Bertec步态分析测力跑台
Bertec步态分析测力跑台
内部技术培训资料-----------Bertec步态分析测力跑台(销售部使用)版本:初级版状态:受控编制:技术部审核:赵伟批准:李国涛维拓启创(北京)信息技术有限公司2017年6月7日编辑说明本资料主要以基础普及为主,属于行业专业知识培训资料,目的是使销售人员在短时间内了解运动医学领域的专业知识、现状及发展前景。
掌握-Bertec 步态分析测力跑台的基本理论体系、适用范围、产品特点。
便于迅速进入角色,展开工作。
此资料适用于营销人员、市场部、销售部及其他岗位人员,入职培训使用,因时间仓促,不足之处敬请谅解指正,我们会在下次修订过程中给予完善。
本资料只供内部使用,因涉及公司技术及商业秘密,故不得将其原件或复印件对外泄露。
编者:技术部赵伟目录第一章三维步态分析的研究与应用 (4)1.步态分析主要应用领域: (4)2.临床步态分析的目的 (5)3.步态定量分析的方法 (5)3.1运动学分析 (5)3.2 动力学检测的效率提高 (5)3.3 时空参数分析的实时性提高 (6)3.4 动态肌电图的应用发展 (6)3.5 氧价分析 (7)4 正常步态模式 (7)5.异常病理步态(以中枢神经受损为例) (7)5.1 中枢神经受损 (7)5.2 临床步态分析在诊疗方向的应用 (8)第二章平板和跑台在步态分析中的比较 (9)1.测力平板的局限性 (9)2.测力跑台 (9)3.测力跑台的优势 (10)4.测力跑台的局限性 (10)第三章同类测力跑台的比较(Bertec Vs AMTI) (11)1.Bertec FIT简介 (11)2.Bertec FIT 与AMTI(前后双带)的具体参数比较 (12)a)精度: (12)b)动态响应: (12)c)跑带运动的影响: (12)d)单跑带与分离跑带: (12)e)左右分离跑带与前后分离跑带: (12)f)皮带的控制: (12)g)倾斜: (13)h)可选附件: (13)第四章Bertec测力跑台安装指南 (15)1.基本注意事项和建议 (15)2. 安装位置准备工作 (15)3.系统布局 (16)4. 电源要求 (16)5.基本尺寸 (17)6.施工简图 (18)7.小结 (19)第一章三维步态分析的研究与应用步行(Walking)是人类最主要的、重复最多的一种行动方式,是通过双脚的交互动作移行机体的一种复杂随意活动,人体许多功能需要步行才能完成。
NDI optotrak步态体态分析系统--北京圣思特科技有限公司
测力台系统技术方案
测力台系统是人体运动动力学分析、平衡试验、步态分析不可或缺的工具,可实现多个测力 台的信号同步采集分析,也可与表面肌电测试系统、三维运动图像解析系统、压力分布测试 系统、多种传感器等兼容同步使用进行步态分析。 型号:Bertec FP4060-07-1000 Bertec 三维测力台内置 六个高精度力学传感器,可实时采集作用在平台上的力学信号,可 以直接得到以下力学参数: Fx、Fy、Fz,Mx、My、Mz,三维力矢量,压力中心(COP), 并可通过 C-motion Visual 3D 软件计算各种动力学参数,数字滤波和频谱分析,质心位置、 速度和加速度等;通过逆向动力学分析, 还可以得到关节合力、关节力矩及功率等。本测力台还有良好的开放性和兼容性,可直接集 成到 NDI 运动测量系统中,进行同步数据采集和分析。 一、Bertec FP4060-07-1000 工作条件 1.电源电压:100~240VAC,50/60Hz,2.5A; 2.工作温度:-20°C~+60°C; 3.相对湿度: 0---80% 4.仪器运行的持久性:支持长时间的持续工作,可保持良好的稳定性和重复性。
Bortec AMT 8 通道表面肌电测量仪的技术参数,物理参数和工作环境要求 技术参数: 产品编码 AMT-8(Analog Multiplex Telemetry) 输入模式 差分器(双电极)10 Gohm 响应频率 10-1000Hz, -6dB 共模抑制 115dB (在响应频率为 60Hz 时) 可变增益 1-3(连续的) 信道串音 在响应频率为 100Hz,所有的通道都使用时,大于-50dB 噪声 4.5μ V r.m.s. (响应频率在 10Hz-3kHz) 噪声测量 输入端对地短路 输出信号振幅 单端,最大 8.0 Vpp,无修剪 输出连接器 标准 BNC
人体步态分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着社会的发展和科技的进步,对人体运动规律的研究日益深入。
步态分析作为研究人体运动的重要手段,在康复医学、运动科学、生物力学等领域具有重要意义。
本实验旨在通过步态分析,了解正常人的步态特征,为相关领域的研究提供数据支持。
二、实验目的1. 研究正常人体步态的基本特征;2. 掌握步态分析的方法和技巧;3. 为相关领域的研究提供数据支持。
三、实验原理步态分析是通过观察和分析人体在行走过程中的运动规律,揭示步态异常的关键环节及影响因素。
本实验采用光学影像采集技术和生物力学分析方法,对正常人体步态进行定量研究。
四、实验材料1. 实验对象:10名身体健康、无运动损伤的正常成年人;2. 实验设备:光学步态分析系统、高精度计时器、三维运动捕捉系统、力台等;3. 实验环境:室内安静、光线充足的环境。
五、实验方法1. 实验对象在实验前进行适应性训练,熟悉实验环境;2. 实验对象穿着舒适的鞋子,在实验设备前进行自然行走;3. 实验设备自动采集行走过程中的数据,包括步频、步幅、步长、足部压力等;4. 利用生物力学分析方法,对实验数据进行处理和分析。
六、实验结果1. 正常人体步态的基本特征:- 步频:每分钟80-120步;- 步幅:0.5-0.8米;- 步长:0.7-1.0米;- 足部压力:足跟先着地,足中部着地,足尖离地;- 躯干姿态:保持直立,头部与脊柱呈一直线;- 下肢运动:髋关节、膝关节、踝关节协调运动,保持稳定。
2. 实验数据分析:- 步频、步幅、步长等参数在正常范围内;- 足部压力分布均匀;- 躯干姿态稳定;- 下肢运动协调。
七、实验结论1. 正常人体步态具有规律性和稳定性;2. 步态分析是研究人体运动的重要手段,可以为相关领域的研究提供数据支持;3. 本实验为步态分析提供了可靠的数据,有助于进一步研究步态异常的原因和治疗方法。
八、实验讨论1. 步态分析在康复医学中的应用:- 评估患者的步态异常情况;- 制定个性化的康复方案;- 评估康复治疗效果。
跑台测试方案
跑台测试方案1. 简介跑台测试是一种常见的项目测试方法,它通过模拟运动员在赛道上跑步的动作,测试跑台上的各项指标和性能。
跑台测试被广泛应用于体育科学、医疗康复等领域,可以帮助研究人员和专业人士评估和改善运动员的跑步能力和动作技术。
本文将介绍跑台测试的基本原理、测试流程和操作步骤。
2. 原理跑台测试主要通过测量运动员在跑台上的步频、步幅、体重分布、心率等指标来评估运动员的跑步能力和运动技巧。
具体原理如下:•步频:跑台测试仪器会记录运动员在一定时间内完成的步数,根据时间和步数计算得出步频。
•步幅:跑台测试仪器会测量每次跑步中运动员双脚离地的距离,根据距离和步数计算得出步幅。
•体重分布:跑台测试仪器通常配备称重传感器,可以测量运动员在跑步过程中不同部位的负荷分布。
•心率:跑台测试仪器可以通过心率传感器检测运动员的心率变化,以评估运动员的心肺功能和运动强度。
3. 测试流程跑台测试分为以下几个步骤:步骤一:准备工作在进行跑台测试之前,需要进行以下准备工作:- 检查跑台设备是否正常运转,确保传感器和各项功能正常。
- 为运动员穿戴合适的跑步服装和鞋子,确保测试结果的准确性。
步骤二:调整设备和参数设置根据运动员的身高、体重和跑步习惯,调整跑台的倾斜度和速度参数设置。
步骤三:进行测试•运动员站上跑台,准备开始测试。
•调整运动员的姿势和位置,确保能够正常进行测试。
•运动员开始跑步,测试仪器会自动记录步频、步幅、体重分布和心率等指标。
•在测试过程中,相关工作人员可以观察和记录运动员的动作和表现。
步骤四:分析和评估测试结束后,可以通过测试仪器的数据分析软件进行数据处理和评估。
根据测试结果,可以评估运动员的跑步能力和技术水平,发现潜在问题和改进空间。
4. 操作步骤以下是进行跑台测试的具体操作步骤:1.打开跑台设备的电源,确保设备处于正常工作状态。
检查并调整设备上的倾斜度和速度参数,以适应运动员的需求。
2.提醒运动员穿戴合适的跑步服装和鞋子,确保测试结果的准确性。
步态分析实训结论总结报告
一、引言步态分析作为运动医学、康复医学和生物力学等领域的重要研究手段,对于评估人体运动功能、诊断疾病以及制定康复训练计划具有重要意义。
本次实训旨在通过步态分析实验,了解步态分析的基本原理、方法和应用,并总结实训过程中的经验和结论。
二、实训目的1. 掌握步态分析的基本原理和方法。
2. 学会使用步态分析设备进行数据采集和分析。
3. 提高对步态异常的识别和评估能力。
4. 了解步态分析在临床应用中的价值。
三、实训内容与方法1. 步态分析原理介绍:讲解了步态分析的基本概念、步态周期的划分以及影响步态的因素。
2. 步态分析设备操作:介绍了步态分析设备的使用方法,包括测力台、压力垫、三维运动捕捉系统等。
3. 实验操作:在实验室内进行步态分析实验,包括受试者选择、数据采集、数据分析等环节。
4. 结果分析:对实验数据进行统计分析,包括步频、步幅、步态周期、关节角度等指标。
四、实训结论1. 步态分析是一种有效评估人体运动功能的方法,可以帮助我们了解受试者的步态特征和运动能力。
2. 步态分析设备具有高度的准确性和可靠性,能够为临床诊断和治疗提供科学依据。
3. 步态分析在康复医学中具有重要意义,可以帮助康复治疗师制定个性化的康复训练计划。
4. 步态分析在运动医学领域也有广泛应用,可以帮助运动员提高运动表现,预防运动损伤。
5. 步态分析在临床应用中具有以下优势:(1)客观性:步态分析数据客观、准确,不受主观因素的影响。
(2)全面性:步态分析可以全面评估受试者的步态特征,包括步频、步幅、步态周期、关节角度等指标。
(3)动态性:步态分析可以动态观察受试者的步态变化,为临床诊断和治疗提供实时反馈。
五、实训经验与体会1. 步态分析实验过程中,要注意受试者的安全,确保实验顺利进行。
2. 在数据采集过程中,要严格按照操作规程进行,保证数据的准确性和可靠性。
3. 数据分析时要充分了解受试者的运动背景和病史,结合临床经验进行综合评估。
4. 步态分析结果要与临床诊断相结合,为临床治疗提供有力支持。
步态分析仪
步态分析仪步态分析仪是一种用于测量和评估人类步态的设备。
它可以通过收集关于步行动作和身体姿势的数据,帮助医生和研究人员了解个体的健康状况和行动能力。
步态分析仪的应用范围广泛,包括医疗诊断、康复治疗、运动训练等领域。
步态分析仪基于现代传感器技术和数据处理算法设计而成。
它通常由多个传感器组成,包括加速度计、陀螺仪和压力传感器等。
这些传感器可以实时测量身体的运动和力量,并将数据传输到计算机或移动设备上进行分析和处理。
步态分析仪通过采集的数据,可以量化步行过程中的各种运动参数。
例如,步态周期、步长、步频、脚落地方式等。
这些参数可以帮助诊断师或康复专家评估患者的步态质量,判断是否存在异常情况或病理问题。
同时,步态分析仪还可以提供个体的平衡、稳定性和协调性等信息,为医生制定治疗方案和康复计划提供参考依据。
在医疗诊断领域,步态分析仪可以用于早期发现和监测慢性疾病。
例如,帕金森病患者的步态常常呈现特殊的步行模式,步态分析仪可以帮助医生追踪这种模式的变化,评估病情的进展和治疗效果。
此外,步态分析仪还可以用于评估肌肉、神经和骨骼系统的功能状态,对其他运动障碍、运动损伤和疼痛症状进行诊断和治疗。
康复治疗是另一个重要的应用领域。
当人们遭受运动损伤或手术后需要康复时,步态分析仪可以帮助康复专家监测患者的步行恢复情况。
通过实时、客观地分析和比较病前和病后的步态数据,康复专家可以调整康复计划,提高治疗效果和康复速度。
运动训练是步态分析仪另一个重要的应用领域。
许多专业运动员和教练员使用步态分析仪来优化运动技巧和提高竞技水平。
通过对运动员的步态进行分析,找出其中的不足之处,进行有针对性的训练,可以改善运动员的动作效果和能力。
在跑步、球类运动、田径等领域,步态分析仪的应用已经成为提高竞争力的重要手段。
此外,步态分析仪还可以用于研究人类步态的科学研究。
通过收集大量的步态数据,并进行数据挖掘和统计分析,研究人员可以揭示人类步行的规律和特点,探索影响步态的各种因素。
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。
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。
步态分析ppt课件
案例三
总结词
身体功能障碍
详细描述
该残疾人在行走过程中存在明显的步态异常,如一瘸一 拐或摇摆不稳等,这些问题可能与身体功能障碍有关, 如肌肉萎缩或神经损伤。
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。
其他疾病
如糖尿病、甲状腺功能亢进等 ,也可能影响步态。
常见步态问题类型
蹒跚步态
走路时左右摇摆,常见 于神经系统疾病。
剪刀步态
双腿僵硬,交叉向前移 动,常见于脑瘫患儿。
痉挛性步态
步伐小而快,足部呈划 圈样移动,常见于帕金
森病。
拖腿步态
足部下垂,步伐缓慢, 常见于下肢肌肉或关节
疾病。
步态问题对人体的影响
步态周期与阶段
步态周期定义
步态周期是指行人在一个步行循环中完成一个完整的步态过 程所需的时间。一个步态周期可分为支撑相和摆动相两个阶 段。
支撑相与摆动相
支撑相是指行走过程中,足部与地面接触的阶段,主要负责 承受体重和推动身体前进。摆动相则是指足部离开地面的阶 段,主要负责平衡和加速。
03
步态分析方法
观察法
总结词
直接观察法是一种简单易行的步态分析方法,通过观察者的肉眼观察,对被观察者的步态进行初步评 估。
详细描述
观察法通常用于初步判断步态是否异常,如观察行走过程中是否存在姿势异常、步长和步频是否正常 等。这种方法虽然简单,但对于一些明显的步态问题,如蹒跚步态、剪刀步态等,观察法可以提供快 速的初步判断。
06
案例分析
案例一:某运动员的步态问题分析
总结词:运动损伤
详细描述:该运动员在训练和比赛中经常出现膝盖疼痛和脚踝扭伤的问题,通过步态分析发现其步态存在异常,如足部外翻 和膝盖内扣等,这些问题可能导致运动损伤。
运用三维测力台系统对正常人步态的分析
运用三维测力台系统对正常人步态的分析
张潇;卢世璧;解英俊
【期刊名称】《医用生物力学》
【年(卷),期】1996(11)4
【摘要】本文介绍了三维测力台系统对正常人步态的一些测试结果及参数分析,例如足底压力、平面力的矢量、回归曲线及功率谱分析等。
【总页数】4页(P212-215)
【关键词】生物力学;步态分析;测力台系统;三维测力台
【作者】张潇;卢世璧;解英俊
【作者单位】中国人民解放军总医院
【正文语种】中文
【中图分类】R318.01
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一种便携式步态分析仪评估脑卒中步态时空参数的信度与效度研究简
一种便携式步态分析仪评估脑卒中步态时空参数的信度与效度研究简张文通;钮金圆;许光旭;孟殿怀;施乃贤;阮佳伟【期刊名称】《康复学报》【年(卷),期】2016(000)005【摘要】目的:探讨利用便携式步态分析仪评定脑卒中患者步态时空参数的信度与效度。
方法:选择40例脑卒中患者,利用便携式步态分析仪(Gait Watch步态分析系统)在同一天内记录受试者3次步态时空参数。
由操作者a进行第1次步态分析,操作者b进行第2次和第3次步态分析。
并利用足印法记录患者步态时空参数。
采用t检验、组内相关系数(ICC)、Pearson相关系数分析便携式步态分析的步态时空参数的信度与效度。
结果:第1次与第2次所得步态参数之间差异无统计学意义(P>0.05);第2次和第3次测得步态时空参数ICC均在0.90~1.00;便携式步态仪所得步态时空参数与足印法所得参数之间具有高度相关性,r值均>0.9。
结论:Gait Watch便携式步态仪所得步长、步幅、步速等时空参数信度与效度均较好,在脑卒中患者的步态分析中具有重要意义。
【总页数】4页(P25-28)【作者】张文通;钮金圆;许光旭;孟殿怀;施乃贤;阮佳伟【作者单位】江苏省人民医院盛泽分院;江苏省人民医院【正文语种】中文【中图分类】TU473.2【相关文献】1.一种便携式步态分析仪评估脑卒中步态时空参数的信度与效度研究 [J], 张文通;钮金圆;许光旭;孟殿怀;施乃贤;阮佳伟;2.一种便携式步态分析系统的信度研究 [J], 王康玲;黄杰斌;吴文;黄国志3.一种便携式步态分析仪评估脑卒中步态时空参数的信度与效度研究 [J], 张文通;钮金圆;许光旭;孟殿怀;施乃贤;阮佳伟4.数字化跑台在中国人中步态时空参数的信度研究 [J], 肖晗; 沈显山; 王娟; 韩若东5.数字化跑台在中国人中步态时空参数的信度研究 [J], 肖晗;沈显山;王娟;韩若东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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步态(gait)是人类步行的行为特征,是人体结构和功能、神经运动系统、行为及心理活动在行走时的外在表现。
不同的人步态是不一样的。
但由于人类存在基本相同的解剖结构和生理组成,运动行为又非常相似,所以健康人的步行是在一系列相似过程中完成的,表现为循环往复、高度自主的躯干和肢体有节奏的交互式运动模式。
这种独特的运动方式使研究者可以对其进行高度准确性的研究。
步态分析(gait analysis)是利用力学原理、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走功能状态进行分析的一种生物力学研究方法。
人体是由多种物态组成的数个节段,在其运动期间通过关节链连接而成的一个完整体系,可把它抽象为一个多链节刚体系统,根据这一模型理论,利用现代测量技术,可对人类行走时身体各部分,特别是下肢的运动和受力情况进行动态客观记录和定量分析。
三维空间综合运动分析系统分析方法,使得人们从原来步态的简单定性描述发展到从运动学和动力学方面定量分析步态。
1.步态分析主要应用领域:1)医疗诊断步态分析在康复评定、训练与治疗的过程中,客观、定量地评定人体步行功能,全面反映患者的康复功能状态,可为颅脑损伤、中枢及周围神经系统损伤及骨关节病损的患者制定康复治疗方案及评定康复疗效,提供客观的手术方案以及用于评定术后疗效等。
病理步态可能反映相关病症,或负责的症状本身的因果关系。
步态的研究可以用于诊断和干预策略,对步态障碍和矫正骨科手术的效果进行评估,并在未来的发展中负责康复工程。
除了临床应用,步态分析也用在专业的体育训练,以优化和提高运动成绩。
2)生物特征识别和取证步态风格的微小变化可以被用作生物标识符来识别个体的人。
该参数被有时空相关(步长,步长,步速,周期时间)和运动相关(髋/膝/踝关节角度和大腿/躯干关节旋转/脚角度)等。
这属于基于模型的方法。
另一种为基础的外观方法,通过识别个体的二进制步态轮廓序列。
例如,全步态周期的轮廓序列可以被视为三维张量的样品,与多重线性子空间学习,如多线性成分分析,可以用学习功能进行分类。
3)比较生物力学通过研究非人类动物的步态,更深入的了解有关的运动机制,这对了解物种问题的生物学以及运动有更广泛的影响。
2.临床步态分析的目的①对步长、步频、步速,时相与周期,站立相力矩,关节角度等多种步态指标进行定量分析,提供客观数据,指导临床及科研。
②评定康复治疗前后步态中存在的问题、异常步态模式及下肢肌张力、肌力改善的程度,制定康复治疗、训练计划。
③评定康复疗效,与定做支具、矫形器的前后进行步态对比,确定所做支具或矫形器的合适程度及使用价值。
将三维步态分析的方法应用于康复医学领域,并根据所提供的运动学参数、生物力学参数和运动中骨骼肌的肌电活动参数的变化,客观实时地进行康复治疗方法的选择及疗效评定是切实可行的。
3.步态定量分析的方法步态的定量分析在国内已逐步应用于临床及科研,对步态分析的基础参数(步速、步频、步长)、时相与周期、地面反力、COP运行轨迹及下肢关节角度等多种步态指标进行定量分析,指导步态训练,为客观评定提供了一种有效的手段。
3.1运动学分析需要对步行和其他运动时数十个关节标记点不断地进行数据采集,数据采集频率一般在60次/min以上,并对关节和躯体阶段性运动轨迹进行分析和三维重建。
如此大量数据采集和处理的技术要求很高。
而三维图像重建使步态分析的结果形象化,从而显著提高了临床步态分析的实际应用和医学技术人员对步态分析结果的理解和应用。
被动式标记物(passive marker)和主动式标记物(active marker)的材料,制作和应用技术都有改善,从而极大地提高了数据采集的效率和可靠性。
红外摄像技术主导的人体运动分析系统主要有(美国Motion Analysis,英国Vicon,意大利BTS,瑞典Qualysis)。
3.2 动力学检测的效率提高动力学分析(kinetics analysis)系统的主要设备是三维测力板和步态分析跑台。
通过测量步行时垂直、水平和侧向作用力,与运动学数据和人体骨骼肌肉模型结合,通过多体动力学算法计算,可以求出运动功量,甚至细化到骨骼力、关节力与力矩、肌肉力等生物力学数值。
用测力装置测定人体或器械所受外力的原理基本相同,各种传感器把非电量的力转变成应变片的几何形状变化,最终得到与力数值呈线性关系的电量值。
目前使用的三维测力板根据其力传感器元件的不同,可分为两类:1)压电式测力板测力板有对称分布在力板4角的石英体力传感器组成,每个角有3块,分别对Z、X、Y轴方向力敏感,。
将四个角的三维力进行组合可以计算总的三维力的大小、方向和作用点、转矩。
以瑞士产的Kistler测力板为代表。
其特点是:•压电晶体式测力台,测试动态、冲击力效果好(跳高)•可以测定三个轴向力的大小、方向、作用点(压力中心),可计算出转矩,又称六分量测力台•石英刚性好,外力下变形很小,测试不会引起时间延迟•压电传感器固有频率高,可达20-50Hz,利于反映高频特征•由于压电负载单元的高刚度,其测量精度通常低于基于应变计的称重传感器。
2)应变式测力板应变式测力板的压力传感器一般采用电阻应变片、半导体应变片。
应变片的作用是把非电量的力转化成应变片的形变,形变在弹性极限内遵循胡克定律与受力成正比,在测力台量程范围内电阻丝横截面积变化忽略不计,因此测量应变片电阻值的变化就可以测出相应的力值,这种力转化为电量的过程叫“应变效应”。
应变式测力板以美国产的Bertec和AMTI为代表。
其特点是:•静态力和准静态力(射击)效果比较好;•频率不高效果较好(举重);•测试冲击力效果差•相比压电式的测力台,应变式测力特点是性价比高,灵敏度高,测量范围广,频率响应快,重量轻,因此在运动生物力学中有着广泛的应用。
3.3 时空参数分析的实时性提高时间/空间参数分析(time-spatial analysis)包括步长、步幅、步速、步频、步宽、足偏角、步行周期等。
过去使用有压力感受器的电子步态垫(gait mat),外观恰似普通的地毯,患者走过之后立即把上述数据以图形的方式显示和打印,来分析步态周期,十分耗时而不精确。
现有的跑台系统包括功能强大的步态分析软件,主要可实现的功能:1.关节曲伸、内收外展、旋内旋外角度变化时程数据2.基于身体中心的关节运动/力图表演示3.上下肢运动学的完整报告,包括:倾斜,旋转侧倾,内收外展,倾斜度等。
4.各种数据报告输出,比如速度,节奏,支撑时间等5.总体均值可以应用到个体的多次试验或者规范人群的群体中6.左右脚步态数据,细化至:脚跟,脚尖和足中3.4 动态肌电图的应用发展动态肌电图是步态分析非常重要的组成部分,用于检测步行时肌肉活动与步态的关系。
表浅肌肉一般采用表面电极,置放于与相临肌肉距离最远并且接近肌腹的部位,深部肌肉可以采用植入式线电极。
由于神经疾病患者步态分析的发展,临床对于明确步行障碍关键肌肉的需求日益提高,动态肌电图的价值越来越突出。
3.5 氧价分析氧价分析(Oxygen Cost)是国际上积极应用而在国内所知甚少的指标。
氧价是步行时耗氧量和步行距离的商(OC=VO2/meter)。
受试者采用便携式氧分析方式,在步行时同步采集呼出的气体,进行耗氧量分析,再与步行距离相除。
氧价越低,说明步行运动的能量消耗越省,自然步态的标志就是最节约能量的步行方式。
任何步行训练效果的金标准就是降低氧价。
因此,氧价分析将成为未来十分有发展前景的技术。
4 正常步态模式所谓正常步态是指当一个健康成人用自我感觉最自然、最舒坦的姿态行进时的步态,它具有如下3个特点:身体平稳、步长适当、耗能最少。
正常步态需要中枢神经系统、周围神经系统及骨骼肌肉的动态整合,依赖骨盆、髋关节、膝关节、距小腿关节(踝关节)和足趾的一系列灵活运动,躯干则基本保持在两足之间的支撑面上保持身体良好的平衡。
正常步态很流畅的原因是重心最小限度地定位于骨盆,加上适宜的关节运动和适宜的力量,如果不能保证这些,就会出现异常步态。
Grabiner等认为正常步态的必须条件是:①支撑期良好的稳定性。
②摆动期足部放松。
③足够的步长。
④膝关节在支撑期吸收震荡并且蓄积能量,在摆动期带动小腿和足部运动。
为完成这一作用,膝关节必须在支撑期完全伸直,在摆动期屈曲大约60°。