步态分析丨行走的秘密，为什么每个人都需要了解
步行是人类运动的基础，是健康管理专业人士优先推荐的体育锻炼形式，因为步行有助于预防关节、心脏和肺部问题，同时加速新陈代谢并降低患糖尿病的风险，因此，利用步行分析和训练帮助身体恢复全部效率是多种训练方案的最终目标。
正常步行并不需要思考，然而步行的控制十分复杂，包括中枢命令、身体平衡和协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。任何环节的失调都可能影响步态，而某些异常也有可能被代偿或掩盖。
运动障碍会影响多个方面，但总是表现为步态变异性和不对称性增加，导致补偿、效率低下和能量消耗增加。
身体姿势失衡和运动障碍的存在长期以来备受关注，由于脚踝以下的骨骼数占了人体的四分之一，因此足部复合体是一个很难评估的关节系统。多年来，引入的越来越复杂的测量仪器，使得克服纯粹的视觉观察成为可能，有利于进行更精准科学的步态分析。
步态分析被公认为人体运动研究领域的一种有用的评估方法，可以客观化运动行为。临床步态分析旨在通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常的关键环节和影响因素，从而协助康复评估和治疗，也有助于协助临床诊断、疗效评估、机理研究等。
笨重的仪器和复杂的穿戴方式可能会影响受试者的步态质量。因此，在生态（自然）环境中捕捉人类运动的能力将带来各种好处，包括有机会通过快速和最少的培训来评估不同的运动姿势，而无需分析对象的主观参与，因此可以获得更具代表性的步态分析报告。
其中，最重要且受到广泛监测的步态参数是：
?步态周期的持续时间（也称为支撑相，作为步态周期的百分比）：由于步行是一种循环运动，因此步态周期（或步幅）传统上被定义为从一只脚接触地面开始，到同一只脚接触地面时结束这一运动过程中的时间段或事件顺序。每个步态周期（100%）分为支撑相（站立阶段，通常为60%左右）和摆动相（摆动阶段，40%）。这两个阶段可以进一步分为不同的子阶段。
?步长和步态周期长度。
?时间参数：关键参数包括步幅时间（从一只脚跟到对侧脚跟）、步态时相和步频。足部与地面接触的阶段可进一步分为功能不同的三个子阶段。
?步速。
?动态躯干姿势，被监控以检测全身的任何代偿性运动。
对于健康生活的追求和现在的技术发展趋势，鼓励广泛使用步态分析，放弃使用大型、昂贵的实验室系统，转而采用通过新型运动分析技术，提供的更灵活、更便携的技术方案变得越来越重要。
近10年来计算机技术的发展促进了步态数据处理和分析能力，极大地推动了步态分析的发展和临床应用。今天就给大家介绍几款适用于步态分析的生物力学测试工具。
01
三维动作捕捉系统
Qualisys三维运动捕捉系统基于亚毫米精确度的工业级镜头，配合带有跑姿分析插件的QTM软件，一键输出步行动作技术分析报告。
Qualisys建立模型
这份报告包括视频和全身生物力学分析数据：身体倾斜/旋转角度、肘关节和腕关节运动轨迹、骨盆高度、髋关节角度、膝关节角度、足部触地方式等。
02
惯性动作捕捉系统
TeaCaptiv可穿戴人体运动捕捉与人机工效分析系统，是基于无线惯性传感技术的全身三维动作捕捉及人因工效学评价系统，采用最适合真实现场的可穿戴技术以及无线数据传输技术,实现无线通讯，受试者可以在完全自然不受任何干扰、行动自由的状态下进行活动以及操作。
TeaCaptiv可穿戴人体运动捕捉与人机工效分析系统
其中包含的表面肌电、惯性单元、心率检测、呼吸检测等多种传感器，可全方位地对人体进行检测。
03
表面肌电采集系统
肌肉收缩是运动的原动力，也就是说，不同的肌肉在不同的时间段协同工作才能完成步行动作。大脑神经通过向肌肉发放信号，命令肌肉收缩，而这种信号的形式就是生物电。
Motion lab表面肌电采集系统
表面肌电采集系统（Motion lab、Myon等）通过贴在身体表面的信号接收器来获得这种“信号”。据此，我们就可以分析在行走时不同肌肉何时收缩，收缩的强度有多大等。
Myon无线表面肌电采集系统
04
足底压力测试系统
随着新型传感技术和计算机技术的进步 ，足底压力测量在生物力学步态研究中日显其重要地位，现已成为生物力学代表性的研究方向。通过高速动态记录且灵活便携的高分辨率传感器为生物力学专业人士，临床医生和研究人员提供分析和评估步态、步行和跑步步态及足底压力数据的准确方法。
SPI柔性织物鞋垫式压力分布采集分析系统
因其超薄外形和便携式的设计，可在实验室、办公室、健身房等任何平坦表面中进行测试，可以减少跌倒的风险与步态干扰。可以用于静态、动态足底状况和身体平衡能力的分析，被广泛应用于运动生物力学研究、运动鞋设计、步态分析、平衡分析，糖尿病足的测试、下肢骨关节疾病等临床及科研领域。
SPI平板式足底压力分布采集分析系统
步态数据会以多种方式显示，包括：曲线图、压强分布图形、表格以及图表，以便能快速的识别不对称性、异常与治疗结果，另外透过数据库，可以协助追踪治疗成效与比较各时期档案。
Tekscan步道式足底压力分布测试系统
便携式的步道，行走一趟可采集多个足迹，非常适合孩童、老人、使用拐杖或步态功能有障碍者。自动侦测、标签并分区，让您能够快速的进行步态分析。
05
三维测力台
三维测力台系统可检测出站立或行走、跑跳时足底与支承面之间的压力（垂直、左右、前后三个方向），通过对这些压力数据的测量和分析，可以获得反映人体下肢的结构、功能乃至全身协调性等方面的生物力学信息。
同时，三维测力台系统可检测出在行走过程中正常人和患者的地面反力站立时的压力中心曲线，由测力台系统检测出的图形和数据对比分析正常人和患者的步态，从而发现患者在步行时存在的问题，找出影响步态的因素，为患者的康复计划进行评估并提出建议。
Bertec便携式三维测力系统
步态分析的价值不仅在于能够预防伤病，对于运动表现来说正确的步态可能比几个月的训练产生更大的效果。因此，无论是想提高运动成绩，或是仅想追求可持续一生的健康生活，都应确保自己行走时的步态是正确的。
内容来源：
“Gait disorders in adults and the elderly.”
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5318488/ (accessed Sep. 03, 2019).
S. Hanson and A. Jones, “Is there evidence that walking groups have health benefits? A systematic review and meta-analysis,” Br. J. Sports Med., vol. 49, no. 11, pp. 710–715, Jun. 2015, doi: 10.1136/bjsports-2014-094157.
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