步态检测设备的重要意义
步行是人类基本的运动,步行的姿态可分为不同的类型,通过检测人体行走中的运动状态、受力状态等生物力学有关的物理量,可进一步分析影响步态的各种因素,如解剖结构、生理功能甚至精神状态的各种变化。为此,需要一定的技术手段和设备(即步态分析系统)。步态分析系统的研制在医类、体育、康复、人类学、宇航、工业等方面均有重要的科学意义及应用价值:
步态检测设备的应用条件
医院、体育训练场等环境与实验室环境有很大不同,因此,一套步态分析系统要从研究领域进入应用领域(如医院临床诊断),必须具备一定的条件:
1.容易操作:非步态系统研究人员,如一般医生、护士稍加训练也会使用,理想情况是任何人都能操作。
2.输出结果直观,易于理解、保存。
3.执行时间较快,以缩短患者检查时间(尽量不超过5分钟)。
4.能提供较多的参数。
5.成本较低,运行费用也要低。
6.安装、校准及运输都较方便。
7.适应面广,适合从儿童到成年人的步行、快跑及跳跃等的测量。
8.要求足够的测量量程及灵敏度,良好的线性、较少滞后效应、较高的采样率、空间分辨率、压力分辨率及信噪比等,此外还要求重复性好,性能稳定。
9.对受试者行动障碍较少,接近自然运动状态。
步态检测设备相对于临床观察具备什么优势呢
临床观察的局限性
(1) 时间局限由于步行速度较快,临床肉眼很难同时观察到瞬间变化的情况,例如足在摆动相的旋转,足跟着地时的旋转倾斜、髋、膝、踝关节角度变化等。
(2) 空间局限 由于人的视觉局限,因此难以进行三维方向观察。
(3) 记忆局限人的记忆能力难以对长期纵向变化进行客观和多方面对比分析。
(4) 思维局限步态的临床观察主要依赖个人的观察能力和经验,缺乏客观数据,难以进行定量评估,从而在一定程度上影响评估的客观性和准确性。
步态检测设备——动力学分析
1、定义动力学(kenetics)分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向和时间的研究方法。牛顿第三定律(作用力=反作用力)是动力学分析的理论基础。
2、测定方法
(1) 测力平台步行时人体GRF可以通过测力平台记录,以分析力的强度、方向和时间。测力平台一般平行设置在步行通道的中间,可以平行或前后放置,关键是保证连续记录一个步行周期的压力。测力平台测定身体运动时的垂直力和剪力。垂直力是体重施加给测力平台的垂直应力,而剪力是肢体行进时产生的前后/左右方向的力。与运动学参数结合可以分析内力,即肌肉、肌腱、韧带和关节所产生的控制外力的动力,一般以力矩表示。
(2) 足测力板采用特别制做的超薄测力垫直接插入到受试者鞋内,测定站立或步行时足底受力分布及中心移动的静态或动态变化,协助设计合适的矫形鞋和步态分析。