Биомеханический анализ и механика походки

Биомеханический анализ изучает силы и движения тела во время поддержания позы и перемещения, а механика походки применяет эти принципы к ходьбе. В протезировании и ортезировании он обеспечивает основу для понимания того, как устройство изменяет движение суставов, мышечную активность и силы, проходящие через конечность на протяжении цикла походки, а также предоставляет измерительные инструменты, такие как системы захвата движения и силовые платформы, используемые для оценки эффективности устройства.

Definition

Биомеханический анализ и механика походки — это исследование кинематики (движения) и кинетики (сил) движений человека, особенно ходьбы, включая фазы цикла походки и методы, используемые для их измерения, применяемые для понимания того, как протезно-ортопедические изделия взаимодействуют с телом.

Scope

Эта тема знакомит с циклом походки, кинематическими и кинетическими величинами, используемыми для его описания, а также с инструментарием анализа походки и биомеханического анализа в контексте протезно-ортопедических изделий. Это справочное описание концепций и методов, а не клинический протокол для оценки или лечения отдельного человека.

Core questions

• Каковы фазы цикла походки и события, которые их определяют?
• Какие кинематические и кинетические величины описывают ходьбу?
• Как протезно-ортопедические изделия изменяют механику походки?
• Какие инструменты используются для измерения параметров походки и биомеханических переменных?

Key concepts

• Цикл походки (фазы опоры и переноса)
• Кинематика (углы суставов, движение)
• Кинетика (моменты в суставах, сила реакции опоры)
• Пространственно-временные параметры (каденция, длина шага, скорость)
• Накопление и возврат энергии
• Захват движения и силовые платформы
• Энергетические затраты на ходьбу

Mechanisms

Ходьба описывается как повторяющийся цикл походки, разделенный на фазы опоры и переноса, с такими событиями, как начальный контакт и отрыв носка, отмечающими переходы. Кинематика регистрирует, как движутся суставы; кинетика регистрирует силы и моменты, стоящие за этим движением, включая силу реакции опоры, измеряемую силовыми платформами. Инструментальный захват движения, силовые платформы и иногда электромиография совместно количественно определяют эти переменные. Когда сегмент конечности или сустав заменяется или поддерживается устройством, механика изменяется: устройство определяет, как передается нагрузка и как поглощается или возвращается энергия, поэтому анализ сравнивает походку с учетом влияния устройства с нормальными паттернами для характеристики производительности и компенсаций.

Clinical relevance

Биомеханический анализ и анализ походки лежат в основе оценки и сравнения протезно-ортопедических изделий в исследованиях и на практике, а также предоставляют терминологию для описания того, как устройство влияет на ходьбу. Данная статья является описательным справочным материалом о концепциях и методах измерения; она не является диагностической или лечебной процедурой для отдельного человека.

Evidence & guidelines

Доказательства объединяют первичные биомеханические исследования кинематики, кинетики и нагрузок на интерфейс с систематическими обзорами, которые пытаются связать особенности устройства с функцией. Систематический обзор ван дер Линде и коллег (2004) показал, что гетерогенность методов исследования затрудняет получение твердых выводов на уровне компонентов, подчеркивая важность стандартизированных методов анализа походки.

History

Количественное изучение локомоции человека развивалось от хронофотографии XIX века и ранних измерений силы до инструментальных лабораторий походки. Работа Жаклин Перри синтезировала клинический анализ походки в широко используемую структуру, а распространение оптического захвата движения, силовых платформ и компьютерного моделирования с конца XX века сделало детальную биомеханическую оценку протезно-ортопедической походки рутинной в исследовательских условиях.

Seminal works

• perry-1992
• van-der-linde-2004

Frequently asked questions

Что такое цикл походки?

Цикл походки — это одна полная последовательность событий ходьбы для одной конечности, условно разделенная на фазу опоры (когда стопа находится на земле) и фазу переноса (когда она не находится на земле), ограниченная такими событиями, как начальный контакт и отрыв носка.

Как измеряется походка в лаборатории?

Походка обычно измеряется с помощью оптических камер захвата движения, которые отслеживают маркеры для записи кинематики, силовых платформ, которые записывают силу реакции опоры для кинетики, и иногда электромиографии для записи мышечной активности.