人体下肢运动摄影及其运动学数据的确定

张绪树，郭 媛，安美文，高伟江

（太原理工大学 应用力学与生物医学工程研究所，太原030024）

人体下肢的主要作用是支撑身体，承担载荷，协调运动［1－2］。长期的日常运动可能会导致人体下肢各组织和关节产生病变，从而严重影响人体下肢的运动功能。因而有必要对人体下肢日常运动进行运动摄影和解析，得到正常状态下的运动学数据。在临床运动相关疾病的诊断实际中，可以通过观测下肢运动或行走特点，诊断出潜在的疾病并进行及时的治疗。

国内外有许多学者对日常活动时下肢的运动情况进行了分析和研究［3－7］。郑秀瑗等人详细介绍了运动生物力学的运动学数据的采集和处理方法，也给出了关节的运动幅度和范围，对研究人体运动具有非常重要的意义［3］。Farahmand等人测量和分析了正常和膝关节以上部位截肢的人在行走时的运动学数据，同时对测量结果进行了对比［4］。唐刚等使用运动捕捉系统和三维测力台，测量了上楼梯过程中下肢关节角的变化及其活动范围［5］。郭媛等对人体下蹲运动进行了摄影解析，同时测量了不同下蹲角度时足的地面反作用力［6］。刘卉对棒球投掷时运动员的肩关节角度进行了计算［8］。

大多数学者只针对某一种运动进行较为深入的研究，很少针对多种运动进行对比研究。本文对下肢在平地行走、下蹲和起立以及上楼梯等时的运动进行了拍摄和解析，通过图像处理和分析计算获得各运动过程中髋、膝、踝关节的水平速度及各关节角度变化等运动学数据，同时绘制了相应运动过程中的下肢运动曲棍图。……