步态研究及其应用

理化生教学与研2011年第68期考试周刊步态研究及其应用刘沉(常州纺织服装职业技术学院,江苏常州213164)摘步态研究日益成为生物力学研究的重耍课题之面,更加有说服本文通过对步态研究方法及研究的热点问题的综述,指出步14三维測力台法态研究方法在朝向实用性、准确性、系统性方向发展。步态硏究的这种方法是让测试者在测力台上按测试要求正常步行,应用能够为行走功能评定、指导治疗、疗效评定,以及行走辅助功测力台的内部的电阻受压后,应变片因拉伸或压缩而产生电设计提供参考外,应深入研究步态与人体运动的关系问题阻的电信号变化,通过放大后进入连接的计算机处理3。通过关键词:步态研究研究方法正常步态不正常步态这种方法,我们可以获得步态的力学参数,如足底压力分布、空间各方向的分力、与地面的支撑反作用力等。通过这些参数,我们可以对行走的稳定性、对称性等进行评价。目前这人出生后大约12-15个月就开始独立行走。此后一生中,技术已经比较成熟,典型的有 kistler测力台和AMF测力台。测步行成为人体活动最基本的方式之一,人的步行姿态在一定力台所得力学参数与数码影像分析所得的时空参数相结合程度上是与人体所处生物学因素及环境因素相互作用的体综合人体相关生理知识,我们已经能够对步态进行较为精确现。步态分析是对人体步行从运动学、动力学、肌肉工作特征的描述及其运动控制等方面,进行系统的分析研究。研究者们通过对15步态分析系统法步行姿态(步态)的研究,对人的行走功能进行评定、对疾病的它由计算机、测力板和测角仪组成,利用随身携带的单恢复效果进行评价、对不正常步态进行矫正、对行走辅助功能片机,记录由测角仪测得的关节角度信号,并由与测力板以提供参考。步态研究已经成为生物力学及医学界的一个重要及安装在步行道上的压力开关相连的光电装置,控制单片机课题,国内外学者们对此做了广泛而深入的研究。本文通过对和测力板的同步周期采样,测试完毕后,用串行通讯方法将步态研究的方法、研究进展等方面作综述,希望为以后步态问单片机的采样信号输入计算机处理,而整个步行采用无电线题的深入研究提供参考。连接测试,并针对以往简易步态测试装置不能确定人体位置1步态研究的方法的发展的不足,建立了能确定着地足位置的积分方程,再利用测角随着人类科技的进步,步态研究的方法在不断更新。从原仪测得的关节角度信号和用多刚体力学建立的人体步行运始的肉眼观察、简单工具测量到应用数码摄像技术、计算机模动学、动力学程序,使得它像各种先进的红外步态分析系统拟,到目前最为先进的步态系统研究方法。方法的更新和进步一样,计算出步行的各种能量变化、人体行走位置、关节受力使步态研究更加准确和丰富,为人类的健康作出了巨大的贡献和肌肉力矩等。我国也开展了各种简易步态分析系统的研1.1肉眼观察法究,较有代表性的工作有:微机化步态分析系统和靴式步态19世纪德国生理学家 webers兄弟首先发表了对人体的基分析系统s本位移形式一步行的研究。由于受到当时条件的限制,他们采2步态研究的进展及对人类健康所作的贡献用了观察法,通过素描及绘画的方法对步态进行了描述川。这2.1对不正常步态的研究及对人类健康的贡献也是较早对人体步态的研究之一。很显然,这种方法的精确性所谓不正常步,即步态特征的变化超出正常范围。 whittle差,而且仅能够粗略地描述人体的步态。所以,这种方法随着1996)列出四点被视为不能正常行走的特点,一是两腿不能时代的发展已经不再为人们所采用。但是,他们的研究方法引交替支持人体重量,二是在单腿支撑时不能静力性或动力性发了人们对步态研究的无穷探索。保持平衡,三是摆动腿不能前摆到一位置上从而变为支撑的1.2走纸法(2作用,四是力量不足以令下肢移动的同时带动上肢。异常步态走纸法是一种较为古老的步态研究方法。它是通过对测有时很明显仅凭肉眼观察就可看出,而有时必须通过实验仪试者所走过的足迹进行测量,借助简单的工具进行步态分析器才可以得出步态异常。的方法。这种研究法所能得到的参数很少,而且测试的工作量近年来,以步态分析的方法来评估及治疗肌肉骨骼和较大,且因为测量工具问题误差较大。至今,这种方法逐渐被神经方面的研究发展迅速,并由此进一步推动了对不正常淘汰。从研究方法学来说,这种方法是人类利用测量工具研究步态的深入研究。这方面的研究很多,如刘永斌6等人对三步态的开始。截一瘫残疾者进行步态测试,以反映人体行走姿态变化时1.3摄影摄像法间历程的周期、时相及反映支撑反力的三维离曲线为基础,随着科学技术的发展,人们开始利用性能较高的摄影摄用特征函数的基本概念进行归类组合,提出5个相应的经验像技术分析人体步态。使用两到三台互相垂直的摄像机对人公式,以此对三截一瘫患者的行走功能进行评定。 Rozendal 7体正常步行进行拍摄。然后利用计算机分析系统对步态参数等通过三维步态分析系统提供三维平面的地面与反力的向进行测定。这种方法的精确度较高,参数分析的范围比以往任量图,绘九量环,可以发现健侧何方法都要大。通过这种方法,我们可以得到步态的时间、空和患侧下中国煤化工借此可客观评定步态间、时间一空间参数,包括人体步行时的重心曲线,肢体各关异常机理CNMHG态分析,研究延长肌节的运动曲线等。通过这些数据,我们可以对人体步行的稳定腱的治疗为汰灯儿里加炳人的彩啊,等等。除此以外,临性、协调性、节奏性、对称性进行评价,从而为疾病恢复、步态床步态实验室也在不断增加。对于不正常步态的研究,可以矫正、假肢研制等提供重要的参考。这种方法的缺点是反馈速帮助早期偏瘫、脑瘫等功能性疾病的诊断,还可以通过矫正度慢,以及对一些力学参数的测定无能为力等。所以目前研究促进疾病的恢复。医学界正在越来越多地应用步态研究者主要用摄影摄像法与三维测力台配合使用,使研究更加全果为人类健康服务。者试周刊2011年第68期O理化生教学与研究新课程背景下高中生物教学探析宋福友神木县第四中学,陕西神木719399)摘要:新课程改革给教育工作带来新的契机的同时也平,又使学生形成正确的情感态度和价值观的教学目标带来了挑战。很多以前适用的教学方法已经不再适用,或者不时代在进步,新课程改革对教学工作提出了新的要求,当再能满足新课改背景下的教学工作。高中生物课程教学也是前的教学工作不能再完全照搬传统的教学方法,墨守成规。我如此,如何在新课改背景下做好高中生物教学工作,已经成为们的教学工作应该针对新课程改革提出的要求,相应地进行个新的研究课题。作者根据实际工作经验,对如何做妤新课改进。教师需要更新教学观念,适当地调整教学方法,同时还程背景下的高中生物教学提出了一些看法要在教学过程中不断反思,对存在的问题进行总结、分析和关键词:新课程高中生物教学研究改进。二、新课程背景下做好高中生物教学工作的几点看法、新课程背景下高中生物教学概述如何在新课程背景下做好高中生物教学工作,我根据实新课程标准下的高中生物教学,有别于传统的生物教学际工作经验谈几点看法在满足传授学生基本的生物学知识和研究方法的前提下,还1.进行探究性学习有了更高的要求。具体说来,要通过新课程标准的基本观点探究性学习是新课程标准提出的基本课程理念之一,手培养学生正确的人生观、价值观和世界观,对学生的思想品质法多种多样。有课堂上理论的探究,也有课外实验性的探究和情感态度进行教育,从而达到既提高学生生物学科知识水如何提高探究活动的质量是我们不容忽视的一个环节。在校2,2对正常步态的研究及应用取得了很大的成功。对一些特殊形体如肥胖、长期负重及等人个正常的步态周期,通常由脚跟着地开始,至同侧脚跟群的步态也开始研究。这些研究对评价人体行走功能、矫正不再次着地为止,包括支撑和摆动阶段。对正常步态的研究主正常步态等提供了科学的依据。病态步态方面的研究如“三截要是从步态的时间、空间、时一空、力学等参数入手研究各年瘫”者步态,为科学诊断及恢复治疗、恢复评定提供了重要龄段、各类不同职业的群体、不同形体特征的步态差异,对人参考。不足的是,对步态与运动功能的关系,健康成年人步态类的步行规律及相关影响因素进行探讨与身体功能的关系等的研究还较少,希望这方面能够引起研国内外研究主要集中于老年人、儿童等特殊人群的步究者的重视。态。而对于成年人特别是与步态与运动能力的关系的研究较少。如 Hills and parker(1991)0研究表明身高与步幅显著相参考文献关。 Mann and hagg(1980)研究表明,正常儿童以自然步速行[1]郑秀缓等.现代运动生物力学国防工业出版社,2002走,支撑时间是整个步行周期的62%,且支撑时间似乎并不随404-405年龄而变化。只有在步行节奏改变时,如跑或快速步行时变[2]陆明钢等步态参数的测定上海大学学报(自然科学化才比较明显,其他学者的研究也支持了这一点。另外版),1998,4:87-91granata,abel, anddamiano(2000)m对下肢关节角度和关节角3]张潇等运用三维测力台系统对正常人步态的分析医速度的变化做了研究,指出步行时关节角度的大小是与肌肉用生物力学,1996.4:211-215的活动和发力是相关的。北京体育大学赵芳、周兴龙等[4]徐乃明等.微机化步态分析系统的研制.中国生物医学(1996)(2分析139名普通中老年人在正常步行下的步态,其工程学报,1990,9,(1):13-207目的是研究从中年到老年这一衰老过程步态指标的变化,希[5]门洪学等,靴式步态分析系统的研制与应用.等中国望能将步态指标作为中老年人体质衰老的评价标准。另外,生物医学工程学报,1991,10,(3):142-148一些学者对肥胖儿童、长期负重、高跟鞋等对步态的影响也[6]刘永斌等.行走功能定量评定方法研究.中国康复理论做了一些研究。这些研究对于人体步态矫形,塑造人的形体与实践,1996,4,154美,以及利用人体步态参数为肢体残疾者制作合适的假肢,[7]Rozendal RH, et al. Arch Phys Med Rehabil, 1987, 68:促进青少年形体的健康发展等起到了巨大的作用。不足的是763对健康成年人步态与身体功能、步态与人体运动功能关系的[8Granata, K p, Abel, M F, Damiano, DLJoint angular ve-研究还较少,相信随着研究手段的日益完善,这方面会取得 locity in spastic gait and the influence of muscle- tendon lengthen较大的进步。ing. Journal of Bone and Joint Surgery, 2000, 82, (2). 174-1863讨论9]吴剑,等,人体行走时步态的生物力学研究进展中国31随着科学技术的发展,对步态研究的方法也日益完运动医学杂志20023:305-309善。从原始的观察法、走纸法等发展到准确全面的影像技术[10中国煤化工 or characteristics of测力台技术和步态测试系统。国内外很多学者仍然在努力尝 obese chi试研究更为科学的研究方法,并且陆续有报导。另外,因应医29CNMHGevelopment,1991.18学上对病态步态分析应用的要求,临床步态实验室不断增加,[11 ]Granata, K P, Abel, M F, Damiano, DL, Joint angular并且朝向实用性、准确性、系统性、低成本方向发展。velocity in spastic gait and the influence of muscle-tendon length3.2随着研究方法的不断进步,步态研究也在不断深入ening Journal of Bone and Joint Surgery, 2000, 82, (2): 174-186通过对正常步态从时间、空间、时间一空间、力学等参数的测[12]赵芳,等,中老年人步态指柝与衰老关系的研究体育定,对人体正常行走的规律及不同人群的步态特征的研究也科学,1998,6:281只7