三维测力台系统步态的分析

第 第 期 月 医 用 生 物 力 学 , , 运用三维测力台系统对正常人步态的分析 张 潇 卢世璧 解英俊 中国人民解放军总医院 北京 摘要 】 本文介绍了三维测力台系统对正 常人步态的一些测试结果及参数分析 , 例如足底 压力 、 平面力的矢量 、 回归曲线及功率谱分析等 。 关健词 步态分析 测力台系统 测力台系统的临床测试和测试报告 运用三维测力台子系统 , 我们对正常人的足底受力情况进行了测试和分析 , 得到了一定数 量的实验数据 , 对这些数据进行了处理和分析 , 初步确定了特征参量的提取和数据处理的方法 , 获得 了一些对诊断和疗效评价颇有意义的特征参量及其定量指标 。 分别对 名正常人的步态进行了测试 , 其 自然情况见表 。 表 受试者的自然情况 指标 男 女 总数 正常人 年龄 岁 身高 体重你幻 结果分析 一 、 正常人的参数指标分析 对正常人受力基本数据进行分析后 , 确定了具有临床意义 的 个参数指标 。 这 个参数分 别是行走过程 中力板测 出的 、 、 三个方向压力 一时间曲线的极值和功率谱指标 , 即 、 、 一、 、 、 、 和 、 、 、 、 、 , 其中 为受 力 与受试者体重归一化的百分数 , 表示功率谱 应用医学统计中常用的 检验法对各指标进行分析 不 同性别 比较可知 , 、 两参数 , 性别间差异显著 , 不能合并 , 分成 、 、 、 甥 、 女分类指标 , 其余指标 , 都没有显著性差异可以合并 , 再进行年龄 比 较 。 年龄组的差异显著性检验 以 岁为界 , 、 、 、 、 指标 , 年龄组 间有显著性差异 , 数据不能合并 其余指标 无显著性差异 , 可以合并 。 根据以上的 统计结果 , 将性别和年龄无显著性差异的指标合并 , 有显著性差异的指标单独列 出 , 由于所测例 数不够大 , 可用 可信限 , 初步估算出正常值范围 , 如表 所示 。 二 、 正常人各步态特征参数比较和分析 足底压力一时间曲线的分析 行走时一侧足跟着地至该侧足跟再次着地称为一个步态周期 。 一个步态周期可分为 个转 第 期 运用三维测力台系统对正常人步态的分析 折点 。 以左下肢起步为例 左足跟着地 、 左足放平 、 左足趾离地 、 右足跟着地 、 右足放平 、 右足趾离 地分别为第 一 转折点 。 表 正常值估算范圈 指标 组别 一 幽 凡 , 一 枷 一 洲 一 一 , 一 贫 , 一 , , 一 、。 一 , 一 。 一 一 按上述步态周期的定义及转折点的划分对正常人的足底压力曲线作如下分析 由图 可看出正常人每个步态周期中 、 、 三个方向的受力情况 乙 犷 图 正常人 、 、 方向足底受力一 时间曲线 , , 一 图中 , 值为实际幅值的 倍 方向 , 在步态周期每一转折点有一极值 , 足跟着地时有一极大值 , 随着足部放平 , 受力减 小 , 至足部完全放平时 , 受力达到一极小值 然后足跟离地 , 到足趾离地时又达一极大值 , 由此看 出垂直方 向受力曲线具有对称的双峰特征 , 最大峰值在体重的 左右 , 最小峰值在 左 右 方向以 与步行方向相反为正 , 在 向受力曲线基本对称 , 最大力值在体重的 左右 方 向以步行方向右侧为正 , 在 方向受力曲线基本对称且受力数值很小 , 最大力值在体重的 师左 右 。 由此可看出 正常人行走时 , 力板在垂直方向受力大 , 在 、 方向受力小 , 、 方向受力反 映了行走时步态稳定性状况 , 正常人 、 值较小 , 这说明正常人行走的稳定性好 。 医 用 生 物 力 学 第 卷 矢量图法分析 正常人的足底压力矢量图 平面 由于 方向受力较小 , 平面的合力矢量图倾向 方向 , 这反应 了正常人在行走过程中左 、 右摇摆小 , 步态稳定 , 如图 所示 。 妙 、 胜,‘‘、 图 正常人 平面足底压力矢量一时间图 平面 人体行走时 , 从第一 或第四 转折点到第二 或第五 转折点期间 , 矢量图方向与人体运动方 向一致 , 第二 或第五 转折点到第三 或第六 转折点期间 , 整个身体抬起 、 向前 , 这时矢量图方向 与运动方向相反 , 地面上作用点的运动速度可 由矢量图的密度反映出来 , 密度越大处 , 运动速度 越快 。 由图 可见 , 正常人的足底受力矢量图双下肢基本对称 且第二 、 第五转折点的左右两侧也 基本对称 。 、 恤、 、 ,仍 ”一筑 , 、 似 , 攫 赫图 正常人 平面足底压力矢量一时间图 一功率谱法分析正常人行走时足底压力一时间曲线的功率谱分析正常人功率谱指标的估算范围见表 回归曲线法分析 , 本论文以五级多项式来分别表示 、 、 方向的力 一时间曲线 , 、 、 、 、 分别代表 第 期 运用三维测力台系统对正常人步态的分析 五阶多项式的系数 , 经分析和 比较可看出 , 方向的 个系数之间具有某些规律性 从 平 均 值 看 , 和 均 为 负 值 , , 即 约 为 的 倍 和 均 为 正 值 , , 即 约为 的 倍 。 以 岁为界 比较发现 , 大于 岁者的 、 平均值 比 岁以下者的平均值有减小趋势 。 正常人左右脚 方向受力曲线函数式如下式所示 左 一 一 , , 一 右 一 , ,一 参考文献 ” 入 , , 蔚 , 一 , 恤 , , , , ,