的樣本均值和標準差可得到各特征指標的初始取值范圍。以均值為依據，等距向兩側進行范圍劃分，并根據實際需求對男女童各類手型對應的掌腕圍差和手橫矢徑比范圍進行適當調整，以此作為手部形態分類的判別標準，結果見表10和表11。

3.3 結合國標號型的手型分類

手作為一個三維形態，由正面尺寸和側面形態組成，而國標號型是關于手長和手寬的平面尺寸，無法反映手部整體形態。在國標號型基礎上加入能夠表現手部側面形態的手型類別，形成“國標號型十手型”的分類方法，則更能符合兒童手部產品設計和穿戴的要求。以國標號型 120/55 為例，滿足手長范圍115～125mm 且手寬范圍 52.5～57.5mm 的 3～4 歲男童人數，與該年齡段總男童人數的比值，是號型120/55 在 3～4 歲男童中的覆蓋率。本文的男女童手部尺寸在國標號型 110/50.120/55 和 130/55 中均有分布，因此選取 110/50，120/55，130/55 作為3～6 歲男女童手部號型。表12是各類國標號型和手型在不同年齡段的分布情況。由表12可知：110／50（H）、120/55（H）、130/55（O）在 3～4.5.6 歲男童中的分布最多，覆蓋率分別為 68.33%.48.33% 60.00% ;110/50（V）、120/55（H）、130/55（O）在3～4.5，6 歲女童中的分布最多，覆蓋率分別為54.39%.55.00%.66.67% ，建議將110/50（H）和110/50（V）分別作為 3～4 歲男、女童的號型中間體，將 120/55（H） 和130/55（O）分別作為5歲和6歲男、女童的號型中間體。

4結論

本文測量了480名河南平頂山地區學齡前兒童手部尺寸，通過相關分析、方差分析、因子分析、聚類分析等數學統計方法對樣本數據進行分析，得出以

下結論：

a）提取了男童3個手部特征因子（長度因子、寬度因子和圍度因子）和女童4個手部特征因子（長度因子、寬度因子、圍度因子和形態因子），根據各部位尺寸在特征因子中所占的權重，得到中指長、掌厚、中指近位指節圍、食指近位指節寬、掌圍、手長、手寬、腕圍和掌長9個尺寸特征指標，以及掌腕圍差、手橫矢徑比、手掌比與手腕比4個形態特征指標。

b）依據尺寸特征指標，可將學齡前男童手型劃分為小巧型、勻稱型、短胖型、寬大型4類，女童手型劃分為小巧型、勻稱型、寬大型3類。并且， 3～4 歲兒童手型主要為小巧型，5歲主要為勻稱型，6歲主要為寬大型。

c）依據形態特征指標，學齡前兒童手型分為V型、H型和O型，并得到了各類手型的掌腕圍差和手橫矢徑比取值范圍。結合兒童手部國標號型， 3～ 4歲、5歲、6歲男童可以分別制定為 110/50（H） 、120/55（H）、130/55（0）3個號型， 3～4 歲、5歲、6歲女童分別為110/50（V）、120/55（H）、130/55（O）3個號型。

d建議后期研究增加測量地區和樣本量，以提高手型特征分析和手型分類結果的覆蓋率以及普適性。

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（責任編輯：張會巍）