评估有无负荷及不同步态下踝关节受力的简化动力学模型

为了评价不同情况下的踝关节受力,以满足下肢保护器具以及鞋类的研发需求,建立了一个简化的下肢动力学模型:用二维刚性杆模型模拟下肢,踝关节和髋关节被简化为铰链连接,肌肉作用力分别由小腿两端的未知作用力表示,并根据测得的身体各部分重力和足底压力,利用力矩平衡方程来确定关节力矩。针对该模型建立了相应的动力学方程,结合高速摄像机和力平台获得的数据,并使用动作分析系统(APAS)对数据进行动态处理,便捷地得到了较高精度的踝关节受力数据。利用该动力学模型可以评估踝关节的受力情况,评价不同步态(如行走、跑步和踏步等)以及有、无负重时踝关节受力的差别,还可对穿着不同鞋类(跑鞋、登山鞋)和裸足时的踝关节受力进行对比分析。此项研究可应用于下肢保护器具、临床康复器具和鞋类的研发中对踝关节受力的评价。