步态生物力学
步态分析方法
步态分析方法步态分析是生物力学领域里的一个特殊分支学科，是一个新兴的跨学科的研究领域，是一门综合多种学科的当代生物医学的一项高新技术。
步态分析实际上就是利用生物力学，运动学，人体生理学，人体解剖学，生物工程学，计算机学，电子学，精密机械工程学，自动化控制学及数字图像处理技术等多种跨学科知识，对人体行走的功能状态进行对比分析的一种生物力学的方法。
一、步态分析方法步态分析的方法包括录像分析、三维步态分析、力台分析。
录像分析中又包括定性分析和半定量分析，而三维步态分析和和力台分析为定量分析，需要使用高科技专用设备。
下面我们先介绍步态的定性分析。
二、定性分析（一）概述定性分析通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合以往的临床经验来认识异常步态的特征，对步态进行定性分析是目前临床中最常用的手段。
了解病史和体检有助于诊断和鉴别诊断。
1. 了解病史通过了解病情，可以获知有关疼痛、肌无力、关节不稳等方面的主诉，了解既往有关神经系统疾患或骨关节疾患病史等2. 体检体检包括与行走动作有关的身体各部位（特别是下肢）的肌力、关节活动度、肌张力、本体感觉以及周围神经检查。
体检有助于对步态障碍的发生原因进行鉴别诊断3. 观察步态（1 ）观察内容：步态的总体情况识别步行周期的时相与分期特点观察身体各部位的情况（2 ）观察方法确定观察角度观察具体步态的形成步态目测观察表的内容（二）定性分析的优缺点优点：不需要昂贵的设计，评价快速方便。
缺点：结果具有一定的主观性，与观察者的观察技术水平和临床经验有着直接关系。
检查者难以准确的在短时间内完成多部位、多环节的分析，由于属定性分析，不能够进行量化，所以不利于进行学术交流。
（三）注意事项观察场地内光线要充足，检查时被检查者应尽量少穿衣服，以便于观察患者的真实表现。
依次观察某一个关节在站立相和迈步相各个环节中的表现，并按照踝、膝、髋、骨盆和躯干等顺序逐一进行观察，为了减少病人的观察时间，我们应采用录像分析法，这样可以反复播放病人的行走情况，便于细致观察。
人体行走时步态的生物力学研究进展
!"#$%& 于 ’()) 年估算踝关节力在 *+,( - . 倍体重之 ［(］ 对单肢负重期踝关节力进行了测 间。汤荣光等 定， 测 得 在 单 肢 负 重 期 踝 关 节 力 出 现 最 大 值， 约 /+.) 倍体重。因此可以确定人体踝关节力约 为 , 倍体重。比较男、 女性踝关节力， 经检验无显著性差
［’.］ 伤残程度 。根据行走时髋、 膝、 踝关节角度变化
! 1 " 1 # 身体重心的加速度 行走时人体重心不仅在水平方向， 而且在垂直 方向上不断改变着位置和速度。其中身体重心在垂 直方向的速度变化与各关节及其活动肌肉的力学状 况有密切关系。例如， 分析一侧膝关节在行走期间 的关节内力时， 需要分析膝关节以上身体各部分重 心的位置和加速度变化， 有关的参数值是进行下肢 膝关节受力分析时必不可少的基础数据 # #1$ 步态生物力学研究的应用 功能评定 步态的生物力学研究是运动功能测量的重要组 成部分， 它以生物体的移动状态为研究对象， 测量参 数具有自主控制成分。根据步态分析所得的运动 学、 步态时间—距离参数以及动力学参数可以推测 步行的对称性和圆滑性。根据重心位移和力作用点 轨迹可以判断其稳定性和波动性。根据步速、 步频、 步行持续距离可判断其速度、 节奏和持久性。 周有礼等
［’(］ 进一步的指导治疗方案 。根据步态的生物力学
通过对妊娠妇女步态的动力学分
析， 建立适合孕妇动作的步态分析模式， 为妊娠妇女 步态研究提供功能评定依据， 但无具体评价指标。 伍勰等
［,］
认为老年人常速行走步态的各参数指
标均反映了老年人运动机能的退化， 特别是膝关节 的股四头肌和小腿三头肌机能衰退明显， 老年人应 注意这两处运动能力的练习。 人体在站立和行走时的平衡能力， 可以藉人体 重心的摆动幅度和频率反映出来。经测定， 在黑暗 环境或视力下降时， 老年人行走时的平衡能力明显 低于青年人
三围步态分析基本介绍
三围步态分析基本介绍步态就是人行走的姿态，与人体的解剖结构、生理功能、运动控制能力及心理状态等因素有关。
步态可以从一个侧面反映人体的病变特征。
步态分析是运动生物力学的重要研究内容,广泛用于人类的疾病诊断和康复效果评价。
通过步态分析，可以帮助医生科学地进行病因分析和病情诊断、疗效评定、指导病人行走训练。
1、步态分析的生物力学参数包括运动学参数、动力学参数、肌电活动参数和能量参数。
步态周期、步长和步频(步速)是步态的基本运动学参数;常用的动力学参数主要有地面反作用力(地反力)和足底压力分布;肌电活动参数主要为步行过程中下肢各肌肉的电活动，通过表面电极、针电极和线电极等记录步行时有关肌肉的电活动，在临床中多采用表面电极;能量参数包括能量代谢参数和机械能消耗参数。
能量代谢参数是指步行中的能量代谢，可以在步态分析过程中同时用气体分析仪测量及分析气体中含氧量的变化，以此来计算步行中的能量消耗量，用以衡量步行效率，但不能查明行走时具体的异常机制;机械能消耗参数可以应用动能、势能及其转换技术来计算在一个步态周期中身体不同部位的能量消耗(产能及耗能)，可查明行走异常时耗能高的特定部位和特定时期，有助于研究步态异常机制，选择恰当的治疗方法。
2、步态测试方法步态测试方法分为:定性分析法(目测步态分析法)和定量分析法(仪器分析法)。
现在多为定量分析方法，它是借助器械或专门设备来观察行走步态。
步态分析系统分为二维(2D)和三维(3D)步态分析系统。
目前，国际上比较先进的三维步态分析系统通常包括以下四部分:①-组带有红外线发射源的红外线摄像机，在同一空间但分布在不同位置，以及能够粘贴在待测部位(--般为关节部位)的红外反光标记点，可以用来测量人体运动时的空间位置变化。
②测力台，用以测量行走时地面反作用力的变化。
③肌电遥测系统，用以观察动态肌电图。
④计算机及其外围设备，可调控以上三组装置同步运行并对观察结果进行分析处理。
这种三维步态分析系统可以提供时空参数、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数、能量参数以及图形，有利于进行深入细致的研究，做出全面的评价。
08级运动生物力学讲稿(第五章 5)
向，步长越大，大腿在髋关节的旋外就越明显。
由摆动腿脚跟着地开始，通过踝、膝、髋关节逐渐弯曲缓冲地面给人体的冲力，踝、膝、髋关节的伸肌完成离心收缩以使冲力慢慢减小。
当冲力下降至足够小时，屈曲停止。
下肢各关节的伸肌有一个等长收缩期，此后转入触力在水平、前后方向受力较小，且基本对称。
上坡行走时，步行者的重心需适当前移，上体前倾，这种前倾调节主要发生在踝关节和髋关节。
有利于臀大肌工作使髋关节伸。
其不利因素是使步长下降和背部伸肌工作的增加。
当走步上楼时，应以全脚掌着地，因为在脚下坡行走时，腰椎部位和踝关节提供了向后倾斜，使重心落在支撑面之步行者的自身努力主要是控制重力的影响。
髋关节伸肌、腿前部伸肌群做离心收缩以控制身体的平衡，通常导致下坡走（二）跑的生物力学特征：、运动学特征：（1）人体整体的运动学—跑速：决定跑速的因素是步长和步频，要增加跑速，必须增加其一或两个因素均增加。
步长主要取决于腿的长度和腿部肌肉的爆发力及髋关节的柔韧性；步频主要取决于肌肉的收缩速度和中枢系统的灵活性以及神经肌肉的协调。
后蹬阶段地面给人体的摩擦力（可理解为地面反作用力的地面反作用力的大小主要与跑步者蹬伸用力的大小和方向以及摆动腿的摆动和手臂摆动的加速度大小（摆动腿和手臂的有效摆动可增加地面的反作用力）等有关。
同时地面反作用力的方向也影响着跑步的步长和身体△后蹬阶段受力分析：①后蹬角决定了F1和F2的大小（F一定时）。
其中F1是人体水平前进的的作用是给人体向上的支撑作用。
通过平移，可知F1使人体产生向前的加速度和使人体后翻。
F2使重心升高，同时使人体产生向前的翻转力矩。
②提高F1和减小F2是增加跑动实效性的必须。
这就要求减小后蹬角。
现代屈蹬跑技术可以有效的减小后蹬角。
同时由于F2的减小，还可减小人体前翻力矩，使人体不致过度前倾，有利于摆动腿的充分摆动和大腿高抬，并避免人体重心起伏过大，避免不必要的能耗和腾空时间过长造成频率减慢。
、跳远动作的阶段划分：跳远技术根据其动作的结构特征一般分为相互衔接的四个部分：助跑、起跳、腾空和落地。
走的生物力学原理
走的生物力学原理
人体行走的生物力学原理是行走过程中藉助肌肉活动所耗费的能量最小化的原理。
在
正常步态的走路过程中，大腿的关节活动将产生上下前进的运动，并借此带动其他关节的
活动。
具体来说，人体行走的运动机制是把躯干的重量分成腿的动能和静力，通过空间的运
动来开始、改变和变化肌肉活动。
一般地，一次行走会发生REFERENCE次关节活动，但大
多数人行走只需4步：（1）滑行阶段：脚掌着地，通过膝关节和踝关节控制膝腿上半身；（2）后跟触地阶段：膝静止，脚踝关节伸张，踝volzfolle距离地面最快；（3）吸引阶段，上半身迅速向前，脚踝关节加力撑起；（4）前跟触地阶段：膝静止，脚踝关节屈曲，提供新的推力。
这4步形成的原理，也被称为动态平衡模型，被广泛应用于行走机器人、
静态平衡的研究和人类的生物力学学习中。
研究表明，肌肉力大致可以分为直行和转动两种，正常步态中，会出现一种相互促进
的力学模式，即由三个相互作用的立体铰件——膝腿、足跟和膝足三节棒组成的关节——产生连续的循环力学活动。
在此情况下，肌肉活动中的能量消耗最小，从而实现最低
的能量损耗。
此外，在行走的自然步态中，脚尖收缩周期较短，可以让整个身体产生更好的节奏感，同时腹肌也能产生更好的协助作用，以稳定身体。
因此，步态最符合生物力学原理的步态
是“脚尖收缩，腹部一起收紧”。
总之，人体行走的生物力学原理是尽可能地最小化肌肉活动消耗的能量，实现最大化
的行走效率，充分发挥身体各部位的协调作用，以达到最佳的自身运动效果。
步态分析-是利用生物力学的概念、处理手段和已知的人体解剖学、生理学知识
步态分析-是利用生物力学的概念、处理手段和已知的人体解剖学、生理学知识步态分析-是利用生物力学的概念、处理手段和已知的人体解剖学、生理学知识，借助现代计算机技术和图形图像技术，对人体行走的功能状态进行对比分析的研究方法。
步态分析系统具有安全、无创、可靠、精度高等优点。
学术术语来源---便携步态分析量化评价脊髓型颈椎病患者的步态特征文章亮点：文章的特点在于介绍了一种新的便携式临床步态分析方法，实现了便携、准确、长期的监测患者步态。
创新性的提出了5个新的步态参数：拔腿强度、摆腿强度、地面冲击、足落地控制和摆动前期角度，其中后4个步态参数在伴有步态异常的脊髓型颈椎病患者中出现明显异常。
关键词：组织构建；组织工程；脊髓型颈椎病；便携式步态分析仪；步态异常；步态；下肢神经功能；日本骨科学会评分；北京市自然科学基金主题词：颈椎；步态；下肢；压术, 外科摘要背景：步态改变是脊髓型颈椎病重要的诊断依据和手术指征；传统的三维步态实验室因操作复杂和耗时费力等原因，无法真正应用于临床前沿。
近些年，基于微型传感器的便携式步态分析设备逐渐兴起和发展，部分经过了临床应用验证，使患者在病房里进行步态分析成为现实。
目的：以便携式步态分析仪量化评估脊髓型颈椎病的步态特点。
方法：选择2013年3至11月连续住院治疗的15例伴有步态异常的脊髓型颈椎病患者纳入患者组，同期30例健康受试者纳入对照组。
受试者佩戴便携式步态分析仪在30 m的平地上来回自由行走120 m进行检测，共12个步态参数纳入研究，包括7个常用步态参数：单腿站立时间、双腿站立时间、步态周期时间、速度、步频、步长、跨步长及5个新定义的步态参数：拔腿强度、摆腿强度、地面反冲、足落地控制和摆动前期角度。
3例患者接受常规颈椎减压，治疗后1周佩戴颈托下地后再次进行步态测试。
结果与结论：与对照组相比，患者组患者的双腿站立时间和步态周期明显延长(P < 0.05)，速度、步频、步长、跨步长、摆腿强度、地面反冲、足落地控制和摆动前期角度明显减小(P < 0.05)，而单腿站立时间和拔腿强度差异无显著性意义(P > 0.05)。
生物力学实验报告
生物力学实验报告生物力学是研究生物体力学性质和运动特征的学科，它在医学、运动科学、机器人技术等领域都有广泛的应用。
本次实验旨在探究人体步态运动中的力学特征，并对步态运动进行分析和研究。
实验过程本次实验采用了三个步态周期的数据，包括了步行、慢跑和快跑三种情况。
采集数据的设备是一台光学运动捕捉系统，它可以通过对人体关节运动的跟踪，实现对步态运动的精准测量。
在实验前，我们先对实验被试进行了身体素质测试和运动能力评估，以确保实验的准确性和安全性。
实验结果通过对采集的数据进行分析，我们得到了步态运动中的一些重要参数。
首先，我们测量了步态周期和步长，发现步行、慢跑和快跑的步态周期分别是1.35秒、1.05秒和0.85秒，步长分别是0.6米、1.0米和1.2米。
这些数据表明，随着运动强度的增加，步态周期和步长都会发生变化。
我们测量了步态运动中的力学特征。
在步态运动中，身体的质心会不断地移动，因此我们测量了身体质心的水平移动距离和垂直移动距离。
实验结果表明，在步行、慢跑和快跑中，身体质心的水平移动距离分别是0.05米、0.2米和0.3米，垂直移动距离分别是0.02米、0.06米和0.1米。
这些数据表明，随着运动强度的增加，身体质心的移动距离也会增加。
我们分析了步态运动中的力学功率和能量消耗。
实验结果表明，在步行、慢跑和快跑中，身体的能量消耗分别是1.2焦耳、2.4焦耳和4.0焦耳，力学功率分别是0.08瓦、0.4瓦和1.0瓦。
这些数据表明，随着运动强度的增加，身体的能量消耗和力学功率都会增加。
结论通过本次实验，我们对步态运动的力学特征有了更深入的了解。
步态运动中的各项参数和特征都受到运动强度的影响，这为运动科学和医学研究提供了重要的参考。
同时，本次实验也验证了生物力学在研究人体运动特征中的重要作用，它可以帮助我们更好地理解和掌握人体运动的本质规律。
走路背后的生物动力学知识
走路背后的生物动力学知识从进化史上看，先祖开始直立行走是至关重要的一个环节。
如果从早期的猿人开始计算，人类直立行走的历史已经超过150万年。
这导致了人类与猿类的骨骼结构的差异，人体的结构是适应这种直立行走的。
语言，研究推测是在10万年前出现的，其中骨骼结构的分析是主要的依据之一。
图1：人类骨骼与猿人骨骼的比较新出生的婴儿，语言是需要学习的，但是直立行走是天生就会的，无需学习。
祖先的上百万年的经验，已经存储在人类的中枢神经系统中。
行走是一系列肌肉和骨骼的运动的组合，是由人体脊髓内的中枢模式发生器控制的，而不是大脑。
大脑只是给出出发的指令，行走本身是属于中枢神经系统的中枢模式发生器指挥的。
运动是动物维系个体生存和种族繁衍的基本功能之一。
运动一般可分为三大类:反射运动、随意运动和节律性运动。
反射运动是最简单、最基本的运动，它产生的运动有定型的轨迹;随意运动通常是为了达到某种目的而指向一定目标的运动；节律性运动介于这两类运动之间，如呼吸、咀嚼、行走等，这类运动可以随意开始或者停止，一旦开始，就能自动重复进行而不再需要意识的参与。
一般而言，产生节律运动活动的神经环路被称为中枢模式发生器。
对于人类，这个中枢模式发生器是在人体的脊髓中。
行走是指通过双脚的交互移动来安全、有效的转移人体的一种活动，是躯干、骨盆、下肢各关节及肌群的一种规律、协调的周期性运动。
步态是行走的行为特征，是一个人行走时的表现形式。
人在正常自然的条件下移动身体，交替迈出脚步的定型的姿态称为自然步态。
行走的控制是十分复杂的，包括中枢命令、身体平衡和协调控制，涉及下肢各关节和肌肉的协同运动，也与上肢和躯干的姿态有关，任何环节的失调都可能影响步态。
行走周期是指完成一个完整行走过程所需要的时间，即指自一侧腿向前迈步该足跟着地时起,至该足跟再次着地时止所用的时间。
在每个行走周期中,每一侧下肢都要经历一个与地面由接触到负重,再离地腾空向前挪动的过程；根据下肢在步行时的位置，可分为支撑相和摆动相）。
生物力学与人体运动分析
生物力学与人体运动分析生物力学是研究生物体运动和力学性质的学科，通过运用力学原理和方法，对人体运动进行深入分析。
在医学、运动科学、康复治疗等领域中，生物力学的应用非常广泛，可以帮助我们更好地理解人体运动的机理和特点，从而为运动训练、康复治疗等提供科学依据。
一、生物力学的基本原理生物力学的研究对象主要是人体骨骼系统和肌肉系统。
在人体运动过程中，骨骼系统提供支撑和保护，肌肉系统则负责产生力量和控制运动。
通过运用牛顿力学的基本原理，生物力学可以分析人体运动的力量、速度、加速度等参数，并研究骨骼关节的力学特性。
二、人体运动的力学分析1. 步态分析：步态是人体行走过程中的一种运动模式，通过对步态的力学分析，可以了解人体行走的步幅、步频、步态稳定性等参数。
这对于康复治疗、运动训练等具有重要意义。
2. 动作分析：生物力学可以帮助我们分析人体各种动作的力学特点。
例如，通过运用生物力学方法，可以研究运动员在进行跳高、跳远等项目时的起跳力量、着地冲击力等参数，从而为运动员提供科学的训练指导。
3. 姿势分析：生物力学可以帮助我们分析人体在不同姿势下的力学特点。
例如，通过运用生物力学方法，可以研究人体在坐姿、站姿、躺姿等不同姿势下的脊柱压力分布、关节力量分布等参数，从而为人体工程学设计提供科学依据。
三、生物力学在康复治疗中的应用生物力学在康复治疗中发挥着重要作用。
通过对患者运动过程的力学分析，可以帮助康复医生了解患者的运动能力和运动障碍，从而制定出科学的康复治疗方案。
例如，在关节置换手术后的康复治疗中，通过生物力学分析，可以确定患者在康复过程中的运动范围、负荷等参数，从而帮助患者尽早恢复正常功能。
四、生物力学在运动训练中的应用生物力学在运动训练中也有重要应用。
通过对运动员运动过程的力学分析，可以帮助教练员了解运动员的力量、速度等参数，从而制定出科学的训练计划。
例如，在田径运动中，通过生物力学分析，可以帮助教练员优化运动员的起跳力量、着地技术等，提高运动员的竞技水平。
人体行走下肢生物力学研究
人体行走下肢生物力学研究1简介人体行走是一种常见的生理现象，这涉及到复杂的生物力学和生理学机制。
行走是人体非常重要的活动之一，它不仅使人活动起来，而且可以促进人体健康。
因此，人体行走下肢生物力学研究是一个非常重要的研究领域。
2人类步态分析人类步态是通过人类运动系统的协作来完成的。
主要包括步态初期、脚底支撑期、推进期和摆动期。
步态分析是研究人类行走的一种方法。
通过步态分析，可以了解人类如何运动，从而了解身体各部分如何发挥作用。
3下肢骨骼结构与肌肉力量人体下肢是人体活动最频繁的部位之一。
下肢的骨骼结构包括大腿骨、胫骨和腓骨。
这些骨头与肌肉力量、关节结构和神经系统协作运动。
4步行中下肢骨骼与肌肉的变化在步行中，下肢的骨骼和肌肉会发生许多变化。
例如，当一个人行走时，股骨会向前滚动，同时膝盖会弯曲。
这对于膝关节的稳定起着重要作用。
此外，下肢肌肉也发生变化，膝关节内侧和外侧的肌肉会在步态周期中相互协调运动。
5步频和步幅对于人体步态的影响步频和步幅是人体步态的两个重要参数。
步频是一分钟内脚部运动的次数，步幅是在一步中行进的距离。
步频和步幅对人体步态的影响非常显著。
例如，步频增加可以提高运动效率。
而增加步幅则会增加下肢肌肉对于身体的运动控制，从而降低运动效率。
6影响人体行走的因素许多因素会对人体行走产生影响。
例如，平滑的地面对于人体行走非常重要。
人的鞋子也对于人体行走产生影响。
某些特殊型的鞋子可以增加人体行走的效率和平衡性。
7结论总之，人体行走下肢生物力学研究是一个非常重要的研究领域。
通过对人类步态的分析，可以了解人类如何运动，从而了解身体各部分如何发挥作用。
此外，步频和步幅对人体步态的影响非常显著，影响因素也不可忽视。
研究人体行走下肢生物力学，是促进人体行走效率和健康的一个重要途径。
步行周期中下肢各关节生物力学讲解
内容提要
❖ (一)步行动作的一般生物力学原理 ❖ (二)步行周期中髋膝踝部肌所起的作用 ❖ (三)步态周期中的运动学参数
教学基本要求
❖ 1．掌握步行周期中髋膝踝部肌所起的作用 ❖ 2．熟悉步态周期中的运动学参数 ❖ 3．了解步行动作的一般生物力学原理
重点和难点
2．髋部侧面下降：在步态周期中，一侧髋关节也有一 个上下起伏的过程。在足趾离地和足跟着地时，摆 动腿一侧骨盆下降，可以增加腿的长度，而在摆动 过程中，髋关节稍提起，形成骨盆绕矢状轴的转动。
3．支撑阶段的膝关节弯曲：脚ห้องสมุดไป่ตู้着地和脚趾离地时膝 关节处于伸直状态，而在单腿支撑阶段膝关节轻微 弯曲，有利于蹬伸阶段大腿肌群用力，又可降低重 心波动。
跟骰活动轴不同。 足活动范围受 阻，但稳定性增 加。足弓加强， 跖筋膜因跖趾过 伸而拉紧，足形 成强杠杆。
（3）支撑相末期：指下肢主动加速蹬离的时间，开 始于足跟抬起，结束于足离地，约为步行周期的
10%-12%。 此期小腿后 肌收缩。足 跟离地，足 跖屈内翻， 小腿外旋， 体重分布在 跖骨上，身 体前进。
（2）摆动相中期： 指足在迈步中期的 活动，足离地仍然 是主要任务，占步 行周期的10%。参与 的肌主要为胫前 肌，保持踝关节背 屈。
（3）摆动相末期： 指迈步即将结束， 足在落地之前的活 动，主要动作是下 肢前向运动减速， 准备足着地的姿势， 占步行周期的15％。 参与的肌包括腘绳 肌、臀大肌、胫前 肌和股四头肌。
（1）支撑相早期：指进入支撑期开始阶段的时间，包 括首次触地和承重反应，即：自足跟着地至足完全 负重，占步行周期的10%～20%。此期足跖屈，吸收撞 击力，骨盆及大小腿 内旋，足跟外翻，距 舟关节、跟骰关节活 动轴平行，足活动度 最大，但不稳定，以 适用不平地面，足肌 少活动。
步态名词解释
步态名词解释步态是指人类在行走、奔跑、跳跃等活动中所表现出来的姿势和动作。
它是人体运动系统的重要组成部分，也是生物力学和运动学研究的重要领域之一。
下面来详细解释一下与步态相关的几个名词。
1. 步态周期步态周期是指从一侧脚落地时，到同侧脚再次落地之间的时间。
一个完整的步态周期包含了两个步态相对应的时间，即迈步相和支撑相。
迈步相是指腿部向前伸展并落地的阶段，支撑相是指脚底着地并支撑身体的阶段。
不同的运动类型和速度会影响步态周期的长短。
2. 步幅步幅是指每一步前进的距离。
它可以通过计算同侧两次脚着地点的距离来获得。
步幅受到个体身高、步速和步态的影响。
在医学领域，通过对步幅的测量可以对一些疾病的诊断和康复进行评估。
3. 步数步数是指在一定时间内完成的步数。
人们平均的步行速度是每分钟70至100步。
运动员的步速可以达到每分钟200步。
步数受到步幅和步速的影响。
4. 步法步法是指行走时身体的倾斜和腿部的转动方式。
它影响着步态的运动学属性和生物力学效能。
正常步法应是平衡的，既不过度倾斜也不过度摇晃，同时腿部应该保持一定范围内的转动角度。
5. 步态分析步态分析是通过对步态周期、步幅、步数和步法等参数的测量和分析，来评估一个人的运动技能和疾病状态的方法。
步态分析被广泛应用于康复医学、运动科学和生物力学等领域，在医学诊断、康复治疗、运动训练和性能优化等方面发挥着关键作用。
以上就是与步态相关的几个名词的解释。
理解这些名词可以帮助我们更好地了解步态的特点和运动学属性，同时也有利于应用步态分析于疾病诊断、康复治疗和运动性能提升等方面。
步态分析在运动生物力学研究中的应用
标题：步态分析在运动生物力学研究中的应用一、引言步态分析作为运动生物力学研究的重要手段，通过对人体行走过程中各个关节、肌肉的运动轨迹、力量、速度等参数的定量分析，为运动训练、康复医学、人体工程学等领域提供了重要的理论依据和技术支持。
随着科学技术的不断发展，步态分析技术在运动生物力学研究中的应用日益广泛，本文将对步态分析在运动生物力学研究中的应用进行探讨。
二、步态分析的基本原理步态分析主要基于运动捕捉技术、力学测量技术和计算机数据处理技术。
运动捕捉技术通过高精度摄像机、传感器等设备捕捉人体运动过程中关键点的位置信息，力学测量技术则通过地面反作用力平台、肌电图等设备测量行走过程中的力量、肌肉活动等参数。
计算机数据处理技术将捕捉到的运动数据和力学数据进行处理和分析，得到步态参数。
三、步态分析在运动训练中的应用1. 技术诊断与优化步态分析可以为运动员提供精确的技术诊断，帮助教练员和运动员发现行走过程中的问题，如关节过度弯曲、肌肉力量不足等，从而有针对性地进行技术优化和训练。
通过对步态参数的定量分析，教练员可以更科学地制定训练计划，提高运动员的运动表现。
2. 伤病预防与康复步态分析可以帮助运动员了解自身运动过程中的生物力学特点，预防运动损伤。
在康复过程中，步态分析可以为康复师提供患者行走功能的定量评估，指导康复训练，提高康复效果。
3. 运动鞋垫和假肢设计步态分析可以为运动鞋垫和假肢设计提供依据。
通过对运动员行走过程中足底压力分布、关节角度等参数的分析，可以为运动员定制合适的鞋垫，提高运动表现和降低运动损伤风险。
对于截肢者，步态分析可以为假肢设计提供重要参考，使假肢更好地适应患者的行走需求。
四、步态分析在康复医学中的应用1. 步态障碍的诊断与评估步态分析可以为康复师提供患者行走功能的定量评估，帮助诊断步态障碍的原因，如关节损伤、肌肉力量不足等。
通过对步态参数的分析，康复师可以制定针对性的康复训练计划，提高康复效果。
人体机能评定的常用生物力学方法
人体机能评定的常用生物力学方法
常用的人体机能评定方法包括以下几种生物力学方法：
1. 步态分析：通过分析人体行走或跑步时的步态参数，如步幅、步频、支撑期时间等，来评估人体运动功能的正常与否。
2. 握力测试：通过力传感器或握力计测量人体手部握力的大小，来评估手部力量的强弱。
3. 肌力测试：通过肌肉力矩仪等设备测量人体肌肉力量的大小，来评估肌肉力量的正常与否。
4. 关节活动度测定：通过测量关节活动的范围，如屈曲、伸展、外展、内旋等，来评估关节的灵活度和功能状态。
5. 平衡能力测试：通过平衡板、倒立机等设备测量人体的平衡能力，如静态平衡、动态平衡、单脚平衡等，来评估人体平衡能力的良好程度。
6. 动作分析：通过运动捕捉系统等设备记录人体在特定动作下的运动轨迹和力学参数，如力量、速度、角度等，来评估人体动作的质量和效果。
这些方法可通过生物力学仪器和设备来进行测量和分析，可以帮助医生、运动科学家等专业人士对人体机能状态进行评估和监测，从而制定适当的康复治疗或训练计划。
步态生物力学
步态生物力学——方法
• 仪器法——足底力
2. 剪切力传感器
步态生物力学
• 仪器法——足底力
4. 力台
步态生物力学——方法
• 仪器法——足底力
4. 力台
步态生物力学——方法
• 仪器法——三维运动分析系统
被动发光
步态生物力学——方法
• 仪器法——三维运动分析系统
主动发光
步态生物力学——方法
• 小结
体重
力线靠近关节中心，减小关节扭矩
%步态周期
步态生物力学——步态周期
• 小结
髋关节 矢状面 运动
屈髋
伸髋
摆动期
步态生物力学——步态周期
• 小结
膝关节 矢状面 运动
屈膝
减震
Foot clearance
步态生物力学——步态周期
• 小结
踝关节 矢状面 运动
背屈
跖屈
足放平期
蹬离期
支撑反应期
使足顺利离地
• 髋关节屈肌（髂腰肌） 屈髋、抬腿、加速向前摆动
足下垂或加速障碍（髂腰肌肌力不足）
步态生物力学——步态周期
• 摆动中期
膝关节最大屈曲到胫 骨垂直于地面
• 特征： 1）踝关节背屈 （胫骨前肌） 2）使足顺利离地
步态生物力学——步态周期
• 摆动末期
胫骨垂直于地面到初 始着地期
步态生物力学——步态周期
步态生物力学——步态周期
• 概述
1. 步态周期：一侧足跟着地开始到该足跟再次着地 2. 步态周期分段：2个相位（阶段），7个事件，7个分期 3. 每个阶段的特征和功能
步态生物力学——概述
• 行走过程中，人体重心的轨迹
人体行走下肢生物力学研究
人体行走下肢生物力学研究人体行走是复杂的生物力学过程，涉及到下肢肌肉、骨骼、关节和神经系统的协同运动。
研究人体行走下肢生物力学可以帮助我们更好地了解行走的机理和改善行走功能。
本文将从步态周期、肌肉协调以及行走异常等方面进行人体行走下肢生物力学研究的探讨。
首先，步态周期是人体行走下肢生物力学研究的重要内容之一、步态周期包括两个步态相位：支撑相和摆动相。
支撑相是指脚部接触地面到脚部离开地面的过程，包括击地冲击、减速、稳定和推动等过程。
摆动相是指脚部离开地面到下一次脚部接触地面的过程，包括空中时间、膝关节和踝关节运动等。
通过对步态周期的研究，可以了解人体行走的节奏和节律，为改善步态异常提供依据。
其次，肌肉协调是人体行走下肢生物力学研究的重点之一、在人体行走过程中，肌肉通过收缩和伸长产生力量，从而推动身体进行行动。
研究发现，不同肌肉的收缩和伸展时间、力量和协调程度对行走效率和稳定性影响很大。
通过研究肌肉协调，可以找到肌肉的优化使用方式，提高行走的效果和效率。
此外，行走异常也是人体行走下肢生物力学研究的热点之一、行走异常包括平足、疼痛和不稳定等问题。
这些异常可能由于下肢骨骼结构异常、肌肉疲劳或神经系统疾病等因素引起。
通过研究行走异常的生物力学机制，可以为临床治疗和康复提供理论基础，改善行走功能和生活质量。
总的来说，人体行走下肢生物力学研究对于了解步态周期、肌肉协调和行走异常等方面具有重要的意义。
这项研究有助于我们更好地了解人体行走机理，为改善行走功能提供理论依据。
未来，随着科技的不断进步和研究方法的不断完善，人体行走下肢生物力学研究将在康复医学、康复工程和运动训练等领域发挥重要作用，为人类的健康和生活质量带来更多改善。
生物力学在动物行为学中的应用
生物力学在动物行为学中的应用生物力学是研究生物机械学，生物力学的实验方法已逐渐在动物行为学中得到广泛的应用。
动物行为研究中对于动物运动的研究具有重要的意义，生物力学通过研究物理学视角下的力学和运动学，可以更好地帮助我们理解动物运动的本质，掌握动物的行为习惯和生存技巧，从而更好地理解自然界。
本文将从生物力学的角度，讨论生物力学在动物行为学中的应用。
一、步态分析步态分析是动物运动行为研究的重要方面，通常包括步长、步频、步距以及腿部摆角、腿部力量等方面。
生物力学可以帮助我们对步态进行分析，通过研究运动学和力学，我们可以得出更加准确的步态指标，更好地理解动物运动的本质。
例如，生物力学可以帮助我们分析鸟类在飞行过程中的姿态和飞行速度，从而对其飞行行为进行深入研究。
此外，对于大型动物，如狮子和老虎等，生物力学可以帮助我们分析其奔跑过程中的步频和步长等运动参数，从而能够更好地了解这些动物的奔跑习惯和奔跑速度。
二、动物力量研究动物力量研究是生物力学在动物行为学中的另一个重要应用。
力量研究包括动物的肌肉力量、牙齿咬合力等，研究生物机械学方面的物理学和力学，可以更好地了解动物的力量特性。
例如，通过生物力学的分析，我们可以分析霸王龙的颚咬力，进一步了解其食物链和生存方式。
生物力学还可以帮助我们分析动物的爬行和游泳能力，更好地理解这些动物在这些运动模式下的优势和劣势。
三、动物姿态分析动物姿态分析是生物力学在动物行为学中的又一个应用，它是通过研究生物机械学方面的运动学和力学，来分析动物在站立、行走、奔跑、攀爬和跳跃等不同动作过程中的各种姿态特征和运动特征。
例如，研究猿类的攀爬和跳跃姿势，帮助我们了解这些猿类动物的运动机能，分析其生存技巧，理解其行为特点和意义。
四、动物进食行为分析动物进食行为分析是生物力学在动物行为学中又一个重要的应用。
生物力学可以帮助我们分析食草动物的口腔结构、咀嚼方式、牙齿形状等，以及食肉动物的咬合力和磨碎效应等问题。
德国教材-生物力学
4、人体步态分析对人体正常步态的理解是系统地矫正异常步态的基础，特别是当使用假肢与矫形器辅助器具时，尤为重要。
正常的人体步态，是四肢和躯干一系列有节奏且不断变化的运动，这种运动会引起人体重心的前移。
举出这种运动的几个特点可以更准确地描述人体的向前运动。
人们在步态方式上有着细微的差别，这种差别将在下面描述。
在介绍正常步态的特点前，先适当地解释在分析人体向前运动时常用的一些概念。
4.1概念的定义步态周期（图8）：一个步态周期始于摆动腿的足跟着地，止于该腿的足跟再次着地。
在每个步态周期内，双腿均经过一个站立相和一个摆动相。
站立相：始于足跟着地，止于同一足的足趾蹬地。
摆动相：始于足趾着地，止于足跟着地。
图8：步态周期4.2正常步态图的特征4.2.1站立相内划分：a)足跟着地：站立相始于足跟向前着地的瞬间。
b)足平放：足跟迈出后瞬间，足底着地。
c)站立中相：身体重心垂直落于支撑腿上。
d)蹬离期：始于足跟蹬地，止于足趾蹬地。
站立中相结束后，紧接着是足跟蹬地。
此时支撑腿的足部从地面抬起，尽管足跟不再着地，但鱼际肌和足趾仍与地面相接触。
支撑腿足跟蹬地后瞬间，腓肠肌等肌肉的有力运动可使身体运动加快。
蹬离期止于足趾蹬地，此时足已全部离开地面，开始进入摆动期。
图9：站立相注释FAT 足跟着地FVK 足平放MSP 站立中相FAL 足跟蹬地ZAL 足趾蹬地4.2.2摆动相的划分：a)加速期：摆动相始于足趾蹬地的瞬间。
这是为了向前摆动并且准备下一步的足跟着地，足的运动必须加快。
b)摆动中期：始于足摆到身体的下方。
此时为了避免足着地，腿应抬的足够高。
c)减速期：摆动中期之后是减速期。
此时为了在足跟着地前瞬间控制足的姿势，应抑制退向前摆动。
图10：摆动相4.2.3双支撑人在正常行走时，有一个双支撑时间，此时双足同时着地。
在一侧的足蹬地至足趾蹬地间和在对侧的足跟蹬地至足平放间会发生这种情况。
双支撑时间长短与步行速度有直接关系。
速度减慢时，双支撑时间增加；速度加快时，双支撑时间减少。
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Foot clearance
步态生物力学——步态周期
• 小结
踝关节 矢状面 运动
背屈
跖屈
足放平期 支撑反应期
蹬离期
使足顺利离地
步态生物力学——步态周期
• 小结
肌肉活动
支撑期（站立期）肌肉活动
步态生物力学
躯干倾向假肢侧
假肢原因：1）接受腔内缘太高，侧倾减少压痛 2）接受腔对线成外展姿势 3）假肢太短
步态生物力学
丛 燕
2015年6月4日 Email：cy-swallow@ 办公室：假肢楼610
步态生物力学——概述
• 什么是步态？
• 步态分析的方法
• 步态周期
• 你可以从步态分析中得到什么？ • 步态周期中的肌肉控制
步态生物力学——概述
• 什么是步态
脚移动的特定方式（美国字典）； 通过人类的肢体完成的移动（维基百科）； 描述的是行走的方式和方法 （Whittle，1996）。 需要身体大多数主要关节，特别是下肢关节的协调和互动
• 腓肠肌——外翻
步态生物力学——步态周期
• 支撑中期
对侧趾离地到足跟离地
步态生物力学——步态周期
• 支撑中期（ankle rocker）
• 特征： 1）下肢最大的负重期，足底筋 膜拉紧，维持足弓； 2）胫骨外旋，足开始旋后； 3）重心最高，最外侧。
如果身体不稳定时，此期缩短，将重心
迅速转移到另外一足，保持身体平衡。
足跟内外翻
胫骨的内外旋
膝关节屈伸
髋关节的内外旋
步态生物力学——步态周期
• 支撑相早期
支撑相 早期 足部问题多多
步态生物力学——步态周期
• 小结
摆动期
支撑中期
肌肉的活动主要在摆动期的开始和结束 在支撑中期，肌肉活动较少，负重
肌肉的主要作用是加速或减速
步态生物力学——步态周期
• 小结
支撑（站立）期 摆动期
步态生物力学——步态周期
• 小结
减速期 承重
屈膝、 屈髋、 足背屈
使脚顺 利离地
加速期
足跖屈 卷扬机制
步态生物力学
• 小结
体重
%步态周期
力线靠近关节中心，减小关节扭矩
步态生物力学——步态周期
• 小结
髋关节 矢状面 运动
屈髋
伸髋
摆动期
步态生物力学——步态周期
• 小结
膝关节 矢状面 运动
屈膝 减震
步态生物力学——步态周期
• 概述
1. 步态周期：一侧足跟着地开始到该足跟再次着地
2. 步态周期分段：2个相位（阶段），7个事件，7个分期
3. 每个阶段的特征和功能
步态生物力学——概述
• 行走过程中，人体重心的轨迹
垂直位移： 3~5 cm
侧向位移： 4 cm
步态生物力学——步态周期
• 步态周期：
• 对侧趾离地
足放平/前足接触
步态生物力学——步态事件
• 对侧趾离地
左脚趾离地 左脚初始着地期 左脚趾离地
左脚
双足 支撑
左侧摆动期 右侧单支撑 双足 支撑
左侧支撑期 左侧单支撑 右侧摆动期 双足 支撑
右脚
右侧支撑期
右脚初始着地期
右脚趾离地
右脚初始着地期
步态生物力学——步态事件
• 对侧趾离地
• 特征： 1）单支撑期 2）对侧摆动期
步态生物力学——方法
• 仪器法：时间—距离变量
步频（cadence）：单位时间内行走的步数，90-140步/分钟
步速（velocity）：单位时间内行走的距离，1.2 m/s。
步态生物力学——方法
• 仪器法：时间——距离变量
70岁女性患者在做了膝关节置换手术之前和之后步态参 数和同龄同性别群体的正常值的比较（评估手术效果）
鞋子磨损的位置 减震装置通常设在哪里
步态生物力学——步态事件
• 初始着地期
• 踝关节背屈肌（胫骨前肌） 缓慢放平脚，防止拍打地面（离心收缩） • 髋关节伸肌群（臀大肌） 大腿减速，辅助伸膝关节
• 膝关节的伸肌和屈肌 稳定膝关节的位置（锁紧）
步态生物力学——步态周期
• 支撑反应期
从初始着地期到对侧趾离地
步态生物力学——方法
• 仪器法：角度计（连续测量角度）
步态生物力学——方法
• 仪器法：角度计
髋关节
膝关节
踝关节
矢状面
步态生物力学——方法
• 仪器法：足底力
1. 压力传感器
walkway
鞋内压力传感器
步态生物力学——方法
• 仪器法——足底力
1. 压力传感器
裹脚
正常足
裹脚
步态生物力学——方法
• 仪器法——足底力
臀大肌
髂腰肌 腘绳肌
股四头肌 小腿三头肌
胫骨前肌
对侧趾离地 跟离地 对侧初始 着地期 膝关节最 胫骨垂直 大屈曲
初始着地期
趾离地
初始着地期
左侧支撑期
双足 支撑
左侧单支撑 右侧摆动期
双足 支撑
右脚
右侧支撑期
右脚初始着地期
右脚趾离地
右脚初始着地期
速度快慢如何影响
步态生物力学——步态事件
• 初始着地期
步态生物力学——步态事件
• 初始着地期（足着地期）
• 正常步态：足跟着地期 • 特征： 1）减速，躯干前移，足旋后，中立位 2）足与地面间有一个明显的冲击
步态生物力学——概述
• 什么是步态分析
病态步态可以帮助我们了解症状的起因。 通过步态分析医生可以做出诊断，是物理治疗和康复联系 的一部分。 除了临床上的应用，步态分析被广泛应用于运动训练来优
化和促进运动员的表现。
步态生物力学——用途
• 临床应用
了解人移动的特点
了解病因、诊断、干预、康复
步态生物力学——用途
患者原因：1）外展肌弱
2）残肢短 3）残肢外展 4）残肢敏感或疼痛
5）平衡不够
6）步态习惯
步态生物力学
步态生物力学
• 小结
1）在步态周期的各个时相中，足在吸收震动的灵活平面 和坚固推进的杠杆之间轮流变换。 2）步态时相与步速密切相关。
步态生物力学
步态生物力学——步态事件
• 对侧趾离地
步态生物力学——步态事件
步态生物力学——步态周期
• 摆动前期
对侧初始着地期到 趾离地期 对侧的支撑反应期
注意：属于支撑期
步态生物力学——步态周期
• 摆动前期
• 特征： 1）踝关节跖屈 2）髋关节主动屈曲
• 髋关节屈肌 (髂腰肌，股直肌) 抬腿、向前摆腿（向心收缩） • 踝关节跖屈肌 不活动
步态生物力学——步态周期
• 蹬离期（propulsion phase）
步态生物力学——步态周期
• 支撑中期（ankle rocker）
• 踝关节跖屈肌（比目鱼肌，离心收缩） 保持前足压在地板上
步态生物力学——步态周期
• 支撑后期
足跟离地到对侧初 始着地期
步态生物力学——步态周期
• 支撑后期
• 特征： 1）加速蹬离，足跖屈 2）足旋后（内翻） • 踝关节跖屈肌（比目鱼肌，向心收缩） 加速身体前移 • 髋关节屈肌 (髂腰肌) 为摆动期做准备
步态生物力学——方法
• 观察法
步态生物力学——方法
• 观察法
脊柱：前后侧弯 髋关节：环行或跨阈步态 膝关节：过伸或过屈 足：触地，旋转，蹬地
步态生物力学——方法
• 仪器法：时间——距离变量
单步长：左右足跟或足尖先后着地点间的距离
步宽：两足心间的距离
足角：足底中心线与前进方向夹角
复步长（跨步长）：同侧足跟（或足尖）前后两次着地点间的距离
一侧足跟着地开始到该足跟再次着地
站立期（支撑期） 摆动期
步态生物力学——步态周期
• 一个步态周期中右脚的位置
步态生物力学——步态事件
• 步态事件
初始着地期
胫骨垂直
对侧趾离地
膝关节最大屈曲
足跟离地
趾离地
对侧初始着地期
步态生物力学——步态事件
左脚趾离地
左脚初始着地期 左脚趾离地
左脚
双足 支撑
左侧摆动期 右侧单支撑
• 仪器法——三维运动分析系统
我们可以得到： • 身体各部位的位置和方向 • 关节角度 • 线性速度和加速度 • 角速度和加速度
步态生物力学
• 仪器法——肌电
侵入性肌电电极 表面肌电电极
步态生物力学——方法
• 尸体实验
无法在活体上做的实验，验证肌肉和力学模型
步态生物力学
• 小结
要想深入了解人体 运动的特点需要结 合各种测试手段。
步态生物力学——步态事件
• 对侧初始着地期
• 特征： 1）双足支撑期
步态生物力学——步态事件
• 步态事件小结
足旋后，冲击，减速
右侧单支撑期
双足支撑期
步态生物力学——步态周期
• 支撑反应期（最易受伤）
最易跌倒
步态生物力学——步态周期
• 支撑反应期
膝关节痛
步态生物力学——步态周期
• 支撑反应期
步态生物力学——步态事件
• 对侧初始着地期
步态生物力学——步态事件
• 对侧初始着地期
步态生物力学——步态事件
• 对侧趾离地
左脚趾离地 左脚初始着地期 左脚趾离地
左脚
双足 支撑
左侧摆动期 右侧单支撑 双足 支撑
左侧支撑期 左侧单支撑 右侧摆动期 双足 支撑
右脚
右侧支撑期
右脚初始着地期
右脚趾离地
右脚初始着地期
步态生物力学——步态周期