Cykl kroku: biomechanika chodzenia

Definicja Cyklu Kroku

Cykl kroku jest podstawowym elementem analizy chodzenia. Definiuje się go jako ciąg zdarzeń występujących między uderzeniem stopą o ziemię w jednym boku a kolejnym uderzeniem tej samej stopą po pełnym kroku. Inaczej mówiąc, cykl jest ukończony tylko w momencie, gdy twoja prawa stopa ponownie uderza o ziemię po przebiegnięciu pełnego kroku i przeprowadzeniu jednej fazy z przechodzeniem na lewą stopę. Ten pełny cykl nazywany jest także krokiem, w przeciwieństwie do faz, które trwa od uderzenia stopą o ziemię w jednym boku do uderzenia tej samej stopą w drugim boku. Z powodu znaczących różnic między prędkością chodzenia, długością kroku i proporcjami ciała poszczególnych osób, biomekaniści normalizują cały cykl na skalę od 0 procentu, oznaczającego moment uderzenia stopą o ziemię, do 100 procentu, oznaczającego ponowne uderzenie tej samej stopą o ziemię. Ta normalizacja pozwala lekarzom porównywać chodzenie małych dzieci z dorosłymi, lub chorążonej części ciała pacjenta z nieafektowanej części, używając tych samych uniwersalnych parametrów czasu bez względu na prędkość chodzenia poszczególnych osób. Każdy zdarzenie w cyklu, takie jak moment opuszczenia lewej stopy lub osiągnięcie maksymalnej naciskania kolana, można wyrazić jako procentowy punkt na tej normalizowanej skalce czasu, co pozwala na porównywanie danych chodzenia między badaniami, pacjentami i gatunkami.

Fazy stances i szwinger

Cykl chodzenia podzielony jest na dwie główne fazy, zasiedlając się w zależności od tego, czy stopa referencyjna dotyka powierzchni. Faza stances obejmuje około 60 procent cyklu i opisuje cały okres, podczas którego stopa pozostaje w kontaktach z powierzchnią, nosi na sobie ciężar ciała i dostarcza stabilny punkt odniesienia potrzebny do wspierania i przyspieszania ciała. Faza szwinger obejmuje pozostałe około 40 procent cyklu, opisując okres, gdy stopa jest podniesiona nad powierzchnię i porusza się w przenośnym kierunku przez powietrze do ponownego osadzenia się przed kolejnym kontaktom. Podział 60/40 jest ogólnej średnio wartością dla normalnego, spokojnego chodzenia; proporcja ulega zmianie w zależności od szybkości chodzenia, a w bieganiu ta faza zwęża się i faza szwinger dominuje. Dzielenie się na fazy stances i szwinger ma znaczenie kliniczne, ponieważ różne choroby tendują do przestoje jednej z tych faz bardziej niż drugiej. Słabość mięśni noszących, takich jak abduktery biodrowe lub quadriceps, zwykle powoduje instabiltet podczas fazy stances, podczas gdy ograniczona wygibana szkieletu, spastyczność lub obrażenia nerwów, takie jak uszkodzenie nerwu peronialnego, częściej przestoje płynne poruszanie się w przenośnym kierunku kończyny, co może prowadzić do zderzenia lub sklejania się czubków stóp poziomo. Zrozumienie, która faza jest uszkodzona, często stanowi pierwszy podświetlony sygnał diagnostyczny w ocenie klinicznej chodu.

Podfazy stanu stopy

Sam stan stopy rozgrywa się w pięciu kolejnych podfazach, każdy z własną biomechaniczną rolą. Kontakt początkowy, nazywany też uderzeniem obcasem, występuje na 0 procent cyklu, gdy obcasy dotykają ziemi, rozpoczęcie procesu przetrzymania siły i przyjmowania ciężary ciała. Odpowiedzialność za przetrzymanie ciężari ciała przejmuje całe ciało w trakcie reakcji naciskowej, która trwa około 0 do 10 procent cyklu, gdy cały stopa opada na ziemię i kończyna przyjmuję szok przetwarzania pełnej ciężary ciała. Midstance, obejmujący około 10 do 30 procent cyklu, to moment, w którym cała masa ciała przechodzi bezpośrednio nad wspierającą stopę, która musi teraz samodzielnie utrzymać całe ciało, ponieważ druga stopa została podniesiona na swoje własne fazę chodzenia. Ostateczna fazę stanu stopy, nazywaną też odcięciem obcasa, trwa około 30 do 50 procent cyklu, gdy obcas podnosi się z ziemi i masa ciała przesuwa w przód na stopę boczne, przygotowując się do impulsu. Ostatecznie, fazę przed chodzenie (także znanej jako odcięcie palców) występuje około 50 do 60 procent cyklu, oznaczając końcowy nacisk palców na ziemię, który spowoduje podniesienie kończyny w powietrze i przekazanie pełnej odpowiedzialności za utrzymywanie równowagi drugiemu bokowi.

Podfazy chodzenia i podwójnego wsparcia

Po tym, jak stopa opuszcza powierzchnię w momencie wytrącenia palca u stopy, fazę chodzenia dzieli na trzy subfazy. Podczas początkowej chodzenia, około 60 do 73 procent cyklu, szybkość skrętu bioder i kolana pozwala podnieść stopę i zmyć ją z powierzchni. Wśródchodzenia, około 73 do 87 procent, dźwiękowe kończyna przemieszcza się w przód aż do chwili, gdy przechodzi bezpośrednio pod ciało, z dorsiwalizacją stopiska, aby uniknąć skrętu palców. Podczas końcowej chodzenia, około 87 do 100 procent, zrównywany jest tempa ruchu kończyny a kolano rozciągane, aby stopa mogła spadnąć przed ciało, przygotowując kolejny uderzenie w podłogę i rozpoczęcie cyklu ponownie. Wszystko to obfituje w dwa krótkie okresy podwójnego wsparcia, które występują około 0 do 10 procent i ponownie około 50 do 60 procent cyklu, gdy jednocześnie obie stopy są w kontaktu z powierzchnią. Te chwile istnieją dlatego, że jedna stopa kończy swoją odpowiedź na załadowanie, podczas gdy druga nadal kończy prechodzenie i wytrącanie palca u stopy. Podwójne wsparcie jest w rzeczywistości charakterystycznym biomechanicznym celem między chodzeniem a biegiem: w biegu prędkość i długość kroku zwiększają się do tego stopnia, że nigdy nie ma momentu, gdy obie stopy są jednocześnie na powierzchni, a zamiast podwójnego wsparcia występuje prawdziwy okres lotu, w którym obie stopy są w powietrzu. Jakiekolwiek postawa chodzenia z długotrwałym okresem podwójnego wsparcia jest, na definicji, chodzeniem a nie bieganiem.

Zastosowania kliniczne analizy cyklu chodzenia

Klinicyści wykorzystują analizę cyklu chodzenia do przekształcenia i monitorowania szerokiego spektrum zaburzeń muskułotwórkowych i neurologicznych, porównując czasy faz, kąty szkieletowe i aktywację mięśni pacjenta ze standardowymi krzywymi referencyjnymi zbieranymi z zdrowych populacji. Dlatego cykl jest normalizowany do 0-100 procent, co sprawia, że odchylenia stają się natychmiast widoczne: krótkie fazę nacisku na jednej stronie sugeruje, że pacjent unika ciężarobornictwa z powodu bólu, co nazywane jest antalgicznym chodzeniem. Chorea Trendelenburga, spowodowana słabością mięśni odciążacych biodra, szczególnie gluteus medius, pojawia się jako nadmierna opadanie piersiowej lub obokboczny skos piersi podczas faz nacisku w połowie chodu na porażonej stronie, ponieważ te mięśnie normale utrzymują piersię na poziomie, gdy przeciwległa noga się porusza. Opadanie stopa, często spowodowane obrazeniem lub zaciśnięciem nerwu peronialnego, pojawia się podczas faz ruchu stopa jako niezdolność do przewrócenia nadgarstka, co wyzwania pacjenta do przeciągania palców lub podnoszenia kolana na niezwykle wysokim poziomie, znane jako chodzenie steppage. Instrumentowe laboratoria chodu używają kamery zapisu ruchu, platów siłowych i elektromyografii do precyzyjnej kwantifikacji tych odchylen, śledząc kąty szkieletowe biodra, kolana i stopa po całym normalizowanym cyklu. Ta data przeprowadza decyzje terapeutyczne, takie jak brzuszki ortoteczne, programy skierowane na zwiększenie siły, planowanie chirurgiczne oraz śledzenie postępu w odzyskaniu po obraźle lub ataku krwawienia, pokazując, czy krzywe chodu pacjenta powracają do normalnej zakresu referencyjnego w ciągu czasu.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz The Gait Cycle: The Biomechanics of Walking i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.