人体步态的生物力学特征与步态分析.doc
步态分析 Word 文档
实训5 步态分析【实训目的和要求】1．理解正常步态及常见异常步态分析方法。
2．掌握步态评定方法中的目测分析法及定量分析法。
【仪器设备】白粉、皮尺、三角尺、量角器、秒表、照相机或摄象机、评价表、笔。
【实训步骤】临床步态分析一般采用目测分析和定量分析两种方法。
1.目测分析（1）了解病史：患者既往的损伤、疾病以及手术史，对于判断步态有重要参考价值。
（2）体检：检查肌力、肌张力、关节活动范围等，尤其要注意神经系统和骨骼肌系统的检查，有助于分析步态障碍的原因。
（3）步态观察：观察内容如下。
①患者的站立姿势②步态的总体状况包括步行节奏、对称性、流畅性、身体重心的偏移、躯干的倾向、上肢摆动、患者神态表情及辅助器具（矫形器、助行器、假肢）的使用等。
③侧面观察步态包括识别步行周期的时相与分期、观察关节运动情况两个方面。
识别步行周期的时相与分期及其特点，如站立相中，足首次着地及方式、全足底着地、站立中期、足跟离地以及足尖离地；摆动相中，摆动初期、摆动中期以及摆动末期。
各个阶段是否存在异常。
观察关节运动情况，如观察骨盆、髋、膝、踝及足趾关节角度在步行周期中不同阶段的变化是否存在异常。
④正面观察步态，主要观察髋关节内收、外展和内旋、外旋，骨盆运动及身体重心的变化等。
⑤填写步态观察分析表。
此表是由美国加利福尼亚RLA医学中心设计提出，它为临床治疗人员提供了系统观察步态的手段。
该评价表中包含了48种常见的异常表现，如足趾拖地，踝关节过度跖屈或屈曲，踝或膝关节内、外翻，髋关节抬高，躯干侧弯等。
遵循评价表所提示的内容，评定者能够系统地对患者每一个关节或部位，即踝、膝、髋、骨盆及躯干等在步行周期的各个分期中的表现进行逐一分析。
该表横列为步行周期分期；纵列按躯干、骨盆、髋、膝、踝及足趾的顺序将48种异常表现依次列出。
表中涂黑的格子表示与该步行分期相对应的关节运动情况可以省略而无须观察；空白格和浅灰色格子则表示要对这一时间里是否存在某种异常运动进行观察和记录。
步态分析
· ¹ Ö × ¬ Ê Î ´ Å ¬× µ © Ç Å ½ Æ Õ Å ¬× µ ¨ È á ¬¬ µ Å ¬× µ á ¬Ä Å ô º × µ æ à ý ¸ È ¶ Å õ ü Ç ý ¸ È ¶ ³ ªü Ç Ú Ä ª « à Í ª « á ¬ú · ë À × µ Þ Î á ¬ú · ë À × µ á ¬¹ Ö ò º © Ç Å ½ Æ Õ Ï Í × µ Ô ¶ ² © Ç Å ½ Æ Õ Ú õ ð Æ ý ¸ È ¶ ì É ¸ Õ ¨ £ Ï É Ì Ç ¦ £ ì É ¸ Õ º ² â ³ Ö « ý ¸ È ¶ ü Ç ú Ç Ð ³ × Ö ´ «¥ Ó
站立时的生物力学
踝关节的背屈力矩被
踝跖屈肌力矩相对抗
安静时需不停活动的
下肢肌肉是踝跖屈肌
双脚站立时，足底力的分布
重心指所有重力集中
于此的一个假设点 正常人体处于解剖位 时在S2前面 重心的垂直位移比水 平位移更影响能效
步行是平滑、毫不费力的移动
正常人群，步行速度80米/
步态分析
菏泽家政职业学院
一
正常步态
步行周期
指行走过程中一侧足跟着地至该侧足跟再次着地的过程
站立相 (stance phase)
步行周期中从足跟着地到足趾离地
的过程。约占60%GC。其中包含 两个双支撑期和一个单支撑期。
步行周期
双支撑
（double support）
行走中双脚与地面同时接触的时 期。以秒为计时单位，或步行周期 百分比表示（各占10%GC，共20% GC）。
踝关节：15°跖屈-10°背屈
足跟离地（站立末期）
骨盆 ：5°后旋 髋关节：0°- 10°过伸展 膝关节：0° 踝关节：10°背屈-0° 趾关节：0°- 10°过伸展
步态分析
步态分析人类行走的步行是全身众多的肌肉，关节参与的周期性的运动，是在神经系统调整各肌群协同收缩和舒张带动双腿交替迈步，借助地面反作用力推动人体不断前进的一种动作。
步态分析是利用力学的概念，处理手段和已经掌握的人体解，生理学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研究方法。
行走是人类日常生活中最重要的动作，无论是哪类疾病所致的运动功能障碍，都会影响正常步态，改善和恢复行走异常是康复医学的一项重要任务。
（一）步态分析在康复医学中有三个方面的作用1用步态分析所取得的数据鉴别评定伤残的程度2根据所提供的信息对伤残者致残的机理进行研究，从生物力学角度提出治疗方案。
3康复训练前后的步态对比，检查，评价。
（二）步行周期从一侧足跟着地到此侧足跟再次着地为一步行周期，期间每一足都经历了与地面接触的支撑期及摆动期。
支撑期；是指脚与地面接触的时期。
（足跟着地—足掌着地—支撑中期—足跟离地—足趾离地）支撑中期为抑制期，支撑后期为推动期。
摆动期；是指脚离开地面的时期。
（加速期—摆动中期—减速期）双足支撑期；步行周期中两足的支撑期长于摆动期，自一侧足跟着地至对侧足趾离约有15%的时间两足都处于支撑期。
双足支撑期是步行的特征，如果消失了出现了跑步的特征。
步长；从足跟着地到对侧足跟接地的距离为步长。
步宽；双脚间的横宽。
（三）步行周期中运动的分析1髋膝踝关节运动，步行时三个关节主要是以屈伸为主运动。
2肌肉运动，多组肌群的协同收缩起到平衡加速及吸收震的作用。
3重心运动，步行中身体重心沿一复杂的螺旋型曲线向前运动。
4骨盆运动，骨盆配合步行周期而做左右旋转，左右倾斜及侧向移动。
头的移动，头的上下移动与重心的移动几乎一致，上下振幅5cm，左右移动为5cm。
A最大旋前为足跟着地时最大旋后为同侧支撑中期。
幅度为8。
B向左向右倾斜见于右足及左足的摆动中期，幅度为5。
C最大左右移动见于同侧支撑中期，幅度为4，5cm5上肢运动，步行中上肢做与同侧下肢相反方向地摆动。
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。
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。
步态分析【范本模板】
步态分析一、概述行走是人体躯干、骨盆、下肢以及上肢各关节和肌群的一种周期性规律运动，步态是指行走时人体的姿态,是人体结构与功能、运动调节系统、行为以及心理活动在行走时的外在表现。
正常的步态有赖于中枢神经系统以及骨骼肌肉系统的正常、协调工作，当中枢神经系统或/和骨骼肌肉系统因疾病或损伤而受到损害时,就有可能出现步态的异常.步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法.（一）步态分析步骤1、描述研究对象的步态模式和步态参数，并与正常步态进行比较找出其差异；2、分析出现差异的原因，研究产生异常步态的机制；3、确定改善步态的治疗方案，包括步态训练的方法、假肢或矫形器的装配、助行器的选择。
（二)步态分析方法1．运动性步态分析对步行的运动模式或步行时身体节段间的相关进行描述，此类分析既可定性也可定量，临床上应用简单，易于开展，后面将详细介绍。
2．动力性步态分析需要具备专业的知识技术和昂贵的专用设备，目前在我国只有少数单位开展了此项工作，社区中不可能开展，此处不予介绍。
二、正常步态（一）步态周期行走过程中，从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所经历的时间称为一个步态周期.在一个步态周期中，每侧下肢都要经历一个离地腾空并向前迈步的摆动相（迈步相）和一个与地面接触并负重的站立相（支撑相）。
摆动相是指从足尖离地到足跟着地，足部离开支撑面的时间，约占步态周期的40％；站立相是指从足跟着地到足尖离地,即足部支撑面与地板接触的时间，约占步态周期的60％。
其中,重心从一侧下肢向另一侧下肢转移，双侧下肢同时与地面接触的时间称之为双支撑相，一个正常步态周期中会出现两次双支撑相，各占步态周期的10％。
详见图1.图1 步态周期示意图(二）步态分期常用的步态分期方法有两种:一种是传统划分法，主要是以足能否着地为基础划分,将步态周期分为足跟着地、全足着地、站立中期、足跟离地、足尖离地、加速期、迈步中期、减速期共八个时期.另一种是目前通用的、由美国加州Rancho Los Amigos医学中心提出RLA分期，此方法认为步行时有3个基本任务：承受体重、单腿站立和迈步向前，3个基本任务中又分为8个独立的时期。
步态分析
步态分析用术语及基本概念
步行周期 人在行走时，从一侧足跟着地 起到该侧足跟再次着地为止所用的时间被 称为一个步行周期。
在一个步行周期中，每一侧下肢都要经历 一个与地面接触并负重的支撑相及离地腾 空向前挪动的摆动相。
步行周期
2、中期(mid stance)：支撑足全部着地，对侧
足处于摆动相，是惟一单足支撑全部重力的时相。 正常步速时大约为步行周期的38％一40％。主要 功能是保持膝关节稳定，控制胫骨前向惯性运动， 为下肢向前推进做准备。参与的肌肉主要为腓肠 肌和比目鱼肌。下肢承重力小于体重或身体不稳 定时此期缩短，以将重心迅速转移到另一足，保 持身体平衡。
3、末期(terminal stance)：指下肢主动加速
蹬离(push off)的阶段，开始于足跟抬起，结束 于足离地，约为步行周期的10％一12％。此阶段 身体重心向对侧下肢转移，又称为摆动前期。在 缓慢步行时可以没有蹬离，而只是足趾离开地面， 称之为足趾离地(toe off)。踝关节保持趾屈，髋 关节主动屈曲，参与的肌肉为腓肠肌和比目鱼肌 (等长收缩)、股四头肌和髂腰肌(向心性收缩)。
(七)共济失调步态
小脑功能障碍时，患者行走时不能走直线， 呈曲线或Z形前进，两上肢外展以保持平衡。 因步行摇晃不稳，状如醉汉，故又称酩酊 或醉汉步态。
(八)剪刀步态
由于髋关节内收肌痉挛，行走时摆动相下 肢向前内侧迈出，双膝内侧常互相碰撞， 下肢呈交叉状态步行，交叉严重时步行困 难，是痉挛性脑性瘫痪的典型步态。
正常的步态有赖于中枢神经系统以及骨骼肌肉系 统的正常、协调工作，当中枢神经系统的损害(如 脑卒中，儿童脑性瘫痪，神经骨骼肌肉系统损伤 或病变如外周神经损伤、截肢，以及退行性病变 等)出现时，就可能影响其行走功能。
步态分析 含步长、步幅等[专家学习]
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肘关节屈伸在双足同时支撑时改变运动方向 最大屈曲约为38.9° 最大伸展约为-0.4°
一类特制
21
身体主要部位及关节的活动
头颈部 头的上下移动与重心的上下移动几乎一致 上下振幅约5-6cm 左右移动振幅约5-6cm
在头移动的同时，颈部也做着相应的位移
一类特制
22
参与的主要肌肉活动
竖脊肌：背部深层肌 在步行周期支撑相初期和末期，活动达到高峰 确保行走时躯干保持正直
参与的主要肌肉活动16一类特制身体主要部位及关节的活动骨盆骨盆移动可被认为是重心的移动上下移动约为45cm最低双支撑相最高单支撑相侧方移动3cm水平面沿垂直轴旋转单侧44双侧88沿冠状轴倾斜约5517一类特制身体主要部位及关节的活动髋关节最大屈曲约30摆动相中期最大伸展约20足跟离地最大外展约66足跟离地最大内收约44足底着地最大外旋44足趾离地到足跟着地的摆动相最大内旋44足跟着地到足跟离地的支持相18一类特制身体主要部位及关节的活动膝关节最大屈曲约65摆动中期最大伸展为00足跟着地19一类特制身体主要部位及关节的活动踝关节最大背屈约15足跟着地最大zhe屈20足跟离地20一类特制身体主要部位及关节的活动上肢上肢的关节运动主要发生在肩关节足跟着地时最大伸展约211足跟离地时最大屈曲约174肘关节屈伸在双足同时支撑时改变运动方向最大屈曲约为389最大伸展约为0421一类特制身体主要部位及关节的活动头颈部头的上下移动与重心的上下移动几乎一致上下振幅约556cm左右移动振幅约556cm在头移动的同时颈部也做着相应的位移22一类特制参与的主要肌肉活动竖脊肌
一类特制
45
四期分析法 两个双支持相、一个单支撑相、一个摆动相 （各约12%） （约60-62%） （约38-40%）
各时相的长短与步行速度相关 行走快时，双支撑相减小，跑步时消失 一侧下肢不能负重时，则其支撑相缩短
第四章-步态分析
双支撑相
双足支撑是步行的最大特点。
在一个步行周期中，当一侧下肢完成足跟抬起 到足尖向下蹬踏离开地面的时期内，另一侧下 肢同时进行足跟着地和全足底着地动作，所以 产生了双足同时着地的阶段。一般占一个步行 周期的20%，
此阶段的长短与步行速度有关，速度越快，双 支撑相就越短，当从走变为跑时，双支撑相变 为零。双支撑相的消失，是走和跑的转折点， 故成为竞走比赛时判断是否犯规的唯一标准。
定量分析
步态的定量分析是通过器械或专门的设备获 得的客观数据对步态进行分析的方法。所用 的器械或设备可以非常简单，如卷尺、秒表、 量角器等测量工具以及能留下足印的设备； 也可以是较为复杂，如利用电子角度计、肌 电图、录像、高速摄影，甚至步态分析仪等 设备，通过运动学参数、动力学参数、肌电 活动参数及能量参数进行这项工作。
步行周期 ----行走过程中一侧足跟着地 至该侧足跟再次着地时所经过的时间。通 常用时间秒（s）表示。一般成人的步态 周期约为1～1.32 s左右。
步态分析中常用的基本参数包括步长、跨 步长、步频、步速、步宽、足偏角，其中 步长、步频和步速是步态分析中最常用的 3大要素，应当熟练掌握。
步频
步频（cadence）----行走时每分钟迈出的步 数称为步频，通常用steps/min表示。
临床定性分析
（一）评定内容 详细了解患者病史和进行全面体格检查 1．病史 了解与步态相关的症状，如行走时有
无伴随疼痛、持续的时间；通过询问既往史， 了解既往有无与影响步态的疾病，如骨折、肌 肉或神经疾病、肿瘤等。
2．体检 体检有助于诊断和鉴别诊断，分析步 态异常的原因。
3．观察 由康复医师或治疗师通过目测，观察 患者的行走过程，然后根据所得的印象或逐项 评定结果，作出步态分析的结果。
运动生物力学实验报告
运动生物力学实验报告运动生物力学实验报告引言：运动生物力学是研究生物体在运动过程中的力学特性和运动机制的学科。
通过对人体或动物运动过程中的力学参数进行测量和分析，可以揭示运动的本质和规律。
本实验旨在通过测量人体行走过程中的步态参数，分析步态的特点和变化规律。
实验方法：1. 实验对象：选择健康的成年人作为实验对象，确保实验结果的可靠性和准确性。
2. 实验仪器：使用高精度的步态分析仪器，包括压力传感器、加速度计、陀螺仪等，用于测量和记录步态参数。
3. 实验过程：实验对象按照自然的步行方式在指定的距离上进行行走，同时步态分析仪器记录下每一步的步幅、步频、支撑时间、摆动时间等参数。
4. 数据处理：将实验得到的数据进行整理和统计，计算平均值和标准差，以得到步态参数的变化规律。
实验结果：经过多次实验和数据处理，得到以下步态参数的变化规律：1. 步幅：随着速度的增加，步幅逐渐增大，但增长速度逐渐减缓。
这是因为步幅受到身体的稳定性和平衡能力的限制，随着速度的增加，身体需要更多的力量来保持平衡。
2. 步频：随着速度的增加，步频逐渐增大。
这是因为为了保持平衡，身体需要更快地移动脚步来适应速度的变化。
3. 支撑时间：随着速度的增加，支撑时间逐渐减少。
这是因为为了保持速度的稳定，身体需要更快地转移重心，减少每一步的支撑时间。
4. 摆动时间：随着速度的增加，摆动时间逐渐减少。
这是因为为了保持速度的稳定，身体需要更快地摆动腿部来适应速度的变化。
讨论与分析：通过对步态参数的测量和分析，可以得出以下结论：1. 步幅和步频是人体行走过程中的两个关键参数，它们相互影响，共同决定了行走的速度和稳定性。
2. 支撑时间和摆动时间是步态过程中的两个重要参数，它们反映了身体的平衡和协调能力。
3. 步态参数的变化规律与运动生物力学的理论相符，说明实验结果的可靠性和准确性。
结论：本实验通过测量和分析步态参数，揭示了人体行走过程中的力学特性和运动机制。
正常人体步态分析..
从脚跟着地到足趾离地的时期，称为支撑期（站立期）。该时 期约占整个步态周期60%时间。在此时间内，足完成了从跟着 地到趾离地整个动作，经历了跟着地、足平放（地面）、跟离 地、趾离地几个时间点。 根据这几个时间点，站立期又可细分为以下几个时期：
站立期又可细分为以下几个时期；
站立早期：跟着地到全足放平时期。在此时期，足底吸收 地面的冲击，井开始承重。也称缓冲期。该时期为步态周 期的0－15％的时间段。 站立中期：全足放平到跟离地时期。在此时期，身体体全 部体重转移到支撑足。该时期为步态周期的 15－30％的时 间段。 蹬离期（站立末期）：距离地到趾离地时期。此间，身体 重量逐步向对侧转移，并产生蹬地动作，推动身体向前。 该时期为步态周期的30－60％的时间段。
二、正常步态的一般特征
3．跟着地后的膝屈曲
正常人跟着地时，膝关节有15-20度的屈曲，以减少 重心的上下移动。膝踝的协调运动使人体重心的轨 迹基线变得更平坦光滑。
三、步态周期中下肢关节的运动
1、髋关节
跟着地时，髋关节屈曲约为30度。随着身体重心向前移动，髋关节逐渐做伸的运动 （屈曲角度减小），直到站立中期后。 身体重心移到髋关节前，髋关节才从屈的状态变为后伸状态，并在趾离地前达到最大 伸直状态；之后，髋关节开始由伸向屈的方向运动，准备屈髋向前摆腿。进入摆动期 后，髋关节屈曲角度增大，大腿向前迈出。髋关节的屈曲阶段一直延续到跟着地。
3）摆动期
概念：趾离地后到足跟再次着地时期，称为摆动期〔摆动 相）。该时期约占整个步态周期的40％。 摆动期内，下肢在主中摆动，不与地面接触，而腿在空中 的摆动运动，有一个从加速运动到减速运动的过程。由此， 摆动期又可细分为摆动前期（加速期）、摆动中期．摆动 后期（减速期）。 摆动前期：足趾离地后，整个下肢立即加速向前摆动摆动 的时期。故此又称为加速期。 摆动中期：下肢加速摆动后，经过身体下方之时． 摆动后期：摆到身体前方的下肢，在足跟着地前逐渐减缓 其摆动速度：该时期又称为减速期。 举例说明
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。
步态的分析
• 骨骼、关节、韧带、肌肉、肌腱等障碍 • 各种脊椎疾病、关节疾病、肌营养不良、截肢等
• 神经系统和运动系统接合部障碍
• 重症肌无力等
步态分析方法
临床分析
• 观察法 • 测量法
步态分析实验室
• 步态分析仪
观察步态：定性
注意身体的某一节段或某一关节 通过检查表或简要描述的方式 记录步态周期中存在的问题
正常步态参数
步频
• 每分数迈出的步数 • 步频＝步数/60（步/分） • 正常：95～125步/min
步速
• 步行速度 • 单位时间内行走的距离（米/秒） • 让测试对象以平常的速度步行10米的距离，测量
所需的时间 • 计算：步速（米／秒）＝距离／所需时间
正常步态参数
重心移动
• 行走时，身体重心随着骨盆 的向前移动而上下移动大约 5cm，侧方移动约5cm
正常步态特征
身体平稳 步长适当 耗能最少
步态周期
从一侧足跟着地到 该侧足跟再次着地 所经历的时间 • 分为二个相
• 站立相 • 摆动相
步态周期：站立相
同侧足跟着地到足尖离地，即足部 支撑面接触的时间，约占步态周期 的60%
分为5个期
• 最初接触/足跟着地
• 负重反应 • 站立中期
• 站立末期
骨盆旋转
当摆动腿向前迈步时，骨盆 向前及向对侧发生一定的旋转， 正常约4°
步态周期中的肌肉活动
髋关节
伸髋肌：臀大肌、腘绳肌 屈髋肌：髂肌、腰大肌（髂腰肌） 髋外展肌：臀中、小肌 髋内收肌群： 髋内旋肌：阔筋膜、臀小肌、臀中肌前部 髋外旋肌：臀中肌、臀大肌后部
15
伸髋肌
臀大肌
– 摆动末期开始活动，协调屈髋和支持体 重
步态分析完整版
步态分析完整版步态分析是研究人类行走过程中身体各部位运动规律和协调性的科学方法。
它通过观察和分析人的行走姿态，评估人的运动功能，帮助医生、康复师和运动教练制定个性化的治疗方案和训练计划。
本完整版文档将详细介绍步态分析的基本概念、方法、应用以及最新研究成果。
一、基本概念1. 步态周期：行走过程中，从一侧脚跟触地到下一次该脚跟触地的整个过程，称为一个步态周期。
一个完整的步态周期可以分为两个阶段：支撑相和摆动相。
2. 支撑相：指脚与地面接触的时间段，占整个步态周期的60%左右。
在这个阶段，身体的重心从一侧脚转移到另一侧脚。
3. 摆动相：指脚离开地面向前摆动的阶段，占整个步态周期的40%左右。
在这个阶段，身体的重心向前移动。
4. 步态参数：包括步长、步频、步宽、步速等。
这些参数可以反映一个人的行走能力和运动状态。
二、步态分析方法1. 观察法：通过肉眼观察行走过程中的姿态和动作，评估步态的异常情况。
这种方法简单易行，但主观性强，误差较大。
2. 动态足迹分析：通过测量行走过程中脚与地面接触的痕迹，分析步态的稳定性和协调性。
这种方法可以提供较为客观的数据，但无法观察整个行走过程。
3. 三维运动捕捉技术：利用多个摄像头捕捉行走过程中身体各部位的运动轨迹，三维模型，进行详细分析。
这种方法可以提供最全面、最精确的数据，但成本较高，技术要求较高。
4. 动力分析：通过测量行走过程中地面反作用力和关节力矩，分析步态的动力学特征。
这种方法可以深入了解行走过程中的能量消耗和肌肉活动，但需要专业的设备和技术支持。
三、步态分析应用步态分析在临床医学、康复医学、运动训练等领域具有广泛的应用价值。
例如：1. 诊断神经系统疾病：通过步态分析，可以早期发现帕金森病、脊髓损伤等神经系统疾病，为治疗提供依据。
2. 评估康复效果：在康复训练过程中，通过步态分析，可以实时监测患者的行走能力变化，评估康复效果，调整训练方案。
3. 优化运动训练：对于运动员和健身爱好者，步态分析可以帮助发现行走过程中的不足，制定针对性的训练计划，提高运动表现。
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。
步态分析
同步实现运动图像捕捉系统、足底压力板、
测力台、表面肌 电仪等系统的采集和分析， 实时同步采集分析人体运动的动力学、运动 学和EMG 数 据。
建模软件——SIMM
髋关节屈曲
膝关节常发生继发性屈 曲畸形，加重步态障碍。
31
建立人体生物力学模型
整体模型 以下肢为主，上身简化。 局部模型 下肢、髋膝踝、面部、 手指等。
步速、步行周期和时相
步速（walking velocity） 行走时单位时间内在行进的方向上 整体移动的直线距离称为步速，即行走速度，通常用m/min 表示。一般健全人通常行走的速度约为65～95m/min。也可 以用步行10m所需的时间来计算。 步行周期（gait cycle） 在行走时一侧足跟着地到该侧足跟 再次着地的过程被称为一个步行周期，通常用时间秒（s） 表示。一般成人的步态周期约为1～1.32 s左右。 步行时相（gait phase/period） 行走中每个步态周期都包含 着一系列典型姿位的转移。人们通常把这种典型姿位变化划 分出一系列时段，称之为步态时相（gait phase），一个步行 周期可分为支撑相（stance phase）和摆动相（swing phase） 。一般用该时相所占步态周期的百分数（cycle%）作为单位 来表达，有时也用秒（s）表示。
足印法
足开关
足底传感器的步态分析系统（德国
INFOTRONIC－），如图所示。
三维步态分析
(美国MotionAnalysis，英国Vicon，意大利BTS，瑞典Qualisys ） 完整的三维步态分析系统硬件包括 一组摄像机
足底压力板
表面肌电仪 气体代谢分析仪
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 人体步态的生物力学特征与步态分析.doc 人体步态的生物力学特征与步态分析摘要步行是人类运动最基本的方式，加强对步态的动作研究，有利于我们对人体运动规律进行更深入的了解，有利于人体运动障碍疾病的治疗和恢复。
本文在国内外相关研究成果的基础上，总结归纳出步态的一般生物力学原理和步态分析的基本方法，为进一步对步态的研究奠定基础。
关键词步态生物力学研究方法分析一、步态的生物力学原理步态是人类步行的行为特征。
步行是人类生存的基础，是人类与其它动物区别开来的关键特征之一。
正常时的步行不需要思考，然而步行的控制却是十分复杂的，包括中枢命令，身体平衡以及协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节的协同运动。
其中任何环节的失调都有可能影响到步态。
步行是全身肌肉参与，包括人体重心移位，骨盆倾斜旋转，髋、膝、踝关节伸屈及内外旋展等，使人体发生位移的一种复杂的随意性运动。
行走过程中，从一侧脚跟着地开始到该脚跟再次着地形成 1 个步态周期。
对指定的下肢而言，1 个步态周期活动可分为支撑时相和摆动时
1 / 6
相。
支撑时相又分为脚跟着地、脚趾着地、支撑中期、脚跟离地、蹬离期和趾离地诸动作阶段。
摆动时相分为加速期、摆动期和减速期。
正常行走时，支撑时相约占整个步态周期的60%―65%，因此，当一侧下肢进入支撑时相时，另侧下肢尚未离地，两下肢同时负重称为双肢负重期。
双肢负重期约占全周期的 28.8%，占支撑时相的 44.8%，支撑时相的其它时间为单肢负重期。
随着年龄的增长，单、双支撑时相占步态周期的比例也随之增加。
不同性别和身高的人，其支撑时相和摆动时相所占的比例无明显差异。
二、步态分析步态分析是用运动生物力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走的功能状态进行分析的一种生物力学研究方法。
随着科学技术的发展，由先进的传感器、高速摄像机、微型计算机等组成的综合步态分析系统，使步态分析方法得以在康复医学研究中越来越深入的开展，该系统可不受外界干扰，同时提供行走时人体的重心的空间位移、速度、加速度、地面支反力、肌肉及关节活动情况、关节内力及力距的变化等多种人体运动的信息，1 个人的步态将会像体温、血压那样，从 1 个侧面反映出人体的健康状况和病态特征。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 其中影响步态的六大因素分别为：
髋部旋转，髋部侧面下降，支撑阶段的膝关节弯曲，踝关节的滚动运动，下肢在平面中的转动以及膝内收。
（一）步态的运动学分析。
运动学是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法，主要包括：
步行整体时间与空间测定和肢体节段性运动方向测定，主要围绕影响步态的 6 大因素的测量，来进行运动学分析（二）步态的动力学分析。
动力学分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向和时间的研究方法。
牛顿定律、多体系统动力学原理是动力学分析的理论基础。
（三）正常步态分析。
步行的基本功能从某一地方安全有效地移动到另一地方步行是涉及全身众多关节和肌群的一种周期性运动，正常步行是高度自动化的协调稳定的运动，也是高度节约能耗的运动。
通常采用目测方法，就能够判断考察对象步态是否异常。
正常步态应该体现出如下特征：
（1）合理的步长、步宽、步频。
（2）上身姿势稳定。
（3）最佳能量消耗或最省力的步行姿态。
3 / 6
从运动生物力学的观点来考察步行运动，其正常步态应该具备出如下生物力学特征：
（1）具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。
（2）可以在足触地时有效地吸收机械能，以减小撞击，并控制身体的前向进程。
（3）支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度，以及充分的支撑面。
（4）摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制。
（四）异常步态分析。
人体由于遗传、疾病、意外伤害等诸多因素，都有可能造成步行障碍，使步行周期中某环节发生改变，导致步态改变，出现错误步态。
严重改变还会导致病理步态，甚至丧失步行能力。
异常步态分为以下几种：
支撑相障碍，摆动相障碍，倾斜步态，回旋步态以及硬膝步态。
造成上述错误步态的主要原因是：
（1）关节僵硬肌肉挛缩使肌肉群的平衡性遭到破坏。
（2）臀肌，股四头肌和腓肠肌的软弱无力使患肢支撑力不足。
所以，骨折后早期的功能锻练要根据各自骨折的不同特点，注意加强臀肌，股四头肌和腓肠肌的功能锻炼，为日后的正常步行做好准备。
三、结论临床上的不同疾病会产生不同的步态异常现象，有些疾病甚至会出现典型的步态，例如小儿麻痹症的跛足步态，帕金
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 斯综合症的小碎步步态，脑卒中病人的划圈步态。
所以，加强对典型步态的研究，有利于对相关疾病的诊断、治疗和恢复。
随着现代测量技术、电子技术，尤其是计算机技术的迅猛发展，智能化的步态分析系统也在不断完善。
这使定量、客观评价不同状态下人体行走功能的研究领域大大拓宽，使有些复杂的功能性问题的研究同样成为了可能。
步态分析对人体运动系统和神经系统的疾病病因分析和诊断，手术和康复训练成效的判定，骨关节假体的设计以及截瘫病人行走功能的重建等都具有重要意义，目前已经成为了临床研究中不可或缺的重要手段之一。
参考文献：
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