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不同足地界面对人体三维步态的影响

清华大学学报（自然科学版） 2006年第8期46卷 1388-1392,1396页

作者：郝智秀周吉彬金德闻王人成周大伟清华大学精密仪器与机械学系康复工程研究中心北京100084 中国假肢矫形技术中心北京101601

为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响,从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7 cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面:足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响,而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在... 详细信息

为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响,从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7 cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面:足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响,而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在动力学方面:穿高跟鞋后,膝关节和踝关节内收力矩峰值增大,踝关节和髋关节弯曲伸展力矩均有变化;沿股骨和胫骨轴向,分别作用于膝关节和踝关节的力增加,沿步行前后方向膝关节和髋关节的力增加。这些变化加剧了关节的磨损,长期积累会造成关节损伤和病变。

关键词：生物医学工程三维步态足地界面关节损伤

正常青年人三维步态：时空及运动学和运动力学参数分析

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中国组织工程研究 2015年第24期19卷 3882-3888页

作者：黄萍钟慧敏陈博齐进钱念东邓廉夫上海市伤骨科研究所上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室上海市 200025 华东师范大学物理学系上海市200241

背景:三维步态分析作为一种客观步态评估方法越来越广泛应用于临床检测。但尚缺乏统一的标准来衡量正常人的步态特征。目的:检测中国正常青年人自然行走步态数据,为临床上异常步态的分析提供参考依据。方法:应用英国Vicon三维运动捕捉系... 详细信息

背景:三维步态分析作为一种客观步态评估方法越来越广泛应用于临床检测。但尚缺乏统一的标准来衡量正常人的步态特征。目的:检测中国正常青年人自然行走步态数据,为临床上异常步态的分析提供参考依据。方法:应用英国Vicon三维运动捕捉系统,对100名正常青年人进行步态测试,得到时空参数、运动学参数、运动力学参数。结果与结论:正常青年人左右侧(髋、膝、踝关节的活动角度和垂直地板反力)曲线分布规律基本一致;髋、膝、踝关节活动角度(最初着地角度、最大屈曲角度、最大伸展角度、矢状面最大活动范围)和垂直地板反力参数(第1波峰值、谷值、第2波峰值)的左右侧相比,差异无显著性意义(P>0.05)。说明建立的中国正常人步态数据,可供临床步态分析参考使用。

关键词：髋膝踝组织构建组织工程三维步态青年正常青年步态步态分析行走运动功能

高位髋关节中心全髋关节置换治疗发育性髋关节发育不良后的三维步态评价

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中国组织工程研究 2021年第3期25卷 350-355页

作者：张羽冯硕杨志张野孙健宁安伦陈向阳徐州医科大学附属医院骨科江苏省徐州市221002

背景:对于CroweⅡ、Ⅲ型发育性髋关节发育不良合并重度髋关节骨性关节炎的患者行全髋关节置换,是选择髋臼解剖重建还是高位髋关节旋转中心重建目前仍存在争议。目的:比较全髋关节置换过程中高位髋关节中心和解剖髋关节中心重建技术在步... 详细信息

背景:对于CroweⅡ、Ⅲ型发育性髋关节发育不良合并重度髋关节骨性关节炎的患者行全髋关节置换,是选择髋臼解剖重建还是高位髋关节旋转中心重建目前仍存在争议。目的:比较全髋关节置换过程中高位髋关节中心和解剖髋关节中心重建技术在步态特征方面的差异。方法:选择2014年1月至2017年7月CroweⅡ-Ⅲ型发育性髋关节发育不良继发单侧髋关节病变女性患者40例,均接受全髋关节置换治疗,其中20例术中进行解剖型髋关节中心重建,另20例进行高位髋关节中心重建。置换后随访2年以上,进行步态分析。研究获得徐州医科大学附属医院伦理委员会批准。结果与结论:①时空参数:两组手术侧和非手术侧的步速、步频、步长、单腿支撑时间、单腿摆动时间、双腿支撑时间相似,两组间手术侧的步速、步频、步长、单腿支撑时间、单腿摆动时间、双腿支撑时间比较差异均无显著性意义(P>0.05);②运动学参数:高位重建组手术侧的髋关节最大伸展度低于非手术侧(P0.05);③动力学参数:高位重建组手术侧的足底反作用力纵向峰值高于解剖重建组(P0.05);④结果表明在发育性髋关节发育不良患者中,应用高位髋关节中心重建进行全髋关节置换能获得与解剖髋关节中心重建相似的步态参数,但与接受解剖髋关节旋转中心重建术的患者相比,采用高位髋关节中心重建的患者髋关节屈伸范围运动受限,髋关节纵向受力更大。

关键词：骨假体关节置换髋关节发育不良高髋关节中心三维步态关节重建

基于解耦合成及ZMP方程的仿人机器人三维步态规划

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计算机科学 2010年第12期37卷 215-217页

作者：王志良于国晨解仑北京科技大学信息工程学院北京100083

介绍了一种仿人机器人的新型步态规划方法。将仿人机器人前向步态简化为七连杆模型,侧向步态简化为五连杆模型;然后在Z坐标相等的情况下合成三维步态;最后通过ZMP方程来检验和仿真,并结合实际系统及其运行状况进行分析,验证了所提出规... 详细信息

介绍了一种仿人机器人的新型步态规划方法。将仿人机器人前向步态简化为七连杆模型,侧向步态简化为五连杆模型;然后在Z坐标相等的情况下合成三维步态;最后通过ZMP方程来检验和仿真,并结合实际系统及其运行状况进行分析,验证了所提出规划方法的有效性。

关键词：仿人机器人解耦合成 ZMP方程三维步态

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慢性踝关节不稳患者三维步态动力学特征

中国运动医学杂志 2019年第3期38卷 182-186页

作者：高丕明罗小兵虞亚明荣海波周文琪何栩四川省骨科医院成都610041

目的:研究慢性踝关节不稳患者步态的三维动力学特征,探讨其运动功能变化及生物力学机制。方法:选择慢性踝关节不稳患者15名(实验组),依据其年龄、身高、体重匹配健康受试者15名(对照组)。采用三维动作捕捉系统和Visual 3D软件观测受试... 详细信息

目的:研究慢性踝关节不稳患者步态的三维动力学特征,探讨其运动功能变化及生物力学机制。方法:选择慢性踝关节不稳患者15名(实验组),依据其年龄、身高、体重匹配健康受试者15名(对照组)。采用三维动作捕捉系统和Visual 3D软件观测受试者步行时支撑期地面反作用力(GRF)及踝关节力矩的变化。结果:实验组在矢状轴、额状轴和垂直轴的GRF第1峰值较对照组差异均无统计学意义(P>0.05),但3个轴向的GRF第2峰值均较对照组小,其中矢状轴向前和垂直轴向上的GRF差异具有统计学意义(P0.05)。踝关节力矩于3个面的第2峰值分别是跖屈、外翻和外展力矩,实验组均较对照组小,其中跖屈和外展力矩差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:慢性踝关节不稳患者步行过程中,于支撑末期向上、向前的地面反作用力以及踝跖屈、外展力矩降低,这可能是踝跖屈、外翻肌群肌肉功能不足所致,但导致踝关节跖屈功能不足的主要肌群尚需进一步明确。

关键词：踝关节不稳三维步态地面反作用力力矩运动功能

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成人型脊柱畸形患者运动功能的三维步态分析

首都医科大学学报 2021年第6期42卷 1070-1075页

作者：白森郄淑燕首都医科大学附属北京康复医院康复诊疗中心北京100144

目的利用三维步态分析系统定量分析成人型脊柱畸形患者(adult spinal deformity,ASD)的步态特征,进一步熟悉ASD患者下肢功能的病理生理变化,为ASD患者的临床诊疗和术后康复提供理论依据。方法纳入ASD患者51例作为病例组,并根据病例组患... 详细信息

目的利用三维步态分析系统定量分析成人型脊柱畸形患者(adult spinal deformity,ASD)的步态特征,进一步熟悉ASD患者下肢功能的病理生理变化,为ASD患者的临床诊疗和术后康复提供理论依据。方法纳入ASD患者51例作为病例组,并根据病例组患者一般情况(性别、年龄、体质量指数、及基础疾病)选出51例健康中老年患者作为对照组。记录所有研究对象的生活质量评分(Healthy Related Questionnaire of Life,HRQOL),包括视觉模拟评分(Visual Analogue Score,VAS)、Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disability Index,ODI)及简版生活质量量表-36(Short Form-36,SF-36)评分。使用步态分析系统记录运动学参数。受试者骨盆及下肢特定的位置放置标记后在设定路线内以个体舒适步速行走,至少记录10个步态周期。采用SPSS 23.0软件分析参数。结果与对照组相比,ASD患者下肢步长、跨步长、步频明显减小,且行走过程中呈逐渐减慢趋势;ASD患者髋、膝关节屈伸活动范围明显减小,组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。ASD患者生活质量评分中的VAS、ODI与步长、跨步长、步频、膝关节屈伸及髋关节屈伸度呈负相关关系(P<0.05);SF-36中的生理部分(Physical Component Summary,PCS)与上述指标呈正相关关系(P<0.05)。结论ASD患者跨步长、步长、步频、膝关节屈伸活动度、及髋关节屈伸活动度均减小,且活动中逐渐减小;ASD患者生活质量与运动学参数密切相关。

关键词：成人型脊柱畸形三维步态生活质量评分运动学参数

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基于三维步态系统分析中医疗法对痉挛型脑瘫患儿康复疗效的临床研究

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基于三维步态系统分析中医疗法对痉挛型脑瘫患儿康复疗效的临床研...

作者：韩洋辽宁中医药大学

学位级别：硕士

目的:利用三维步态分析系统提供的步态参数等数据,对步态进行运动学和动力学方法定量评定,为异常运动儿童患者提供相关客观依据。从而指导脑瘫患儿临床康复训练及疗效评价。方法:采用特定软件Qualisys Track Manager进行采集数据,Visua... 详细信息

目的:利用三维步态分析系统提供的步态参数等数据,对步态进行运动学和动力学方法定量评定,为异常运动儿童患者提供相关客观依据。从而指导脑瘫患儿临床康复训练及疗效评价。方法:采用特定软件Qualisys Track Manager进行采集数据,Visual3D进行数据处理得出相应的数据报告。分别测试31例正常儿童以及20例新入院脑瘫患儿,对比两组数据,判定脑瘫儿童异常运动参数,从而临床进行有针对性的康复训练,1个月以后,再次测试脑瘫患儿时-空参数,对照康复前后数据,以及与正常组进行对照,评估进步情况。结果:脑瘫患儿步态时-空参数与正常儿童存在明显差异,在三维步态分析系统所提供的定量依据指导下康复治疗1个月以后,步态参数发生明显变化。结论:三维步态分析系统可用于异常运动患儿运动学和动力学评估,同时可用于康复治疗后的疗效评价。

关键词：三维步态时-空参数步态周期脑瘫

深层肌肉刺激对偏瘫小腿痉挛改变和三维步态影响的研究

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深层肌肉刺激对偏瘫小腿痉挛改变和三维步态影响的研究

作者：张其明广州中医药大学

学位级别：硕士

背景:脑卒中具有高致残率,导致肢体偏瘫,常遗留有运动功能障碍,特别是小腿痉挛和步态功能异常,严重影响和制约患者日常生活能力的恢复。深层肌肉刺激疗法(Deep Muscle Stimulate,DMS)是一种主要通过将机械振动和冲击波结合以特定频率刺... 详细信息

背景:脑卒中具有高致残率,导致肢体偏瘫,常遗留有运动功能障碍,特别是小腿痉挛和步态功能异常,严重影响和制约患者日常生活能力的恢复。深层肌肉刺激疗法(Deep Muscle Stimulate,DMS)是一种主要通过将机械振动和冲击波结合以特定频率刺激肌肉组织,引发神经、肌肉发生生理改变,达到松解肌肉粘连、缓解肌肉痉挛、改善肌肉顺应性、恢复肌肉弹性的局部振动刺激疗法。目前,DMS对偏瘫小腿痉挛改变及三维步态影响的研究报道相对不足。目的:主要利用数字化肌肉检测仪(MyotonPro)和GaitWatch三维步态分析系统等手段综合评估DMS对偏瘫小腿痉挛及三维步态时空间及运动学参数改变的研究。方法:选取符合入选标准患者64例,按随机数字表法分成对照组和试验组,每组各32例。对照组给予常规康复治疗+假性DMS治疗,试验组则给予常规康复治疗+真性DMS治疗,一周5次,连续4周。应用患侧踝背屈主动关节活动度(Active range of motion,AROM)、患侧胫骨前肌最大收缩时的肌电信号幅度(Electromyographic,EMG)、MyotonPro常用指标阻尼振荡频率(Oscillation Frequency,F)和动态刚度(Dynamic Stiffness,S)、下肢 Fugl-Meyer 评分量表(Fugl-Meyer Assessment of Lower Limbs,FMA-L)和改良 Barthel 指数评定量表(Modified Barthel Index,MBI)以及三维步态分析系统综合评估两组患者治疗前、后DMS对偏瘫下肢小腿痉挛及三维步态参数改变的影响。结果:治疗后,两组患者的踝背屈AROM、胫骨前肌EMG、FMA-L和MBI评分较治疗前明显增大或提高(P步态参数方面:两组患者的时空间参数和运动学参数指标均较治疗前明显改善(P步态周期、患侧支撑相、双支撑相、步长偏差均显著减小(P三头肌痉挛、降低肌肉张力和硬度、扩大踝背屈主动关节活动度、增强胫骨前肌肌电信号、提高下肢运动功能,改善步态时空间和运动学参数和日常生活能力,治疗效果显著,值得临床推广。

关键词：深层肌肉刺激数字化肌肉检测仪脑卒中痉挛三维步态

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全向四足机器人动力学及三维步态研究

全向四足机器人动力学及三维步态研究

作者：刘炳南北京交通大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、人工智能技术、机器人技术等高新技术日新月异的发展,人们对于机器人的幻想已不再遥远。近些年来,足式机器人成为了新的研究热点,相较于传统的轮式、履带式机器人而言,足式机器人的落足点是离散的,对非机构化地面适应... 详细信息

随着计算机技术、人工智能技术、机器人技术等高新技术日新月异的发展,人们对于机器人的幻想已不再遥远。近些年来,足式机器人成为了新的研究热点,相较于传统的轮式、履带式机器人而言,足式机器人的落足点是离散的,对非机构化地面适应能力强,可广泛应用于野外等复杂环境中。目前四足机器人的腿部大多采用三自由串联结构,每个关节都需安装驱动,其承载能力及动态性能较差,且由于电机分布在各关节处,不便统一密封维护。随着并联机器人技术的发展,并联机构也逐渐应用于四足机器人的腿部,提升了四足机器人的承载能力及动态性能,拓宽了四足机器人的应用范围。目前对于四足机器人步态规划的研究主要集中于沿矢状面移动,未充分考虑四足机器人的侧向运动能力。相比于非全向移动方式,全向移动无需转向即可避障,移动更加灵活可变。本文将一种三自由度并联机械腿应用于四足机器人上,主要就机械腿运动学、动力学及四足机器人三维步态规划、仿真实验及样机搭建等内容展开研究。本文首先就一种并联机械腿进行了运动学分析,包括坐标系建立、自由度分析、运动学正反解、雅可比矩阵求解、可达工作空间及刚度性能分析;然后,应用螺旋理论求解各关节、杆件的速度、加速度影响因素,并结合虚功原理求解出机械腿的动力学解析表达式,并进行了数值仿真对比;其次,研究了四足机器人的三维步态,包括全方向行走步态及全方位行走步态,规划了Trot及连续静步态的全方向行走,研究了抬腿点、落足点、迈步顺序、稳定性及变速度等相关内容,并通过重心五次多项式规划改善了连续静步态全方向行走的稳定性;最后,根据旋转中心理论将三自由度平面运动转化为绕转动中心的转动运动,并以间歇步态为基本步态,给出了初始位置、迈步顺序、稳定性及变速度分析等相关内容;在此基础上,搭建了Simulink/Adams联合仿真环境,仿真了四足机器人斜向及转向行走能力,对比了两种步态在定曲率圆形轨迹下的运动能力;最后使用3D打印技术搭建了样机,并进行了自由度实验及步态实验。

关键词：并联机械腿四足机器人螺旋理论动力学三维步态