步态生物力学

1、 步态生物力学步态生物力学Email：cy-办公室：假肢楼610丛丛 燕燕2015年6月4日步态生物力学步态生物力学概述概述 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 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）。步态生物力学步态生物力学概述概述需要身体大多数主要关节，特别是下肢关节的协调和互动需要身体大多数主要关节，特别是下肢关节的协调和互动 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

2、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。 步态生物力学步态生物力学概述概述 临床应用步态生物力学步态生物力学用途用途了解人移动的特点了解病因、诊断、干预、康复步态生物力学步态生物力学用途用途http:/ 义肢的设计假肢的设计和评估步态生物力学步态生物力学用途用途研究 科学应用运动训练 （高尔夫、篮球） 步态分析的方法观察法没有科技的辅助，廉价借助于仪器昂贵并且复杂步态生物力学步态生物力学方法方法 观察法步态生物力学步态生物力学方法方法 观察法步态生物力学步态生物力学方法方法脊柱：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 仪器法：时间距离

3、变量步态生物力学步态生物力学方法方法单步长：左右足跟或足尖先后着地点间的距离复步长（跨步长）：同侧足跟（或足尖）前后两次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 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。步态生物力学步态生物力学方法方法步态生物力学步态生物力学方法方法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） 仪器法：时间距离变量 仪器法：角度计（连续测量角度）步态生物力学步态生物力学方法方法步态生物力学步态

4、生物力学方法方法 仪器法：角度计矢状面踝关节膝关节髋关节步态生物力学步态生物力学方法方法 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步态生物力学方法方法 仪器法足底力 1. 压力传感器正常足裹脚裹脚 仪器法足底力2. 剪切力传感器步态生物力学步态生物力学方法方法 仪器法足底力2. 剪切力传感器步态生物力学步态生物力学方法方法步态生物力学步态生物力学 仪器法足底力4. 力台步态生物力学步态生物力学方法方法 仪器法足底力4. 力台 仪器法三维运动分析系统步态生物力学步态生物力学方法方法被动发光被动发光 仪器法三维运动分析系统步态生物力学步态生物力学方法方法主动发光主动

5、发光 仪器法三维运动分析系统步态生物力学步态生物力学方法方法我们可以得到： 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步态生物力学侵入性肌电电极表面肌电电极 仪器法肌电步态生物力学步态生物力学方法方法 尸体实验无法在活体上做的实验，验证肌肉和力学模型 小结步态生物力学步态生物力学要想深入了解人体运动的特点需要结合各种测试手段。步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 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步态生物力学概述概述 行走过程中，人体重心的轨迹

6、侧向位移：4 cm垂直位移：35 cm 步态周期：一侧足跟着地开始到该足跟再次着地步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期站立期（支撑期）站立期（支撑期）摆动期摆动期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 一个步态周期中右脚的位置步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件初始着地期初始着地期对侧趾离地对侧趾离地足跟离地足跟离地胫骨垂直胫骨垂直趾离地趾离地膝关节最大屈曲膝关节最大屈曲对侧初始着地期对侧初始着地期 步态事件步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件双足支撑双足支撑双足支撑左脚右脚右脚初始着地期右脚趾离地右脚初始着地期左脚趾离地左脚初始着地期左脚趾离地右侧支撑期右侧摆动期左侧摆动期左侧

7、支撑期右侧单支撑左侧单支撑速度快慢如何影响速度快慢如何影响 初始着地期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 初始着地期（足着地期）步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 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 鞋子磨损的位置鞋子磨损的位置减震装置通常设在哪里减震装置通常设在哪里 初始着地期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 踝关节背屈肌（胫骨前肌）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）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膝关节的伸肌和屈肌 稳定膝关

8、节的位置（锁紧）步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期从初始着地期到对侧趾离地步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期（足放平期，全足着地期，heel rocker） 特征： 1）重要的减震期： 足旋前，膝关节屈曲； 2）足旋前，活动度比较大， 适应不平地面； 3）重心在两腿间交替； 4）重心最低，向外侧移。步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期 踝关节跖屈肌（离心收缩）踝关节跖屈肌（离心收缩） 辅助膝关节伸肌，将下肢的压力中心前移，地面反作用力前移 腓肠肌腓肠肌外翻外翻 支撑中期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期对侧趾离地到足跟离地步态生物力学步

9、态生物力学步态周期步态周期 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。步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑中期（ankle rocker） 踝关节跖屈肌（比目鱼肌，离心收缩）踝关节跖屈肌（比目鱼肌，离心收缩） 保持前足压在地板上 支撑后期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期足跟离地到对侧初始着地期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 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（

10、比目鱼肌，向心收缩）踝关节跖屈肌（比目鱼肌，向心收缩） 加速身体前移 髋关节屈肌髋关节屈肌 (髂腰肌髂腰肌) 为摆动期做准备步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 摆动前期对侧的支撑反应期对侧初始着地期到趾离地期注意：属于支撑期注意：属于支撑期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 摆动前期 髋关节屈肌髋关节屈肌 (髂腰肌，股直肌髂腰肌，股直肌) 抬腿、向前摆腿（向心收缩） 踝关节跖屈肌踝关节跖屈肌 不活动 特征： 1）踝关节跖屈 2）髋关节主动屈曲步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期蹬离期 蹬离期（propulsion phase）Forefoot rocker卷扬机制：足底筋膜拉紧

11、，杠杆步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 摆动初期趾离地到膝关节最大屈曲步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 摆动初期 踝关节背屈肌踝关节背屈肌 （胫骨前肌）（胫骨前肌） 使足顺利离地（向心收缩） 特征： 1）踝关节背屈 2）屈髋带动屈膝足下垂或加速障碍（髂腰肌肌力不足） 髋关节屈肌（髂腰肌）髋关节屈肌（髂腰肌）屈髋、抬腿、加速向前摆动步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 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生物力学步态周期步态周期 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生物力学步态周期步态周期

12、摆动末期 膝关节屈肌膝关节屈肌 （腘绳肌）（腘绳肌）主动减速 (减缓伸膝和屈髋) 膝关节伸肌膝关节伸肌 （股四头肌）（股四头肌）重心转移，承重 踝关节背屈肌踝关节背屈肌 （胫骨前肌）（胫骨前肌） 使足缓慢触地 特征： 1）减速，准备着地步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期加速期 小结承重使脚顺利离地减速期屈膝、屈膝、屈髋、屈髋、足背屈足背屈足跖屈足跖屈卷扬机制卷扬机制步态生物力学步态生物力学 小结力线靠近关节中心，减小关节扭矩体重%步态周期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 小结屈髋屈髋伸髋伸髋摆动期摆动期髋关节矢状面运动步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 小结屈膝屈膝减震减震

13、Foot clearance膝关节矢状面运动步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 小结背屈背屈跖屈跖屈足放平期足放平期支撑反应期支撑反应期蹬离期蹬离期使足顺利离地使足顺利离地踝关节矢状面运动步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期肌肉活动肌肉活动 小结支撑期（站立期）肌肉活动步态生物力学步态生物力学躯干倾向假肢侧躯干倾向假肢侧患者原因：患者原因：1）外展肌弱）外展肌弱 2）残肢短）残肢短 3）残肢外展）残肢外展 4）残肢敏感或疼痛）残肢敏感或疼痛 5）平衡不够）平衡不够 6）步态习惯）步态习惯假肢原因：假肢原因：1）接受腔内缘太高，侧倾减少压痛）接受腔内缘太高，侧倾减少压痛 2）接受腔对线

14、成外展姿势）接受腔对线成外展姿势 3）假肢太短）假肢太短步态生物力学步态生物力学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 对侧趾离地步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧趾离地足放平/前足接触步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧趾离地双足支撑双足支撑双足支撑左脚右脚右脚初始着地期右脚趾离地右脚初始着地期左脚趾离地左脚初始着地期左脚趾离地右侧支撑期右侧摆动期左侧摆动期左侧支撑期右侧单支撑左侧单支撑步态生物力学步态生物力

15、学步态事件步态事件 对侧趾离地 特征： 1）单支撑期 2）对侧摆动期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧初始着地期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧初始着地期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧趾离地双足支撑双足支撑双足支撑左脚右脚右脚初始着地期右脚趾离地右脚初始着地期左脚趾离地左脚初始着地期左脚趾离地右侧支撑期右侧摆动期左侧摆动期左侧支撑期右侧单支撑左侧单支撑步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件 对侧初始着地期 特征： 1）双足支撑期步态生物力学步态生物力学步态事件步态事件足旋后，冲击，减速足旋后，冲击，减速 步态事件小结右侧单支撑期右侧单支撑期双足支撑期双足支撑期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期（最易受伤）最易跌倒最易跌倒步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期膝关节痛膝关节痛步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期 支撑反应期足跟内外翻足跟内外翻胫骨的内外旋胫骨的内外旋膝关节屈伸膝关节屈伸髋关节的内外旋髋关节的内外旋 支撑相早期步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期支撑相早期足部问题多多步态生物力学步态生物力学步态周期步态周期摆动期摆动期支撑中期支撑中期肌肉的活动主要在摆