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三维打印技术在骨科医学中的应用一、引言随着近年来科学技术的不断发展，三维打印技术也开始广泛应用于医疗领域。
在骨科医学中，三维打印技术不仅可以用于医学研究，还可以作为创新手段为患者带来更优质的治疗方案。
本文将重点探讨三维打印技术在骨科医学中的应用。
二、三维打印技术在骨科医学中的基本原理三维打印技术是一种分层制造技术，通常称为添加制造技术。
它通过数字化的三维模型，将物体逐层打印出来，最终实现对所需部件或产品的快速定制制造。
在骨科医学中，三维打印技术主要应用于骨组织模型制作，即将患者的骨骼CT图像数据导入到三维打印机软件中，经过处理后可以得到患者的骨骼三维模型。
三、三维打印技术在骨科医学中的应用1.手术前的预操作模型三维打印技术可以为手术提供一种预操作方案，医生可以在模型上进行手术操作演示，研究最佳的手术方案，提前解决手术中可能发生的问题，减少手术过程的风险和手术所需时间，提高手术成功率。
这种预操作模型在颅骨畸形等手术中应用广泛。
2.骨缺损修复三维打印技术可以定制化的铸造人造骨，为骨缺损修复提供了更优质的方案。
医生可以根据患者的病情和骨缺损的大小、形态、位置等数据来定制化打印出完美适合患者的人造骨，这种方法极大地缩短了治疗期，降低了治疗成本，也可以提高治疗效果。
3.骨折复位使用三维打印技术可以制作人工骨模型，模拟患者骨骼的情况，骨科医生可以在这个模型上模拟复位操作，通过试错，找到最佳解决方案，降低了患者以后受到其他影响的概率。
4.拔牙后的植入物定位在牙齿拔除后患者需要植入人工牙齿，但是植入物的位置选择对于治疗的效果有很大关系，三维打印技术可以通过数字模型优化实现患者植入物的定位，可以提高手术效果。
4.临床实例案例1：一名患者患有髋关节疾病，需要进行髋关节置换手术，但是由于病情复杂，手术难度大，传统的手术方案效果不佳，手术风险大。
医生使用三维打印技术制作了患者的详细三维模型，在模型上进行多次操作演示，研究最优手术方案，手术中可以更加顺利地完成手术操作，提高了手术的成功率。
三维步态分析系统的在运动科学、康复医学以及人体工程学等领域，三维步态分析系统扮演着至关重要的角色。
该系统通过高精度的运动捕捉技术与强大的数据分析软件相结合，为我们提供了深入了解人类行走机制的新视角。
三维步态分析系统的工作原理，简而言之，是通过捕捉人体在行走过程中的动作，将收集到的数据转化为可视化的三维模型。
这一过程不仅展现了步态的动态变化，还能精确量化各个关节的运动角度、力度及速度等关键参数。
1. 运动捕捉设备：通常采用红外线或光学标记技术，跟踪贴在测试者身体关键部位的小标记点。
这些设备可以以每秒上百次的频率捕捉标记点的位置变化，确保了数据的精确性。
2. 力板与测力台：这些设备位于行走路径上，用于测量行走过程中脚部与地面的相互作用力，包括垂直力、前后力和左右力。
3. 数据采集与处理软件：这是系统的“大脑”，负责实时收集运动捕捉设备和力板的数据，通过算法处理，将这些数据转化为具有实际意义的信息。
三维步态分析系统的应用广泛而深远。
在医疗康复领域，它帮助医生准确诊断患者的步态异常，并制定个性化的康复方案。
在运动训练中，教练可以利用该系统优化运动员的技术动作，提高运动表现。
而在产品研发方面，三维步态分析则为鞋类、假肢等产品的设计提供了科学依据。
三维步态分析系统不仅为我们揭示了行走背后的复杂生理机制，更为相关领域的研究与实际应用提供了强有力的工具。
个性化医疗的推进器在个性化医疗日益受到重视的今天，三维步态分析系统为每位患者提供了量身定制的治疗方案。
通过分析个体的步态特征，医生能够更准确地识别出潜在的健康问题，如关节磨损、肌肉不平衡等。
这种精确的评估不仅加快了治疗进程，也提高了治疗效果，让患者更快地回归正常生活。
儿童发展的观察窗对于儿童而言，步态分析是一种监测其运动发育的有效手段。
通过定期进行三维步态分析，家长和医生可以观察到孩子的成长轨迹，及时发现并矫正发育过程中的异常，为孩子的健康成长提供保障。
老年人跌倒预防的利器老年人跌倒是常见的家庭安全隐患。
BTS G-WALK三维步态分析评估系统BTS G-WALK三维步态分析评估系统由惯性传感器组成，传感器的组件包含了三维加速计，磁感应器和三维回旋器，可以放在第五腰椎位置进行功能性步态分析。
系统可以根据测得的数据进行诊断及训练方案制定，可以迅速进入测试，并自动生成测试报告。
BTS G-WALK具有完善的步态及骨盆运动分析软件系统，可以方便又有效的对神经损伤以及骨科疾患患者进行功能性评估，同时可以对运动能力和治疗结果进行客观分析。
骨盆的运动学分析系统提供了常用运动步态常量，特别是关于骨盆前后旋转，对抗后倾以及侧屈的信息提示。
与正常参量对比系统会自动将生成的数据与正常参量做对比，并直观的显示出患者评估与正常均值之间的差异。
传感器跑台测量应用程序和软件特点：测量三维步态常量速度节奏步长歩宽步态周期支撑期摆动期单腿和双腿支撑神经性疾患应用领域轻偏瘫步态的典型特征为速度，节奏减慢，步长缩短。
正常值轻偏瘫患者值速度68.5+/-6.7m/min44.0+/-22.9m/min步频102.8+/-5stps/min84.8+/-22.4stps/min步长 1.3+/-0.1m1.1+/-0.6m帕金森疾患三维步态分析：支撑期和摆动期预防老年性摔倒步速，跨步长以及双腿支撑时间均值与正常参考值之间的对比,是预防老年性摔倒一个重要的评估要素。
关节术后三维步态分析可记录关节功能恢复程度，假肢负载情况以及异常姿势矫正等问题的重要量化信息。
传感器类型三维加速计，配灵敏计(±1,5g,±6g)三维磁感器三维回旋器，配灵敏计(±300gps±1200gps)电池可通过USB口充电，使用时长18/24H连接蓝牙技术频率200Hz工作可实时运行报告。
3D打印技术在骨科的应用和展望摘要：近年来，随着3D打印概念不断发展，3D打印技术在全球的应用越来越广泛，其中生物医疗领域是3D打印技术的重要应用之一。
文章介绍了3D打印技术在医疗骨科领域的应用和未来展望。
关键词：骨科；应用；3D打印；定制化3D打印是直接根据三维数据，通过自动化控制，将材料逐层加工、叠加成形，从而获得构件的加工技术，具有制造周期短，响应速度快等特点。
3D打印技术能够根据医学影像数据，将虚拟图像转换成三维实物，实现个性化设计和解剖学匹配，为临床医学构建准确的病理模型和适合患者的定制化植入物。
随着3D打印技术的进步和可打印材料的发展，该技术在生物医疗领域的应用越来越广泛，骨科领域是3D打印技术最早实现产业化的医疗应⽤领域之⽤。
一、创伤外科的应用1.四肢骨折治疗通过术前的准确评价和骨折分型的确定，可以确定骨折治疗方案。
对于复杂的关节面骨折，其解剖结构复杂、血管畸形多、复位难度高，而常规的CT成像只能在平面上对骨折进行观察，手术方案依赖医生的立体想象和经验判断等，术前要有充分的准备。
由于病情的复杂和多变，即使医生技术高超，也存在着手术难度高、手术时间长等问题。
利用3D打印技术，可以将骨折模型预先打印出来，用于术前分析准备和术中过程模拟，从而降低手术难度、缩短手术需要的时间。
2.定制个性化内固定物对于一些先天性骨骼发育畸形或复杂骨折的治疗，由于其临床解剖学类型与正常解剖学不相符，医生需按临床经验和手术操作要求对内固定物进行调整、塑形，但单凭临床经验术中处理的固定物与实际情况并不一定相符，反复被塑形的固定物也会引发安全风险。
在手术前，根据病人的实际情况，设计并3D打印制造出适合患者的个体化内固定物，可有效减少手术过程风险。
二、脊柱外科的应用大部分脊柱外科都是通过钉棒系统来恢复脊柱的稳定性。
例如脊髓压缩性骨折和椎体滑脱会影响脊柱的稳定性，利用钉棒系统的撑开复位作用可以很好的恢复脊柱的生物力学稳定性。
步态分析的临床应用步态分析的临床应用1：引言1.1 研究背景1.2 目的和意义2：步态分析的基本原理2.1 步态周期与步态参数2.2 步态分析的主要方法2.2.1 传感器技术2.2.2 动作捕捉系统2.2.3 静态平衡测试2.2.4 动态平衡测试2.3 步态分析的数据处理方法3：步态分析在临床中的应用3.1 神经科学3.1.1 神经病理学的评估3.1.2 神经康复的评估和训练 3.2 骨科3.2.1 脊柱疾病的评估3.2.2 骨盆疾病的评估3.2.3 下肢骨折的康复评估 3.3 康复医学3.3.1 运动损伤的评估3.3.2 运动康复的评估和训练 3.4 仿真和矫形设备设计3.4.1 仿真训练系统的开发 3.4.2 矫形设备的设计和改进 3.5 运动医学3.5.1 运动生理学的评估3.5.2 运动训练的优化4：步态分析的临床应用案例4.1 帕金森病患者的步态分析4.2 脊髓损伤患者的步态分析4.3 骨关节炎患者的步态分析4.4 运动损伤康复患者的步态分析5：结论步态分析在临床中具有广泛的应用前景，能够为多种疾病的评估和康复提供重要参考。
(附件：具体分析数据表格及图表)(法律名词及注释)1：神经病理学 - 研究与疾病相关的神经系统损伤和异常的科学。
2：康复医学 - 通过医疗、康复和社会支持等综合手段帮助病人恢复身体功能。
3：仿真训练 - 利用计算机技术和虚拟现实技术模拟真实场景，训练病人的特定技能。
4：矫形设备 - 通过保护或改善病人姿势和运动能力的设备。
5：运动生理学 - 研究运动对身体系统的影响和适应的科学。
三维步态分析引言三维步态分析是一种重要的研究领域，用于评估人类步行和跑步的运动特征。
它可以提供关于运动技术和生物力学参数的详细信息，有助于了解和改善人类运动表现、预防运动损伤以及设计合适的康复措施。
本文将介绍三维步态分析的原理、方法和应用。
原理三维步态分析基于运动捕捉技术，结合力学模型和数学算法，可以精确地测量和分析运动。
常用的运动捕捉系统包括摄像机、传感器和惯性测量单元（IMU），它们可以记录身体的运动轨迹和力量。
然后，通过计算机算法对数据进行处理和分析，得出步态参数和相关指标。
三维步态分析主要包括以下几个方面的内容： 1. 空间参数：包括步幅、步长、步宽等，用于描述运动轨迹。
2. 时间参数：包括步频、步态周期等，用于描述运动的节奏和速度。
3. 关节参数：通过测量关节角度和力量，评估运动的协调性和稳定性。
4. 力学参数：包括力量、能量、冲量等，用于研究运动的机械特征。
方法三维步态分析通常需要使用专业的设备和软件来实施。
以下是常见的步骤和方法：1.数据采集：首先需要选择合适的运动捕捉系统进行数据采集。
根据研究目的和实际情况，可以选择不同的设备和传感器。
然后，在实验室或合适的环境中，对被测试者进行步行或跑步等运动，同时记录相关数据。
2.数据处理：采集到的数据包括时间序列的位置、力量等信息，需要经过数据处理和滤波，去除噪声和异常值。
然后，根据需要，对数据进行插值、平滑和分段等处理。
3.参数计算：根据采集到的数据，利用计算机算法进行参数计算。
常见的计算方法包括关节角度计算、力量计算、轨迹重建等。
这些计算可以使用专业的运动分析软件或自行编写的程序进行实现。
4.数据分析：根据计算得到的步态参数，进行数据分析和统计。
可以使用图表、统计学方法等手段，对不同个体、不同条件下的步态数据进行比较和分析。
应用三维步态分析在许多领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.运动训练与评估：三维步态分析可以帮助运动员和教练员评估和改善运动技术。
骨科手术导航中2D3D医学图像配准的应用研究在骨科手术中，准确的导航和图像引导至关重要。
近年来，随着医学图像技术的发展，2D和3D图像配准技术逐渐成为骨科手术导航中的重要手段。
本文将对2D3D医学图像配准的应用研究进行探讨和分析，并分析其在骨科手术导航中的意义和优势。
1. 引言骨科手术是一项高度复杂和精确的手术过程，需要医生准确诊断及操作。
然而，仅仅依靠医生的经验和直观的2D图像，难以全面了解患者的病情。
因此，引入3D医学图像和2D3D图像配准技术成为解决这一问题的有效方法。
2. 2D3D医学图像配准的原理2D3D医学图像配准是将2D图像与3D图像进行对应，实现二者之间的准确匹配。
其原理主要包括特征提取、特征匹配和变换估计三个步骤。
首先，从2D图像和3D图像中提取关键特征；其次，通过特征匹配算法找寻2D图像和3D图像中的共同特征点；最后，利用变换估计算法计算出2D图像和3D图像之间的几何变换关系。
3. 2D3D医学图像配准的优势3.1 提高手术导航的精确性通过2D3D医学图像配准，医生可以将2D图像与3D图像进行对齐，从而实现精确定位和引导。
这使得医生在手术前能够更加准确地评估患者的病情，并在手术过程中实时跟踪和修正。
相比传统的2D图像导航，2D3D图像配准能够提高手术导航的准确性和安全性。
3.2 增加术中可视化信息利用2D3D医学图像配准，医生可以同时观察2D图像和3D图像，从而获得更多的术中可视化信息。
这有助于医生更好地了解患者的解剖结构，减少手术中的风险和并发症。
通过术中可视化信息，医生能够更好地规划手术路径，准确实施手术操作。
3.3 优化骨科手术结果利用2D3D医学图像配准技术，医生可以更好地评估手术的结果。
术前的2D图像与术中的3D图像进行配准，可以在手术结束后对手术结果进行验证和比对。
这有助于医生评估手术的有效性和手术效果，并为术后患者的康复提供参考。
4. 2D3D医学图像配准的应用案例4.1 脊柱手术导航在脊柱手术中，2D3D医学图像配准可以帮助医生准确定位手术钢板的位置，并辅助手术导航。
临床三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用标题：临床三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用摘要：临床三维步态分析系统是一种用于评估和分析人体步态的重要工具。
本文将介绍临床三维步态分析系统的组成、原理以及其在临床应用中的意义，并举例说明其在不同疾病和康复治疗中的应用。
一、引言三维步态分析是指对人体行走过程中的运动进行定量分析和评估，其能够提供关于步态运动异常的详细信息，为临床医生制定个体化康复方案和评估治疗效果提供依据。
临床三维步态分析系统通过使用多个传感器来记录和分析人体步态运动，并将结果可视化显示，为医生和病人提供非常有价值的信息。
二、临床三维步态分析系统的组成1. 传感器系统：临床三维步态分析系统通常由多个传感器组成，包括惯性传感器、力板传感器和摄像机等。
惯性传感器用于测量身体在三维空间中的运动，力板传感器用于测量脚底的力和压力分布，摄像机用于捕捉人体的运动轨迹。
2. 数据采集与处理系统：该系统用于采集和处理传感器产生的多维数据。
通过对数据进行处理和分析，可以得出步态参数，如步幅、步频、支撑相时间、摆动相时间等。
3. 分析与显示系统：该系统用于对采集到的数据进行分析和可视化显示。
通过三维模型、曲线图或动画，医生和病人可以更直观地了解步态运动的变化，以及异常或改善的情况。
三、临床三维步态分析系统的原理1. 传感器数据采集：传感器系统会收集与步态相关的多种数据，如加速度、角速度、力和压力等。
这些数据通过传感器中的微机电系统（MEMS）芯片转换为电信号，并经过滤波和放大后传输给数据采集与处理系统。
2. 数据处理与分析：数据采集与处理系统会对采集到的数据进行处理和分析。
主要的分析方法包括时间-空间分析、关节角度分析和力学分析。
时间-空间分析通过分析脚的着地、脚离地和摆动期等时间点和关键事件来计算步态参数。
关节角度分析使用角度传感器来测量关节的角度变化，从而了解关节的运动特征。
力学分析通过力板传感器测量脚底的力和压力分布，来评估脚地面反作用力和行走稳定性。
康复治疗步态分析及步行训康复治疗步态分析及步行训练在康复医学领域中，步态分析和步行训练是非常重要的环节，它们对于帮助病患恢复正常步行功能具有重要作用。
本文将介绍步态分析和步行训练的基本概念、方法和应用，并探讨其在康复治疗中的重要性。
一、步态分析的基本概念和方法步态分析是通过对人体行走过程中的动作进行观察和分析，来评估步行功能和诊断步行障碍的一种手段。
它主要包括步态周期、步数、步长、步行速度、双侧对称性等指标的测量和分析。
在步态分析中，最常用的方法是使用计算机辅助的步态分析系统。
这种系统利用各种传感器和摄像设备，可以全面准确地记录下患者行走时身体的各项数据，并通过计算和分析来得出相应的结论。
这样的系统不仅提供了客观准确的数据，还能够帮助治疗师更好地理解患者的步行问题，从而制定出更有效的康复治疗方案。
二、步态分析在康复治疗中的应用步态分析在康复治疗中有着广泛的应用。
首先，它可以帮助治疗师对患者的步行功能进行客观评估，了解患者存在的问题和障碍。
通过分析步态数据，治疗师可以判断患者是否存在步态异常，如步态不稳、行走速度缓慢等，并从中找出引起这些异常的原因和病因，为接下来的治疗提供依据。
其次，步态分析也可以用来制定个性化的康复治疗方案。
每个患者的步行问题都有其独特的特点和原因，因此需要制定个性化的康复训练计划。
通过步态分析，治疗师可以准确了解每个患者的具体情况，并根据其步态异常进行相应的治疗干预，如力量训练、平衡训练、康复护具的使用等，以帮助患者恢复正常步行功能。
除此之外，步态分析还可以用来评估康复治疗的效果。
在患者接受康复治疗一段时间后，治疗师可以重新进行步态分析，对比治疗前后的数据差异，以评估康复效果。
通过这样的评估，治疗师可以判断是否需要调整治疗方案，进一步优化治疗效果。
三、步行训练的重要性和方法步行训练是康复治疗中的重要环节，它主要通过系统的训练来帮助患者恢复正常步行功能。
步行训练的重要性不言而喻，它不仅可以提高患者的步行能力，还可以增强患者的身体功能和生活质量。
三维建模技术在医学上的应用
三维建模技术在医学上的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
1.医学影像分析：三维建模技术可以将医学影像转化成3D模型，更
直观地呈现结构和组织的关系。
例如，对于CT和MRI扫描图像，可以利
用三维建模技术生成具有空间几何信息的解剖模型，有助于医生进行手术
模拟和预测手术效果。
此外，三维建模技术也可以帮助医生更清晰地观察
病变部位的大小、形态和位置等信息，更精确地诊断疾病。
2.仿真手术教学：三维建模技术可以生成可交互的虚拟手术模型，使
医生能够进行真实的手术操作。
利用虚拟手术模型，医生可以练习手术技巧、熟悉手术过程，提高手术操作的安全性和有效性。
此外，虚拟手术模
型还可以用来培训和考核医生，提高医生的专业技能和水平。
3.3D打印医学器械：利用三维建模技术，可以将医学器械设计成3D
打印模型进行生产。
这种方式可以实现定制化生产，适用于个性化治疗。
例如，利用3D打印技术可以生产出适合患者个体的义齿、人工骨等医学
器械，大大提高治疗效果和患者生活质量。
4.生物医学工程：三维建模技术可以应用于生物医学工程中，包括动
物实验、仿真测试等。
例如，利用三维建模技术可以对人体器官进行虚拟
实验，研究器官的结构与功能，探索新的治疗方法和手段。
同时，还可以
利用三维建模技术说明和预测生理和病理过程，为医学研究提供支持。
三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用作者：刘安民先生，英国曼彻斯特索尔福德大学健康学院研究员一步态分析研究的历史行走是人类最基本的运动，行走的姿态可分为不同的类型。
步态分析是一门有关人行走过程中, 体态, 骨骼间(关节) ，肌肉与肢体，以及肢体与外界物体间相对运动，力学关系的分析方法。
步态分析是固体力学在生物系统应用(即生物力学)的典型范例。
人类对动物及自身姿态及运动的兴趣和研究起源可以上溯到公元前三个多世纪的亚里士多德。
他的‘动物的行走’被广泛认为是人类有关包括自身在内的动物行走研究的最早专著。
文艺复兴时期的艺术家达分奇被认为是生物力学的先驱之一，因为他首次在力学环境下研究人的骨骼解剖结构。
十七世纪的法国物理家勒内·笛卡尔最早提出人和所有动物的行走都遵循统一的力学法则，他的这一思想对促进和推动生物力学的持续发展起到了重要作用。
同一时期的意大利物理家乔瓦尼·阿方索·博雷利接受了这一思想，并对鸟和鱼等走，跑、跳、飞和游等动作进行了研究，他甚至在力学框架内研究了心脏的活塞运动。
确定人体重心的位置，测量出吸和呼的空气量，并指出吸气是肌肉收缩造成，而呼气是由于身体组织弹性造成。
博雷利首次阐明骨肌系统的杠杆结构对运动而不是力本身的放大作用。
肌肉必须产生足以克服运动阻力的力才能实现运动。
受伽利略影响，他在牛顿三大定律发表前便建立了直观了解关节静力平衡规律的方法。
运动是生物力学的重要组成部分，有关动物运动及人类步态的研究随着工业革命的开始得到进一步发展，首先，著名的德国爱德华·韦伯和威廉·韦伯兄弟正式系统地对人类行走进行了研究，1836年合著了‘人类行走力学’。
随后, 相机的发明对生物运动学产生了巨大推动作用。
该时期的法国生理学家艾蒂安·朱尔斯·马雷在专著‘动物机械原理’中，提出了动物，人和机器都遵守同一物理法则，人体仅是有生命的机器的理论。
他利用自己发明的步枪式连拍照相机成功记录了鹈鹕等多种鸟，动物及人的动作。
英国人爱德华·迈布瑞奇(与其同龄,同与1904去世)几乎于同一时期在美国利用多架相机，成功捕捉了奔马连续动作的多幅照片，不仅证明马在奔跑的过程中会产生四蹄离地的瞬间，而且证明了法国人马雷理论的正确性。
这二位开创性的工作使得他们被后人尊为生物力学的先驱。
他们采用的联系动作连拍摄影的方法到目前为止还是步态分析的重要组成部分。
上个世纪四十年代，二战造成的众多伤残人员对假肢的大量需求促进了步态分析的研究。
当时的假肢无论在设计和临床应用都没有成熟的步态生物力学理论可寻。
每个残疾人的假肢都是经多次重复试验确定，不仅设计匹配无优化，而且耗时。
美国的骨科医生维恩·托马斯·茵曼和结构工程师出身的著名假肢设计师的霍华德·戴维斯·艾博哈特(初为茵曼的截肢病人)共同开展了大量针对人类行走生物力学的系统研究1,2,3,4。
不仅确定了各个肢体在每个步态周期的运动，而且测得了着地足的地面支反力以及肌肉在收缩时的肌电信号。
力和肌电信号的引入极大地推动了步态生物力学的发展。
他们发现的决定健康正常行走的诸多要素为假肢的设计，以及后来的步态分析临床应用奠定了基础。
电子及计算机技术的迅速发展，使得基于红外线摄影的数字化运动捕捉和分析系统在过去的三十多年间逐步发展成为广为应用的临床步态分析工具。
步态分析已经从图像观察为主的文字描述模式发展成了精确的三维数字报告模式。
目前，一份综合步态试验结果可以包括多平面同步录相，运动，地面支反力，足底压力，肌电信号及能耗(耗氧)量的详细记录。
通过生物力学分析软件处理，一份包括步态时空变量(步宽，步(跨)长，步频和线性速度)，三维关节角度(可以是非相邻肢体间相对转角)，角速度，角加速度，关节力，力矩和功率，以及肌腱长度变化和肌腱力的步态分析报告可以在步态试验后迅速形成。
步态分析的准确性和全面性使其在临床诊断和科研中得到了越来越多应用。
二步态试验室的基本构成目前的运动捕捉及分析设备分为传感器式和光标信号式两种。
传感器式的运动捕捉系统是以测量加速度和角转动惯量(陀螺仪)为基础的运动定位方法。
其特点是价格相对便宜，运动信号的测量不需参考坐标系，方便用于试验室(户)外。
但存在零飘和信号误差积累的问题。
基于光标信号的运动捕捉系统又分为主动光标式和被动光标式。
典型的被动发光光标产品系列有瑞典的QUAULISYS系统,英国的VICON系统，美国的MOTIONANALYSIS和OptiTrack 系统，这些系统以其灵活简单的布光标方便性在步态及运动分析试验室得到广泛应用。
此外，也有功能相同但以主动光标为特点的主动型运动捕捉系统，如英国的CODA和加拿大的NDI系统。
这些运动捕捉系统与测力设备，表面肌电测试等系统一起构成一个现代步态试验室。
一个现代步态分析试验室(图1)的主要设备及软件：·一个宽敞的实验室(行走步道长度应在６米以上，以保障采集的步态周期均匀，稳定)；·两个摄相机(用于从前面和侧面对患者的步态试验录相)；·一套三维运动捕捉系统(一般至少要８个摄像头，增加镜头数，可以提高运动数据质量)；·一至两个嵌入实验室行走地板中的测力板(两个以上的测力板会提高力数据采集的效率)；·一套体表肌电测量系统(常用８－１６通道，即监测８－１６块肌肉活动度)，；·一套足底压力测量系统(可选)；·一套耗氧测量系统(可选)；·步态分析软件，如美国CMOTION 的VISUAL3D 软件等。
图1: 英国曼彻斯特索尔福德大学健康学院三步态分析的基本方法临床步态分析的关键是相关医生与生物力学工程师对人体行走生物力学的正常规律和参数的全面掌握5。
这包括标准健康人正常自然行走的速度，步频，步(跨)长，着地足在支撑相所用时间，摆腿相所用时间以及支撑相在一个步态周期所占的百分比。
标准健康人正常行走时每一块肌肉收缩的时序和持续时间。
标准健康人正常行走时地面支反力在三个平面(矢状面，冠状面和水平面)分量的变化规律和变化范围。
标准健康人正常行走时关节运动在三个平面分量的变化规律和角度变化范围。
标准健康人正常行走时关节力矩和机械功率在三个平面分量的变化规律和变化范围。
标准健康人指的身体健康，体重身高在标准正常范围，足踝，下肢及神经系统无缺陷，残疾和运动疾病病史的人。
测试者以自己常用的均匀速度和步态行走被认为是正常自然行走。
基于标准正常数据库，临床步态分析报告可以通过病态步态数据与标准正常数据的对比而产生(图2)。
步态分析的结果可以确定步态畸形患者的各个关节运动，受力异常情况，肌肉功能以及相关肌肉是否存在痉挛或神经控制紊乱等问题。
到目前为止，标准健康人正常行走时标准数据结果已经在国际生物力学界的多年科研中取得共识。
不同步态试验室公布和采用的正常数据和生物力学变量在一个步态周期的正常变化曲线都十分接近。
然而，由于系统误差，步态试验操作中布光标的准确性和重复性，步态试验室采集空间大小，系统设置，标定质量以及对行走速度掌控的严格程度都会影像正常数据曲线的变化范围和误差，各个临床步态试验室多在自己的试验室建立标准健康人正常行走的步态数据库。
并在建库过程中通过和其他步态试验室数据对比并对自己试验设备的调整减少误差，提高数据的精确性和可靠性。
图2:美国吉列儿童医院的步态试验报告截图6，髋膝踝关节在一个步态周期(矢状面)的角运动，力矩和肌电(兰色)和功率曲线(红－患者病态曲线，灰色阴影－标准健康正常曲线)以运动捕捉信号，地面支反力为基础的生物力学(步态)分析技术已经在运动医学，骨科临床、神经外科临床，康复医学、假肢及矫形临床，体育训练以及健康足具开发等领域的服务和科研中得到广泛应用。
尤其是在诊治脑瘫及评估治疗效果方面发挥着重要作用，给脑瘫患者带来跨越步态障碍的新希望。
具体的步态试验并不复杂，患者在布好光标后会在医务人员的指导下在步态实验室里以自然姿态行走数次，利用步态分析软件绘制出病人的步态曲线。
根据这个测量结果，医务人员可以确定是否某关节的屈不够，或者是伸不够，屈或伸受哪几块肌肉影响，屈或伸不够可能由哪几个原因导致，结合病人行走中存在的问题，得出诊断意见给相关医生。
四临床步态分析适用的病人群体和主要临床应用临床步态(运动)分析试验已经在以下具有骨骼，肌肉，关节及神经异常症状患者的诊断中得到应用:·截肢患者；·脑损伤及相关神经外伤引起的行动异常患者；·脑瘫患者；·复杂的运动障碍患者；·脚趾行走患者；·手和上肢运动障碍患者；·肢体不等长，四肢差异患者；·错骨骼及肢体错位和足体畸形患者；·脊柱裂患者；·骨关节炎患者；·中风患者；·帕金森患者；·运动损伤患者1.步态分析在假肢临床中的应用步态分析在假肢的开发早期，便得到了医生和假肢设计工程师的重视。
茵曼和艾博哈特等在这一领域作了很多开创性研究。
为临床步态奠定了基础1。
在过去很长的一个时期，步态分析仅仅在假肢的研发中广为应用。
而在假肢的临床匹配，安装中用得较少，主要以目测，病人试用反馈作为调整依据。
这不仅不科学，而且很难克服主观判断产生的误差。
近年来，随着三维步态试验的自动化程度提高，越来越多的假肢及矫形临床匹配服务都采用了临床步态分析。
临床匹配的目标清晰直观，即，假肢或矫形器具的采用应使各个关节的运动最大程度地接近正常健康步态曲线。
由于数据结果可以立刻在计算机屏幕再现，临床匹配服务中对假肢或矫形器的调整更具有科学性，而效果可以立刻通过步态曲线进行评估。
临床步态的应用可以大大提高假肢和矫形匹配质量，缩短新患者的调整适用期。
近几年发展起来的动力型假肢更是大量依赖步态试验分析结果。
典型的例子是麻省理工学院的仿生设计师修·贺教授在他在成功开发动力假脚BIOM过程中对步态的研究和应用7。
在他为２０１３年因波士顿恐怖袭击爆炸中失去左脚的舞蹈家哈斯赖特－戴维斯配装动力假脚时，运用了大量健康舞步步态试验数据，使得匹配非常成功，哈斯赖特－戴维斯女士在失去左脚２００天后重返舞台。
舞步恢复如初。
2.步态分析在儿童骨科康复的临床应用人的吞咽，语言，面部表情，肢体及行走动作，都是由肌肉收缩产生。
而完成动作的两个关键是神经信号和健康的肌肉功能。
小儿瘫瘫是幼儿在出生前，出生过程中或出生后(至３岁)早期内脑发育不成熟造成的非渐进性的永久性行中枢神经障碍综合征。
它造成运动神经紊乱，使身体运动功能受损。
病因在脑，但表现为四肢动作的不正常，并常伴有智力低下、癫痫、精神，举止异常及视、听觉、语言障碍等症状。
