鞋类生物力学原理与应用
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第二章 足部生物力学与步态研究

第一节 人类步行动作的一般生物力学原理

步态是人类步行的行为特征。步行是人类生存的基础,是人类与其他动物区别的关键特征之一。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。

步行时全身肌肉都在参与,包括人体重心移位,骨盆倾斜旋转,髋、膝、踝关节伸屈及内外旋展等,使人体位移的一种复杂的随意运动。行走过程中,从一侧脚跟着地开始到该脚跟再次着地构成 1 个步态周期。对指定的下肢而言,1 个步态周期的活动可分为支撑时相和摆动时相。常速行走时,支撑时相约占整个步态周期的 60%~65% ,因此,当一侧下肢进入支撑时相时,另侧下肢尚未离地,两下肢同时负重称为双肢负重期。双肢负重期约占全周期的 28.8% ,占支撑时相的 44.8% ,支撑时相的其他时间为单肢负重期。随着年龄的增长,单、双支撑时相占步态周期的比例也随之增加。不同性别和身高的人,其支撑时相和摆动时相所占的比例无明显差异(图2-1~图2-6)。

图2-1

图2-1 行走的过程

(图片来源:扎奥洛夫斯基著《人体力学》)

图2-2 足部运动三维分析(利用Motion Analyse系统)

图2-3 足跟着地状态

图2-4 足跟提起状态

图2-5 整足离地状态

图2-6 足底仰视图