生物力学分析与步态力学

生物力学分析研究身体在姿势和运动过程中的力和运动，而步态力学则将其应用于行走。在假肢和矫形器领域，它提供了一个框架，用于理解设备如何改变关节运动、肌肉需求以及在整个步态周期中通过肢体的力，并提供测量工具，如运动捕捉和测力台，用于评估设备性能。

Definition

生物力学分析和步态力学是对人体运动（特别是行走）的运动学（运动）和动力学（力）的研究，包括步态周期的各个阶段以及用于测量这些阶段的方法，应用于理解假肢和矫形器如何与身体相互作用。

Scope

本主题介绍了步态周期、用于描述步态周期的运动学和动力学量，以及与假肢和矫形器相关的步态和生物力学分析的仪器。它是一个概念和方法的参考性论述，而非评估或治疗个体的临床方案。

Core questions

• 步态周期的阶段及其定义事件是什么？
• 哪些运动学和动力学量描述了行走？
• 假肢和矫形器如何改变步态力学？
• 测量步态和生物力学变量使用哪些仪器？

Key concepts

• 步态周期（站立相和摆动相）
• 运动学（关节角度、运动）
• 动力学（关节力矩、地面反作用力）
• 时空参数（步频、步长、速度）
• 能量储存与回弹
• 运动捕捉和测力台
• 行走能量消耗

Mechanisms

行走被描述为一个重复的步态周期，分为站立相和摆动相，初始接触和蹬离等事件标志着相位的转换。运动学记录关节如何运动；动力学记录运动背后的力和力矩，包括由测力台测量的地面反作用力。仪器化的运动捕捉、测力台以及有时使用的肌电图共同量化这些变量。当肢体节段或关节被设备替代或支撑时，力学发生变化：设备决定了载荷如何传递以及能量如何吸收或返回，因此分析将受设备影响的步态与正常模式进行比较，以表征性能和代偿。

Clinical relevance

生物力学和步态分析是假肢和矫形器在研究和实践中如何被评估和比较的基础，它提供了描述设备如何影响行走的词汇。本条目是关于概念和测量方法的描述性参考资料；它不构成对个体的诊断或治疗程序。

Evidence & guidelines

证据结合了运动学、动力学和界面载荷的生物力学初步研究，以及试图将设备特征与功能联系起来的系统评价。van der Linde及其同事（2004）的一项系统评价发现，研究方法的异质性使得难以得出确切的部件层面结论，这强调了标准化步态分析方法的重要性。

History

人体运动的定量研究从19世纪的计时摄影和早期力测量发展而来，进入了仪器化的步态实验室。Jacquelin Perry的工作将临床步态分析综合成一个广泛使用的框架，而20世纪后期以来光学运动捕捉、测力台和计算建模的普及，使得假肢和矫形器步态的详细生物力学评估在研究环境中成为常规。

Seminal works

• perry-1992
• van-der-linde-2004

Frequently asked questions

什么是步态周期？

步态周期是单个肢体行走事件的一个完整序列，通常分为站立相（足部着地时）和摆动相（足部离地时），由初始接触和蹬离等事件界定。

实验室中如何测量步态？

步态通常通过光学运动捕捉相机测量，这些相机跟踪标记物以记录运动学；通过测力台记录地面反作用力以获取动力学数据；有时也通过肌电图记录肌肉活动。