步行周期中的运动学分析1尚江
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步态分析之步行周期步态分析是一种评估人类行走的方法,它用于测量和记录步行周期中的各个关键事件和参数。
步态分析对于研究和评估异常步态或者康复工作是非常有用的。
其中,步行周期是步态分析中最基本和重要的参数之一,它描述了一个完整行走运动的时间。
步行周期通常被定义为从一个脚的接触地面开始,到下一次该脚再次接触地面为止的时间间隔。
一个完整的步行周期由两个步态相组成,分别是左脚周期和右脚周期,二者组成了一个完整的双足行走周期。
在步行周期中,包含了多个重要事件,如接触地面、摆动相、支撑相等。
接触地面是指脚触碰地面并开始支撑身体重量的时刻。
摆动相是指脚从接触地面到再次接触地面之间的时间段,也就是脚在空中的时间。
支撑相是指脚接触地面并支撑身体重量的时间段,也就是脚在地面上的时间。
步行周期与步行速度有一定的关联。
通常情况下,步行周期会随着步行速度的增加而减少。
这是因为在较快的速度下,人们倾向于加快步行的频率,从而减少了每步的时间。
而在较慢的速度下,步行周期会相对较长,因为人们会较慢地行走,每步花费更多的时间。
步行周期的测量和分析对于评估和判断步态异常非常重要。
例如,步态周期的异常可能是步伐不稳、踩踏不准或行走速度不稳定等问题的表现。
通过测量和分析步行周期,可以更好地了解和评估这些问题的严重程度,并为康复或矫正提供依据。
在步态分析领域,有多种方法可以测量和分析步行周期。
其中最常用的方法是使用传感器技术,如压力传感器、加速度计和陀螺仪等。
这些传感器可以被放置在鞋子、腿部或其他身体部位上,通过检测动作和运动来记录和分析步行周期。
现在,也有一些智能手表或手机应用程序可以通过内置传感器来测量和分析步行周期。
总结起来,步行周期是步态分析中最基本和重要的参数之一、它描述了一个完整行走运动的时间,并包含了多个重要事件和参数。
通过测量和分析步行周期,可以更好地评估和判断步态异常,并为康复或矫正提供依据。
步行周期的测量和分析通常使用传感器技术,如压力传感器、加速度计和陀螺仪等。
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。
【康复评定】步态分析康复评定,一文读懂步行周期指行走过程中足地至该侧足跟再次着地时所经过的时间。
每一侧下散有其各自的步行周期。
每一个步行周期分为站立相和迈步相两个阶段。
站立相又称支撑相为足底与地面接抽的期边远步相亦称摆动根指支离开地面向动的阶。
站步行周期的60%短步相约占其中的40%一条腿与地面接触并负重时称“单支撑期体重从一侧下肢向另一侧下肢传递,双足同时与地面接触时称为“双支撑期”。
(1)首次着地:步行周期和站立相的起始点指足跟或足底的其他部位第一次与地面接触的瞬间。
正常人行走时的首次着地方式为足跟着地。
不同的病理步态中,首次着地方式表现各异,如前脚掌(即跖骨头)着地、足底外侧缘着地、足跟与前脚掌同时着地。
(2)负荷反应期:指足跟着地后至足底与地面全面接触瞬间的一段时间,即一侧足跟着地后至对侧下肢足趾离地时(0~15%步行周期),为双支撑期,是重心由足跟转移至足底的过程,又称承重期,指正常行走时足跟着地至膝关节屈曲角度达到站立相期间的最大值(约发生在10%~15%步行周期)。
(3)站立中期:指从对侧下肢离地至躯干位于该侧(支撑)腿正上方时(15%~40%步行周期),为单腿支撑期,此时重心位于支撑面正上方。
(4)站立末期:为单腿支撑期,指从支撑腿足跟离地时到对侧下肢足跟着地(40%~50%步行周期)。
(5)迈步前期:指从对侧下肢足跟着地到支撑腿足趾离地之前的一段时间(50%~60%步行周期),为第二个双支撑期。
(6)迈步初期:从支撑腿离地至该腿膝关节达到最大屈曲时(60%~70%步行周期)。
此阶段主要目的是使足底离开地面(称为足廓清),以确保下肢向前摆动时,足趾不为地面所绊。
(7)迈步中期:从膝关节最大屈曲摆动到小腿与地面垂直时(70%~85%步行周期)。
保持足与地面间的距离仍是该期的主要目的。
(8)迈步末期:指与地面垂直的小腿向前摆动至该侧足跟再次着地之前(85%~100%步行周期)。
该期小腿向前摆动的速度减慢并调整足的位置,为进入下一个步行周期做准备。
自然步态 - 步行周期1、 支撑相 下肢接触地面和承受重力的时相,占步行周期的60%,包括:(1) 早期包括首次触地和承重反应① 首次触地指足跟接触地面的瞬间,使下肢前向运动减速,落实足在支撑相的位置的动作。
参与的肌肉包括胫前肌、臀大肌、腘绳肌。
首次触地异常是造成支撑相异常的最常见原因之一。
② 承重反应指首次触地之后重心由足跟向全足转移的过程。
参与的肌肉包括股四头肌、臀中肌、腓肠肌。
(2)中期支撑足全部着地,对侧足处于摆动相,是唯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%~40%。
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%~12%。
此阶段身体重心向对侧下肢转移,又称为摆动前期。
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)。
2、摆动相下肢在空中向前摆动的时相,占步行周期的40%,包括:(1)摆动初期:主要的动作为足廓清地面和屈髋带动屈膝,加速肢体前向摆动。
参与的肌肉为胫前肌、髂腰肌、股四头肌。
如果廓清地面障碍(如足下垂),或加速障碍(髂腰肌和股四头肌肌力不足),将影响下肢前向摆动,导致步态异常。
(2)摆动中期:从膝关节最大屈曲到小腿与地面垂直。
足廓清仍然是主要任务。
参与的肌肉主要为胫前肌,保持踝关节背屈。
(3)摆动末期:主要任务是下肢前向运动减速,准备足着地的姿势。
参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌。
正常人站立姿势的特点是:支撑面窄,质量中心位置高,以稳定左右对称的稳定支撑面为基础的下肢、躯干和头部进行抗重力伸展活动,保持着直线站立的姿势控制。
中风患者,下肢、躯干、和头部进行抗重力伸展活动弱化,骨盆前倾髋关节伸展不充分,瘫痪侧骨盆后撤,膝关节过伸,多伴有足下垂内翻,难以形成左右对称的支撑面。
步态周期的八个分期
步态周期是一种步行模式,它由八个分期组成。
第一个阶段是腓肠肌反射阶段。
当运动者的脚踩到地板的时候,腓肠肌就会发生反应,从而帮助运动者保持平衡和稳定。
第二个阶段是受力阶段。
在这个阶段,当受脚底部压力时,下肢肌肉会发生反应,制造向前推动所需的力量。
第三个阶段是射程定位阶段。
在这个阶段,运动者会意识到腿部的开端和结束点,控制腿的张弛,有助于到达预定终点。
第四个阶段是步幅定位阶段。
在这个阶段中,运动者会正确地调整步态步幅和控制,以保持正确的步态幅度。
第五个阶段是腿部运动阶段。
在这个阶段,运动者会通过肌肉活动来控制双腿移动,从而实现步态推进。
第六个阶段是能量积聚期。
在这个阶段,腿部肌肉会将能量积聚起来,以帮助运动者维持步态的稳定性。
第七个阶段是双腿运动阶段。
在这个阶段,两条腿交叉运动,一前一后,配合着彼此,以实现自然步态的流畅运动。
最后一个阶段是共同推动阶段。
在这个阶段,两腿的运动围绕腰部的动作完成,以最大效率地推动步态运动,有助于改善施加动力方面的精度。
每一个阶段都有其独特的功能,这些阶段之间有利于实现有效和高效的运动。
步态周期是非常重要的,能够帮助运动者学习正确的步态,更好地控制运动姿势和步态,从而提高跑步效果。
人走路的运动规律
人走路的运动规律可以用力学的原理来解释。
当我们走路时,我们的身体通过一系列的动作来推动我们向前移动。
首先,我们需要施加一个向前的推力来克服摩擦力。
当我们将脚放在地面上时,我们的肌肉会收缩,使我们的脚踏在地面上。
这个过程中,我们的身体会向前倾斜,将重心移到前脚上。
接下来,我们的脚会推开地面,产生一个向后的反作用力。
根据牛顿第三定律,这个反作用力会导致我们向前移动。
同时,我们的另一只脚会抬起,并向前摆动,准备着陆。
当我们的抬腿脚着陆时,我们的身体会再次向前倾斜,将重心转移到这只脚上。
这个过程会不断重复,形成我们的步态。
人走路的速度取决于步幅(每一步的长度)和步频(每分钟迈出的步数)。
通常,人的步幅和步频会根据行走的需求和个体的特点而有所不同。
总之,人走路的运动规律涉及身体的倾斜、双脚的交替着陆和推动以及重心的移动。
这些过程是通过肌肉的收缩和放松来实现的,遵循力
学原理和牛顿第三定律。