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马丽散日
快速厌氧胶编 辑 说 明
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编者：技术部 赵伟
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。 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、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，意大利网带窑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。
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