步態(tài)研究及其應用

理化生教學(xué)與研2011年第68期考試周刊步態(tài)研究及其應用劉沉(常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213164)摘步態(tài)研究日益成為生物力學(xué)研究的重耍課題之面,更加有說(shuō)服本文通過(guò)對步態(tài)研究方法及研究的熱點(diǎn)問(wèn)題的綜述,指出步14三維測力臺法態(tài)研究方法在朝向實(shí)用性、準確性、系統性方向發(fā)展。步態(tài)硏究的這種方法是讓測試者在測力臺上按測試要求正常步行,應用能夠為行走功能評定、指導治療、療效評定,以及行走輔助功測力臺的內部的電阻受壓后,應變片因拉伸或壓縮而產(chǎn)生電設計提供參考外,應深入研究步態(tài)與人體運動(dòng)的關(guān)系問(wèn)題阻的電信號變化,通過(guò)放大后進(jìn)入連接的計算機處理3。通過(guò)關(guān)鍵詞:步態(tài)研究研究方法正常步態(tài)不正常步態(tài)這種方法,我們可以獲得步態(tài)的力學(xué)參數,如足底壓力分布、空間各方向的分力、與地面的支撐反作用力等。通過(guò)這些參數,我們可以對行走的穩定性、對稱(chēng)性等進(jìn)行評價(jià)。目前這人出生后大約12-15個(gè)月就開(kāi)始獨立行走。此后一生中,技術(shù)已經(jīng)比較成熟,典型的有 kistler測力臺和AMF測力臺。測步行成為人體活動(dòng)最基本的方式之一,人的步行姿態(tài)在一定力臺所得力學(xué)參數與數碼影像分析所得的時(shí)空參數相結合程度上是與人體所處生物學(xué)因素及環(huán)境因素相互作用的體綜合人體相關(guān)生理知識,我們已經(jīng)能夠對步態(tài)進(jìn)行較為精確現。步態(tài)分析是對人體步行從運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、肌肉工作特征的描述及其運動(dòng)控制等方面,進(jìn)行系統的分析研究。研究者們通過(guò)對15步態(tài)分析系統法步行姿態(tài)(步態(tài))的研究,對人的行走功能進(jìn)行評定、對疾病的它由計算機、測力板和測角儀組成,利用隨身攜帶的單恢復效果進(jìn)行評價(jià)、對不正常步態(tài)進(jìn)行矯正、對行走輔助功能片機,記錄由測角儀測得的關(guān)節角度信號,并由與測力板以提供參考。步態(tài)研究已經(jīng)成為生物力學(xué)及醫學(xué)界的一個(gè)重要及安裝在步行道上的壓力開(kāi)關(guān)相連的光電裝置,控制單片機課題,國內外學(xué)者們對此做了廣泛而深入的研究。本文通過(guò)對和測力板的同步周期采樣,測試完畢后,用串行通訊方法將步態(tài)研究的方法、研究進(jìn)展等方面作綜述,希望為以后步態(tài)問(wèn)單片機的采樣信號輸入計算機處理,而整個(gè)步行采用無(wú)電線(xiàn)題的深入研究提供參考。連接測試,并針對以往簡(jiǎn)易步態(tài)測試裝置不能確定人體位置1步態(tài)研究的方法的發(fā)展的不足,建立了能確定著(zhù)地足位置的積分方程,再利用測角隨著(zhù)人類(lèi)科技的進(jìn)步,步態(tài)研究的方法在不斷更新。從原儀測得的關(guān)節角度信號和用多剛體力學(xué)建立的人體步行運始的肉眼觀(guān)察、簡(jiǎn)單工具測量到應用數碼攝像技術(shù)、計算機模動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)程序,使得它像各種先進(jìn)的紅外步態(tài)分析系統擬,到目前最為先進(jìn)的步態(tài)系統研究方法。方法的更新和進(jìn)步一樣,計算出步行的各種能量變化、人體行走位置、關(guān)節受力使步態(tài)研究更加準確和豐富,為人類(lèi)的健康作出了巨大的貢獻和肌肉力矩等。我國也開(kāi)展了各種簡(jiǎn)易步態(tài)分析系統的研1.1肉眼觀(guān)察法究,較有代表性的工作有:微機化步態(tài)分析系統和靴式步態(tài)19世紀德國生理學(xué)家 webers兄弟首先發(fā)表了對人體的基分析系統s本位移形式一步行的研究。由于受到當時(shí)條件的限制,他們采2步態(tài)研究的進(jìn)展及對人類(lèi)健康所作的貢獻用了觀(guān)察法,通過(guò)素描及繪畫(huà)的方法對步態(tài)進(jìn)行了描述川。這2.1對不正常步態(tài)的研究及對人類(lèi)健康的貢獻也是較早對人體步態(tài)的研究之一。很顯然,這種方法的精確性所謂不正常步,即步態(tài)特征的變化超出正常范圍。 whittle差,而且僅能夠粗略地描述人體的步態(tài)。所以,這種方法隨著(zhù)1996)列出四點(diǎn)被視為不能正常行走的特點(diǎn),一是兩腿不能時(shí)代的發(fā)展已經(jīng)不再為人們所采用。但是,他們的研究方法引交替支持人體重量,二是在單腿支撐時(shí)不能靜力性或動(dòng)力性發(fā)了人們對步態(tài)研究的無(wú)窮探索。保持平衡,三是擺動(dòng)腿不能前擺到一位置上從而變?yōu)橹蔚?.2走紙法(2作用,四是力量不足以令下肢移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)上肢。異常步態(tài)走紙法是一種較為古老的步態(tài)研究方法。它是通過(guò)對測有時(shí)很明顯僅憑肉眼觀(guān)察就可看出,而有時(shí)必須通過(guò)實(shí)驗儀試者所走過(guò)的足跡進(jìn)行測量,借助簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行步態(tài)分析器才可以得出步態(tài)異常。的方法。這種研究法所能得到的參數很少,而且測試的工作量近年來(lái),以步態(tài)分析的方法來(lái)評估及治療肌肉骨骼和較大,且因為測量工具問(wèn)題誤差較大。至今,這種方法逐漸被神經(jīng)方面的研究發(fā)展迅速,并由此進(jìn)一步推動(dòng)了對不正常淘汰。從研究方法學(xué)來(lái)說(shuō),這種方法是人類(lèi)利用測量工具研究步態(tài)的深入研究。這方面的研究很多,如劉永斌6等人對三步態(tài)的開(kāi)始。截一癱殘疾者進(jìn)行步態(tài)測試,以反映人體行走姿態(tài)變化時(shí)1.3攝影攝像法間歷程的周期、時(shí)相及反映支撐反力的三維離曲線(xiàn)為基礎,隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們開(kāi)始利用性能較高的攝影攝用特征函數的基本概念進(jìn)行歸類(lèi)組合,提出5個(gè)相應的經(jīng)驗像技術(shù)分析人體步態(tài)。使用兩到三臺互相垂直的攝像機對人公式,以此對三截一癱患者的行走功能進(jìn)行評定。 Rozendal 7體正常步行進(jìn)行拍攝。然后利用計算機分析系統對步態(tài)參數等通過(guò)三維步態(tài)分析系統提供三維平面的地面與反力的向進(jìn)行測定。這種方法的精確度較高,參數分析的范圍比以往任量圖,繪九量環(huán),可以發(fā)現健側何方法都要大。通過(guò)這種方法,我們可以得到步態(tài)的時(shí)間、空和患側下中國煤化工借此可客觀(guān)評定步態(tài)間、時(shí)間一空間參數,包括人體步行時(shí)的重心曲線(xiàn),肢體各關(guān)異常機理CNMHG態(tài)分析,研究延長(cháng)肌節的運動(dòng)曲線(xiàn)等。通過(guò)這些數據,我們可以對人體步行的穩定腱的治療為汰燈兒里加炳人的彩啊,等等。除此以外,臨性、協(xié)調性、節奏性、對稱(chēng)性進(jìn)行評價(jià),從而為疾病恢復、步態(tài)床步態(tài)實(shí)驗室也在不斷增加。對于不正常步態(tài)的研究,可以矯正、假肢研制等提供重要的參考。這種方法的缺點(diǎn)是反饋速幫助早期偏癱、腦癱等功能性疾病的診斷,還可以通過(guò)矯正度慢,以及對一些力學(xué)參數的測定無(wú)能為力等。所以目前研究促進(jìn)疾病的恢復。醫學(xué)界正在越來(lái)越多地應用步態(tài)研究者主要用攝影攝像法與三維測力臺配合使用,使研究更加全果為人類(lèi)健康服務(wù)。者試周刊2011年第68期O理化生教學(xué)與研究新課程背景下高中生物教學(xué)探析宋福友神木縣第四中學(xué),陜西神木719399)摘要:新課程改革給教育工作帶來(lái)新的契機的同時(shí)也平,又使學(xué)生形成正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)的教學(xué)目標帶來(lái)了挑戰。很多以前適用的教學(xué)方法已經(jīng)不再適用,或者不時(shí)代在進(jìn)步,新課程改革對教學(xué)工作提出了新的要求,當再能滿(mǎn)足新課改背景下的教學(xué)工作。高中生物課程教學(xué)也是前的教學(xué)工作不能再完全照搬傳統的教學(xué)方法,墨守成規。我如此,如何在新課改背景下做好高中生物教學(xué)工作,已經(jīng)成為們的教學(xué)工作應該針對新課程改革提出的要求,相應地進(jìn)行個(gè)新的研究課題。作者根據實(shí)際工作經(jīng)驗,對如何做妤新課改進(jìn)。教師需要更新教學(xué)觀(guān)念,適當地調整教學(xué)方法,同時(shí)還程背景下的高中生物教學(xué)提出了一些看法要在教學(xué)過(guò)程中不斷反思,對存在的問(wèn)題進(jìn)行總結、分析和關(guān)鍵詞:新課程高中生物教學(xué)研究改進(jìn)。二、新課程背景下做好高中生物教學(xué)工作的幾點(diǎn)看法、新課程背景下高中生物教學(xué)概述如何在新課程背景下做好高中生物教學(xué)工作,我根據實(shí)新課程標準下的高中生物教學(xué),有別于傳統的生物教學(xué)際工作經(jīng)驗談幾點(diǎn)看法在滿(mǎn)足傳授學(xué)生基本的生物學(xué)知識和研究方法的前提下,還1.進(jìn)行探究性學(xué)習有了更高的要求。具體說(shuō)來(lái),要通過(guò)新課程標準的基本觀(guān)點(diǎn)探究性學(xué)習是新課程標準提出的基本課程理念之一,手培養學(xué)生正確的人生觀(guān)、價(jià)值觀(guān)和世界觀(guān),對學(xué)生的思想品質(zhì)法多種多樣。有課堂上理論的探究,也有課外實(shí)驗性的探究和情感態(tài)度進(jìn)行教育,從而達到既提高學(xué)生生物學(xué)科知識水如何提高探究活動(dòng)的質(zhì)量是我們不容忽視的一個(gè)環(huán)節。在校2,2對正常步態(tài)的研究及應用取得了很大的成功。對一些特殊形體如肥胖、長(cháng)期負重及等人個(gè)正常的步態(tài)周期,通常由腳跟著(zhù)地開(kāi)始,至同側腳跟群的步態(tài)也開(kāi)始研究。這些研究對評價(jià)人體行走功能、矯正不再次著(zhù)地為止,包括支撐和擺動(dòng)階段。對正常步態(tài)的研究主正常步態(tài)等提供了科學(xué)的依據。病態(tài)步態(tài)方面的研究如“三截要是從步態(tài)的時(shí)間、空間、時(shí)一空、力學(xué)等參數入手研究各年癱”者步態(tài),為科學(xué)診斷及恢復治療、恢復評定提供了重要齡段、各類(lèi)不同職業(yè)的群體、不同形體特征的步態(tài)差異,對人參考。不足的是,對步態(tài)與運動(dòng)功能的關(guān)系,健康成年人步態(tài)類(lèi)的步行規律及相關(guān)影響因素進(jìn)行探討與身體功能的關(guān)系等的研究還較少,希望這方面能夠引起研國內外研究主要集中于老年人、兒童等特殊人群的步究者的重視。態(tài)。而對于成年人特別是與步態(tài)與運動(dòng)能力的關(guān)系的研究較少。如 Hills and parker(1991)0研究表明身高與步幅顯著(zhù)相參考文獻關(guān)。 Mann and hagg(1980)研究表明,正常兒童以自然步速行[1]鄭秀緩等.現代運動(dòng)生物力學(xué)國防工業(yè)出版社,2002走,支撐時(shí)間是整個(gè)步行周期的62%,且支撐時(shí)間似乎并不隨404-405年齡而變化。只有在步行節奏改變時(shí),如跑或快速步行時(shí)變[2]陸明鋼等步態(tài)參數的測定上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)化才比較明顯,其他學(xué)者的研究也支持了這一點(diǎn)。另外版),1998,4:87-91granata,abel, anddamiano(2000)m對下肢關(guān)節角度和關(guān)節角3]張瀟等運用三維測力臺系統對正常人步態(tài)的分析醫速度的變化做了研究,指出步行時(shí)關(guān)節角度的大小是與肌肉用生物力學(xué),1996.4:211-215的活動(dòng)和發(fā)力是相關(guān)的。北京體育大學(xué)趙芳、周興龍等[4]徐乃明等.微機化步態(tài)分析系統的研制.中國生物醫學(xué)(1996)(2分析139名普通中老年人在正常步行下的步態(tài),其工程學(xué)報,1990,9,(1):13-207目的是研究從中年到老年這一衰老過(guò)程步態(tài)指標的變化,希[5]門(mén)洪學(xué)等,靴式步態(tài)分析系統的研制與應用.等中國望能將步態(tài)指標作為中老年人體質(zhì)衰老的評價(jià)標準。另外,生物醫學(xué)工程學(xué)報,1991,10,(3):142-148一些學(xué)者對肥胖兒童、長(cháng)期負重、高跟鞋等對步態(tài)的影響也[6]劉永斌等.行走功能定量評定方法研究.中國康復理論做了一些研究。這些研究對于人體步態(tài)矯形,塑造人的形體與實(shí)踐,1996,4,154美,以及利用人體步態(tài)參數為肢體殘疾者制作合適的假肢,[7]Rozendal RH, et al. Arch Phys Med Rehabil, 1987, 68:促進(jìn)青少年形體的健康發(fā)展等起到了巨大的作用。不足的是763對健康成年人步態(tài)與身體功能、步態(tài)與人體運動(dòng)功能關(guān)系的[8Granata, K p, Abel, M F, Damiano, DLJoint angular ve-研究還較少,相信隨著(zhù)研究手段的日益完善,這方面會(huì )取得 locity in spastic gait and the influence of muscle- tendon lengthen較大的進(jìn)步。ing. Journal of Bone and Joint Surgery, 2000, 82, (2). 174-1863討論9]吳劍,等,人體行走時(shí)步態(tài)的生物力學(xué)研究進(jìn)展中國31隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對步態(tài)研究的方法也日益完運動(dòng)醫學(xué)雜志20023:305-309善。從原始的觀(guān)察法、走紙法等發(fā)展到準確全面的影像技術(shù)[10中國煤化工 or characteristics of測力臺技術(shù)和步態(tài)測試系統。國內外很多學(xué)者仍然在努力嘗 obese chi試研究更為科學(xué)的研究方法,并且陸續有報導。另外,因應醫29CNMHGevelopment,1991.18學(xué)上對病態(tài)步態(tài)分析應用的要求,臨床步態(tài)實(shí)驗室不斷增加,[11 ]Granata, K P, Abel, M F, Damiano, DL, Joint angular并且朝向實(shí)用性、準確性、系統性、低成本方向發(fā)展。velocity in spastic gait and the influence of muscle-tendon length3.2隨著(zhù)研究方法的不斷進(jìn)步,步態(tài)研究也在不斷深入ening Journal of Bone and Joint Surgery, 2000, 82, (2): 174-186通過(guò)對正常步態(tài)從時(shí)間、空間、時(shí)間一空間、力學(xué)等參數的測[12]趙芳,等,中老年人步態(tài)指柝與衰老關(guān)系的研究體育定,對人體正常行走的規律及不同人群的步態(tài)特征的研究也科學(xué),1998,6:281只7