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1、临床动作（步态）分析康复医学科一、临床动作分析的应用1、Education 教学 许多教学和科研机构以此作为工具。2、Film Animation production（动画特效） 如骇客帝国、Titanic、Troy等。3、Gait Analysis 步态分析 Routinely used for pre and postoperative movement assessment, helping clinicians plan treatments and assess patient progress.4、Animal Motion Passive, none-invasive, wir
2、eless and scaleable, the system captures true 3D motion from an insect to a horse.5、Games 游戏 Large and small game developers worldwide add realism and gain efficiency with the motion capture.6、Biomechanics 生物力学 The system is widely used to apply 3D motion data to the analysis of whole body or specif
3、ic joints kinematics and kinetics.7、Posture，Balance and Motion Control 姿势、平衡和运动控制 3D feedback on standing, balance and other similar application capture on infants to geriatric subjects. Hand, full body or various segments can be captured for motion control applications.8、Television/Broadcast 电视/广播
4、The system provides fast turnaround for animated series and real-time live on set.9、Sport Science 体育科学 High speed and high-resolution system cameras capture all types of sports motion for analysis and coaching.10、Rehabilitation 康复 The motion data accurately quantifies the improvement of mobility and
5、 function.二、动作（步态）分析基础力学基本概念 在物理学中，研究机械运动规律的内容，称为力学。 机械运动：指物体之间或物体各部分之间发生的相对位置变化。 机械运动是最简单、最常见的运动形式。 机械运动的基本运动形式有：平动和转动。 在力学中，研究物体位置随时间变化规律的内容叫运动学。质点 在研究物体的某一运动时，当它的大小和形状可以忽略，或当物体作平动时，就把物体当作是一个有一定质量的点，这样的点通常叫做质点。 把物体当作质点是有条件的、相对的，而不是无条件的、绝对的。 研究质点的运动是研究物体运动的基础。 质点在空间的运动，按运动轨迹可分曲线运动和直线运动。曲线运动是直线运动的特例
6、。位移 物理学中定义：由点A到点B的有向线段AB为点A到点B的位移矢量，简称位移。 AB = BA? AB = BA? 对两个相对静止的坐标系，质点的位移与坐标系的选取无关；如果两个坐标系之间有相对运动，那么，质点的位移就依赖于所选取的坐标系。rArBzr = r(t) = x(t)i + y(t)j + z(t)k速度 速度：表述质点运动快慢的物理量。 平均速度的极限值叫做瞬时速度（简称速度）。 在力学中当质点的位置矢量和速度确定时，质点的运动状态才完全确定。 v = vxi + vyj + vzk = dr/dt 速度v的值，即|v|称为速率。加速度 加速度：单位时间内的质点的速度增量，即
7、为平均加速度。平均加速度的极限值叫做瞬时加速度。 = dv/dt 加速度既反映了速度方向的变化，又反映了速度数值的变化。 质点的加速度方向与速度方向不一定在同一直线上。力 力是物体之间的相互作用； 一个物体受到一个力的作用，一定有另外一个物体对它施加了作用； 力不能离开物体而单独存在； 力是矢量，即有大小和方向。力的分类 根据力的来源可分为： 重力、摩擦力、弹力和浮力； 阻力、作用力/反作用力、剪切力等； 根据力的状态可分为： 内力 外力内力 内力：指力学系统内部相互作用的力。 在动作分析中，一般把整个人体作为一个力学系统，体内的肌肉、骨、软骨、关节、韧带、肌腱及筋膜等组织力是人体的内力。外力
8、 外力：力学系统与外部物体相互作用的力。 重力、摩擦力、地面或器械的支撑力、水和空气的浮力； 康复治疗人员对患者施加的力对于患者来说是外力。合力 在同一方向上几个力共同作用于同一物体，其集中的力的矢量叫做合力，而那几个力叫做合力的分力。 求已知几个力的合力叫做力的合成。 合力计算的余弦定律： F2=F12+F22+2F1F2CosF1F2F动力学 研究物体间的相互作用，以及这种相互作用所引起的物体运动状态变化的规律的内容，成为动力学。 （在力学中，研究物体位置随时间变化规律的内容叫运动学。） 牛顿运动定律是质点动力学的基础，也是一般物体机械运动的基础。牛顿第一定律 任何物体都要保持其静止或匀速
9、直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。 F = 0 时，v = 恒量 1886年 自然哲学的数学原理 牛顿 任何物体都具有保持其运动状态不变的性质，这个性质叫做惯性，所以第一定律也叫惯性定律。 由于物体具有惯性，要使其运动状态发生变化，一定要有其它物体对它的作用，这种作用被称之为力。力是使物体运动状态发生变化（即得到加速度）的原因。 如果物体没有受到外力作用，它速度的大小和方向都保持不变，即物体的运动状态不变，没有加速度即称为平衡。 牛顿第二运动定律 物体所获得的加速度的大小与作用在物体上的合外力的大小成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。 F = kma k为比
10、例常数，当力、质量和加速度选择适当的单位时，可使k=1。这样，F=ma。 牛顿第二定律只是适用于质点的运动。 牛顿第二定律所表示的合外力与加速度之间的关系是瞬时关系。 物体的加速度与所受的合力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。牛顿第三定律 两个物体之间的作用力F和反作用力F，沿同一条直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。 F = -F 作用力与反作用力是矛盾的两个方面，任何一方都不能孤立地存在。 作用力与反作用力是分别作用在两个物体上的，因此不能相互抵消。 作用力与反作用力总是属于同种性质的力。 牛顿运动定律 牛顿第一运动定律 物体只有在外力作用下才改变其运动
11、状态。 牛顿第二运动定律 物体的加速度与作用于物体的力和物体的质量之间的数量关系。 牛顿第三运动定律 力具有物体间相互作用的性质。杠杆 支点（O） 杠杆绕着转动的点，在骨杠杆上是关节中心。 力点（F） 动力作用点 在骨杠杆上是肌群附着于骨上的动点。 阻力点（R） 阻力作用点 在骨杠杆上是阻力或运动环节的重力（空手时）、其它物体的阻力、拮抗肌张力、韧带和筋膜的牵拉阻力等。 人体杠杆 第一类杠杆：平衡杠杆 第二类杠杆：速度杠杆 第三类杠杆：力量杠杆功 功是指肌肉收缩时所完成的工作量。 功 = 力 距离 单位：焦耳（J） W（J）= F（N） D（m） 肌肉收缩并不都产生功，如保持肌张力时。（距离=
12、0）； 肌肉有时做负功，如人上山时做正功，下山时做负功。三、人体姿势与重心自然姿势 是指身体在自然状态下（能量消耗最节省的状态）的体位，包括静态和动态的姿势。 静态姿势表现为站位、坐位和卧位的姿态； 动态姿势表现为行走、跑步等其他运动和劳动的姿势。 每个人都有自己特定的静态和动态姿势。 姿势是分析运动控制障碍的基础内容。 站立姿势 是人体最基本和最具有区别于其他动物的特定姿势。 特性：双脚着地、身体直立，上肢能够自由地进行各种粗大运动和精细动作，下肢能够站立、行走和跑步。 站立时重心高而足底支撑面小使站立时相对不稳定。正常姿势 指人体自然状态下的体位。 脊柱生理性弯曲：颈椎稍向前凸的颈曲胸椎稍
13、向后凸的胸曲腰椎较明显前凸的腰曲骶椎较大幅度后凸的骶曲。 脊柱弯曲可以缓冲在行走、跑步时的震荡，保护脑和胸腹脏器，维持人体的重心。 人体重心 重力中心：人体质量中心与地心引力的垂线。 人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。 人体重心通过韧带的张力和肌肉的等长收缩所产生的力矩达到平衡，并使压力适宜地分布在负重面上。如果外力施加于韧带和肌肉或异常的负重面上，将会影响重心线的位置，同时为了保持平衡而必须调整姿势。 姿势可以有轻度偏移（站立时4cm偏移）。重心的位置 身体重心的概念不能和静物相比较。因为身体是在不停的活动着，所以不可能把重心计算出来。 Braun和Fischer为了正确的测量身体的重
14、心，他们把尸体冷冻起来进行测量。 身体的重心在S3上部。 双下肢的重心在膝上方。 躯干、头和上肢的中心在T11前方。重心的不确定性 Demeng认为：身体重心的位置不确定。 只要抬起一侧上肢或下肢，重心就比Fischer测出的高7cm。 有时改变姿势，身体重心就会落在体外某一点。 在某些异常运动时，也不能明确求出整个身体的重心。支撑面 支撑面越大平衡越好。 右图表示人在单足站立和双足站立时支撑面是不同的。四、临床步态分析步行的价值 步行是人类生存的基础，是人类与其它动物区别的关键特征之一。 步行的基本功能：步行的基本功能：从某一地方安全、有效地移动到另一地方。 步态是步行的行为特征。步行中枢
15、正常步行并不需要思考 然而步行的控制十分复杂： 中枢命令：皮层？脊髓？步行中枢？ 身体平衡和协调控制 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。 自然步态的要点1. 合理的步长、步宽、步频。 2. 上身姿势稳定。3. 最佳能量消耗。 自然步态的生物力学因素1. 具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。2. 可以在足触地时有效地吸收机械能，以减小撞击，并控制身体的前向进程。3. 支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度(重力方向)，以及充分的支撑面(足的位置)。4. 摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制。 临
16、床步态分析的应用 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。协助康复评估和治疗。协助临床诊断、疗效评估、机理研究等。 步态周期 支撑相（支撑相（Stance phase) 早期早期 中期中期 末期末期 摆动相摆动相(Swing phase) 早期早期 中期中期 末期末期五、体育科学竞技体育运动 更快、更高、更强 刘翔1、跑步跑步中的生物力学 起跑 跑动中 跨栏姿势2、跳跃 跳高 跳远 天赋和姿势同样重要3、投掷运动0d1d2 d3抛物线运动的受力分析 距离d与抛射角之间的关系？0hd4、其他 运动无处不在，动作分析无处不在！ 自行车转弯及运行中身体倾斜角度等 篮球最佳投篮区域及姿势等 网球最佳S球姿势等 游泳姿势 谢谢谢谢！
