Phân tích cơ sinh học và cơ học dáng đi

Phân tích cơ sinh học nghiên cứu các lực và chuyển động của cơ thể trong tư thế và vận động, và cơ học dáng đi áp dụng điều này vào việc đi bộ. Trong lĩnh vực chân tay giả và chỉnh hình, nó cung cấp khuôn khổ để hiểu cách một thiết bị làm thay đổi chuyển động khớp, nhu cầu cơ bắp và các lực truyền qua chi trong suốt chu kỳ dáng đi, đồng thời cung cấp các công cụ đo lường, chẳng hạn như ghi hình chuyển động và tấm đo lực, được sử dụng để đánh giá hiệu suất của thiết bị.

Definition

Phân tích cơ sinh học và cơ học dáng đi là nghiên cứu về động học (chuyển động) và động lực học (lực) của chuyển động con người, đặc biệt là đi bộ, bao gồm các pha của chu kỳ dáng đi và các phương pháp được sử dụng để đo lường chúng, được áp dụng để hiểu cách các thiết bị chân tay giả và chỉnh hình tương tác với cơ thể.

Scope

Chủ đề này giới thiệu chu kỳ dáng đi, các đại lượng động học và động lực học được sử dụng để mô tả nó, và các công cụ phân tích dáng đi và cơ sinh học liên quan đến các thiết bị chân tay giả và chỉnh hình. Đây là tài liệu tham khảo về các khái niệm và phương pháp, không phải là một quy trình lâm sàng để đánh giá hoặc điều trị một cá nhân.

Core questions

• Các pha của chu kỳ dáng đi và các sự kiện xác định chúng là gì?
• Những đại lượng động học và động lực học nào mô tả việc đi bộ?
• Các thiết bị chân tay giả và chỉnh hình làm thay đổi cơ học dáng đi như thế nào?
• Những công cụ nào được sử dụng để đo lường dáng đi và các biến cơ sinh học?

Key concepts

• Chu kỳ dáng đi (pha đứng và pha vung)
• Động học (góc khớp, chuyển động)
• Động lực học (mô men khớp, lực phản ứng mặt đất)
• Các thông số không gian-thời gian (nhịp, chiều dài bước, tốc độ)
• Lưu trữ và trả lại năng lượng
• Ghi hình chuyển động và tấm đo lực
• Chi phí năng lượng khi đi bộ

Mechanisms

Đi bộ được mô tả là một chu kỳ dáng đi lặp lại được chia thành pha đứng và pha vung, với các sự kiện như tiếp xúc ban đầu và nhấc ngón chân đánh dấu các chuyển tiếp. Động học ghi lại cách các khớp di chuyển; động lực học ghi lại các lực và mô men đằng sau chuyển động đó, bao gồm lực phản ứng mặt đất được đo bằng tấm đo lực. Ghi hình chuyển động có công cụ, tấm đo lực và đôi khi là điện cơ đồ cùng nhau định lượng các biến này. Khi một đoạn chi hoặc khớp được thay thế hoặc hỗ trợ bởi một thiết bị, cơ học thay đổi: thiết bị xác định cách tải trọng được truyền và cách năng lượng được hấp thụ hoặc trả lại, vì vậy phân tích so sánh dáng đi có ảnh hưởng của thiết bị với các kiểu dáng đi bình thường để mô tả hiệu suất và các bù trừ.

Clinical relevance

Phân tích cơ sinh học và dáng đi là nền tảng cho cách các thiết bị chân tay giả và chỉnh hình được đánh giá và so sánh trong nghiên cứu và thực hành, và nó cung cấp từ vựng để mô tả cách một thiết bị ảnh hưởng đến việc đi bộ. Mục này là tài liệu tham khảo mô tả về các khái niệm và phương pháp đo lường; nó không cấu thành một quy trình chẩn đoán hoặc điều trị cho một cá nhân.

Evidence & guidelines

Bằng chứng kết hợp các nghiên cứu cơ sinh học ban đầu về động học, động lực học và tải trọng giao diện với các đánh giá hệ thống nhằm cố gắng liên hệ các đặc điểm của thiết bị với chức năng. Một đánh giá hệ thống của van der Linde và các cộng sự (2004) cho thấy sự không đồng nhất trong các phương pháp nghiên cứu khiến việc đưa ra kết luận chắc chắn ở cấp độ thành phần trở nên khó khăn, nhấn mạnh tầm quan trọng của các phương pháp phân tích dáng đi tiêu chuẩn hóa.

History

Nghiên cứu định lượng về vận động của con người phát triển từ chụp ảnh thời gian và đo lực ban đầu vào thế kỷ XIX thành các phòng thí nghiệm dáng đi có công cụ. Công trình của Jacquelin Perry đã tổng hợp phân tích dáng đi lâm sàng thành một khuôn khổ được sử dụng rộng rãi, và sự phổ biến của ghi hình chuyển động quang học, tấm đo lực và mô hình hóa tính toán từ cuối thế kỷ XX trở đi đã làm cho việc đánh giá cơ sinh học chi tiết về dáng đi của chân tay giả và chỉnh hình trở nên thường xuyên trong các môi trường nghiên cứu.

Seminal works

• perry-1992
• van-der-linde-2004

Frequently asked questions

Chu kỳ dáng đi là gì?

Chu kỳ dáng đi là một chuỗi đầy đủ các sự kiện đi bộ cho một chi, theo quy ước được chia thành pha đứng (khi bàn chân chạm đất) và pha vung (khi bàn chân không chạm đất), được giới hạn bởi các sự kiện như tiếp xúc ban đầu và nhấc ngón chân.

Dáng đi được đo trong phòng thí nghiệm như thế nào?

Dáng đi thường được đo bằng camera ghi hình chuyển động quang học theo dõi các điểm đánh dấu để ghi lại động học, tấm đo lực ghi lại lực phản ứng mặt đất cho động lực học, và đôi khi là điện cơ đồ để ghi lại hoạt động cơ bắp.