步行作为人类从四肢爬行进化到直立行走所获得的一种能力,是人类的基本日常生活能力之一,也是最重要的能力。在正常状态下我们如果不是可以关注我们很难注意到自己的步行状态,这是因为我们的中枢神经系统进化出了控制步行的节律中枢,使我们可以在注意力放在别的事务上时任然可以顺利流畅的行走。
足部作为在步行中支撑、缓冲、推动、吸收冲击力的身体结构,其由26块骨头,33个关节,126根韧带组成以及如同织网一样分布的肌肉和神经组成。其在整个步行过程中受力的变化时刻都在影响着步态。而步态分析就是用生物力学的方法结合人体解剖学,生理学,探索步行的规律的检查方法。经由数十年的发展步态分析以及逐渐完善,现阶段的步态分析主要由四个部分构成:临床分析,运动学分析,动力学分析,肌电图分析。如今步态分析已经成为临床医学的常规检查项目之一,临床医师结合受试者的临床症状,病史以及其他相关检查可以对受试者进行详细的评估。
也许在大多数人看来行走是一件简单平常且重复度很高的行为,犯不上大费周章的收集整理。但是殊不知在这种简单平常和高重复性的背后我们的大脑对骨骼肌肉时时刻刻都在进行着计算和调控。并且通过获取不同人行走过程中各种数据我们可以反向得到一些隐藏在行走背后的信息。而这些信息在对疾病的预防、诊治和身份的识别等多个方面都有着极高的价值。而且步态分析的发展也经历了不同的时期从公元前384年-公元前322年亚里士多德的著作中最早记载了关于人走路的步行轨迹以及下肢运动轨迹。但真正对步态进行科学的探究其实要追溯17世纪-20世纪的欧洲,到1836年Weber兄弟出版第一部关于步态的著作《Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge》(人类腿部力学),并且提出了关于人类步行的“最小化能量消耗”的假设,后来的科学家证明了这一假设的正确。Willhelm和Eduard用卷尺、秒表等工具测量并描述了步态的一些基本要素,二人还定义了步态的周期如支撑相摆动相和双腿支撑相。在19世纪,Marey和Carlet将指示器和气囊相连以此来记录步态的摆动相和支撑相。1877年Muybridge利用24个摄像机记录马奔跑时的图像,为影像测量分析法奠定了基础。20世纪初(1895-1904年)Braune和Fisher的研究第一次使步态分析突破了一维,他们利用摄像机和附着于肢体的标记点对正在行走的人进行了三维分析;除此之外他们还利用力学原理测量了关节力矩和力量并且建立了人体质量分布模型,为人体运动定量分析奠定了基础。1940-50年代左右Imman整个20世纪步态分析的发展进入了新纪元,随着科学的进步以及测量工具的发展,从一开始的量角器,卷尺,胶卷进展到可以对肢体各关节实时定位的红外线系统;所测量的参数也从逐渐的丰富扩展。进入到21世纪随着计算机技术和人工智能的发展步态分析也尝试着逐渐从实验室走到更复杂的环境中去,利用景深相机和人工神经网络的结合实现了对关节数据的快速捕获使得步态分析走入寻常家庭成为可能。
步态分析现在被广泛的利用在了临床医学、身份识别、动作捕获等多个领域。在临床上很多学者在通过步态分析来对脑卒中后遗症、糖尿病足、各种骨科疾病进行诊断、预估疗效等。在身份识别上各种安全机构通过步态分析和其他识别手段来加强识别的准确性等等。
各位读者们可以在自己的生活之余关注一下自己的步行特征,你会惊讶的发现你的步行和你的身体状态甚至情绪息息相关。这是不是很神奇呢?
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