临床步态分析
临床步态分析描述
临床步态分析描述步态分析是临床上常见的评估方法，它通过观察、分析和描述人类行走过程中的各种参数，从而对患者的运动能力和步行功能进行综合评价。
步态分析可以帮助医生判断患者的疾病类型、病因和病程，以及选择合适的治疗方案。
本文将对临床步态分析的描述进行介绍，旨在帮助读者更好地理解和应用这一评估方法。
步行是人体最基本的运动方式之一，它涉及到骨骼、关节、肌肉、神经等多个系统的协调运动。
在正常情况下，人类行走的步态是经过高度调节和协调的，呈现出一定的规律性和稳定性。
然而，当人体遭受疾病、损伤或其他因素的影响时，步态可能会发生明显的改变，表现为不协调、不稳定甚至疼痛等症状。
通过对这些步态异常进行分析和描述，可以帮助医生提供更准确的诊断和治疗建议。
在步态分析中，最常用的评估工具是运动学和动力学。
运动学主要关注身体各部位的运动轨迹和角度等参数，通过通过摄像系统或传感器等设备记录患者行走的过程，进而分析步态中的不同阶段和各个关节的活动范围。
动力学则注重研究患者行走时所受到的力量和负荷，通过测力台等设备来分析步态中的力量分布、负荷承受情况等。
在步态分析过程中，医生首先需要收集患者的基本信息，包括年龄、性别、身高、体重等，这些信息可以为后续的分析提供参考。
然后，医生会让患者按照自然的步行方式行走一段距离，同时通过运动学和动力学设备对患者行走的各个阶段进行记录。
在此过程中，医生需要注意观察患者的步幅、步频、步行速度、身体对称性等参数，以及双脚着地和脚趾离地的动作时机。
此外，医生还需关注膝关节、髋关节、踝关节等主要关节的活动范围和协调度，以及躯干和上肢的平衡和稳定性。
分析步态过程中，医生还需考虑到患者的个体差异和特殊情况。
例如，儿童、老年人、运动员等特殊人群的步态会有所不同，此时需要对其步态进行特殊研究和描述。
另外，某些疾病、损伤或手术等治疗方式可能会对步态产生影响，医生需要对这些患者进行不同角度的分析和评估。
临床步态分析的最终目标是为患者提供个性化的治疗方案和康复建议。
步态分析的临床应用
步态分析的临床应用步态分析的临床应用1：引言1.1 研究背景1.2 目的和意义2：步态分析的基本原理2.1 步态周期与步态参数2.2 步态分析的主要方法2.2.1 传感器技术2.2.2 动作捕捉系统2.2.3 静态平衡测试2.2.4 动态平衡测试2.3 步态分析的数据处理方法3：步态分析在临床中的应用3.1 神经科学3.1.1 神经病理学的评估3.1.2 神经康复的评估和训练 3.2 骨科3.2.1 脊柱疾病的评估3.2.2 骨盆疾病的评估3.2.3 下肢骨折的康复评估 3.3 康复医学3.3.1 运动损伤的评估3.3.2 运动康复的评估和训练 3.4 仿真和矫形设备设计3.4.1 仿真训练系统的开发 3.4.2 矫形设备的设计和改进 3.5 运动医学3.5.1 运动生理学的评估3.5.2 运动训练的优化4：步态分析的临床应用案例4.1 帕金森病患者的步态分析4.2 脊髓损伤患者的步态分析4.3 骨关节炎患者的步态分析4.4 运动损伤康复患者的步态分析5：结论步态分析在临床中具有广泛的应用前景，能够为多种疾病的评估和康复提供重要参考。
(附件：具体分析数据表格及图表)(法律名词及注释)1：神经病理学 - 研究与疾病相关的神经系统损伤和异常的科学。
2：康复医学 - 通过医疗、康复和社会支持等综合手段帮助病人恢复身体功能。
3：仿真训练 - 利用计算机技术和虚拟现实技术模拟真实场景，训练病人的特定技能。
4：矫形设备 - 通过保护或改善病人姿势和运动能力的设备。
5：运动生理学 - 研究运动对身体系统的影响和适应的科学。
临床步态分析
临床步态分析正文：一、背景临床步态分析是一种通过观察和评估患者的步行方式和姿态，来帮助医生诊断和治疗各种步态异常的方法。
步态异常可能是由各种原因引起的，包括神经系统疾病、关节疾病、肌肉疾病等。
通过对步态进行全面的分析，可以帮助医生更好地了解患者的病情，制定针对性的治疗计划。
二、步态分析的步骤1：详细病史询问在进行步态分析之前，医生首先需要与患者进行详细的病史询问。
这包括了解患者的症状、病程、病因等信息。
医生还需要了解患者的个人习惯、作业、生活方式等与步态相关的因素。
2：观察患者的静态姿态医生需要观察患者在站立和坐位时的姿态。
这包括了解患者的躯干、脊柱、骨盆、下肢等部位的姿态，以及是否存在任何畸形或异常。
3：观察患者的动态步态医生需要观察患者的步行方式。
这包括了解患者的步态周期、步长、步频、支撑相和摆动相等步态参数。
医生还需要注意观察患者的躯干摆动、骨盆倾斜、膝关节弯曲等细节。
4：进行功能测试医生可以进行一些功能测试来评估患者的步态功能。
例如，医生可以要求患者进行单脚站立测试、脚尖行走测试、脚跟行走测试等。
这些测试可以帮助医生了解患者的平衡能力、下肢肌肉力量以及关节活动范围等。
5：录制步态视频医生可以使用专业的步态分析系统来录制患者的步态视频。
这些系统通常包括多个摄像头和传感器，可以提供更详细、准确的步态数据。
医生可以通过分析步态视频来了解患者的步态异常情况，并制定相应的治疗方案。
三、步态分析的应用1：诊断步态异常步态分析可以帮助医生诊断各种步态异常，如下肢骨折、脊柱侧凸、神经肌肉疾病等。
通过观察步态的细节和分析步态参数，医生可以更准确地确定患者的病情，并制定相应的治疗计划。
2：评估治疗效果步态分析可用于评估治疗效果。
医生可以在患者接受治疗前后进行步态评估，以确定治疗的效果。
这对于调整治疗方案、改善治疗效果非常有帮助。
3：指导康复训练步态分析还可以用于指导康复训练。
通过详细了解患者的步态异常情况，医生可以设计相应的康复训练方案，帮助患者减轻症状、恢复步态功能。
临床三维步态分析系统的组成原理及其临床应用
三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用孟殿怀、励建安南京医科大学第一附属医院康复医学科步行是人类的基本功能，任何神经、肌肉及管关节疾患均可能导致步行功能障碍。
步态分析对人体行走方式进行客观记录并对步行功能进行系统评价。
步态分析分为定性（目测）分析和定量分析两大类。
前者是由医务人员通过目测观察患者的行走过程，并作出大体的分析，此法比较粗略，仅限于定性分析。
定量步态分析研究始于19世纪末，早期主要是借助一些简单的设备（如卷尺、秒表等）辅助分析，常见的如足印法、电子角度计测定法等。
20世纪70年代以后定量步态分析发展较快，80年代以后转向采用高速摄像设备的三维步态分析。
目前常用的临床步态分析系统进行定量步态分析的频率已经达到每秒60帧以上，测量长度的误差小于1毫米。
随着我国经济的快速发展、人民生活水平的提高，临床三维步态分析系统已经越来越受到国内医学界人士的青睐。
可以预见，在未来的几年中，国内将有多家医疗单位添置临床三维步态分析系统。
1、步态分析的主要内容定量步态分析所用参数大致可归纳为如下几类：●时间-距离参数，包括步长、步幅、步宽、步向角、步速、步频、步行周期、支撑相时间、摆动相时间等。
●运动学参数，是指步行中髋、膝、踝等关节的运动规律（角度、位移、速度、加速度等），骨盆倾斜和旋转、身体重心位置的变化规律等。
●动力学参数，指引起运动的力学参数，包括地板反力、功与功率等。
●肌电活动参数，指步行过程中下肢主要肌肉的电生理活动指标。
●能量代谢参数，指人体运动过程中的能量代谢情况。
2、组成及原理完整的临床三维步态分析系统应该包括：（1）步态分析仪；（2）测力平板；（3）动态体表肌电仪；（4）气体代谢分析仪。
2.1 步态分析仪步态分析仪的功能主要是摄取人体在步行过程中各个关节点的运动轨迹，通过模型分析的方式进行三维重建，从而获得人体运动时的各种运动学参数。
从步态分析检测的媒介角度，可以将现有的步态分析仪分为三种类型：摄像型、红外光型和超声波型。
临床步态分析
肌肉有时候做负功，如人们上山时做正 功，下山时做负功。
4、运动链与力的分解与合成
指几个部位通过关节连接而组成的复合链。 分开链和闭链。闭链的运动范围较小。
开链（open kinematic chain） ：是指运动链远端是自由的。 人体的四肢和躯干都输入开链。
临床医学 基础医学（解剖、生理等） 生物力学
二、步态分析基础：生物力学
步态分析的基本概念 步态分析基础：生物力学 步态分析基础：下肢解剖 步态分析基础：自然步态 步态分析基础：步态周期 步态分析基础：时空参数
步态分析的主要内容 临床步态分析系统 常见病理步态分析
步行中涉及的生物力学概念
力的作用：力作用于人体及其结果 杠杆原理：力矩 功的概念 运动链 活动轴和自由度
矢状面（将人体分为左右两部分） 额状面（将人体分成前后两部分） 水平面（将人体分成上下两部分）
三、步态分析基础：下肢解剖
步态分析的基本概念 步态分析基础：生物力学 步态分析基础：下肢解剖 步态分析基础：自然步态 步态分析基础：步态周期 步态分析基础：时空参数
步态分析的主要内容 临床步态分析系统 常见病理步态分析
不仅能定性描述人体三维运动及其变化过程，而且还能从运动力学以及 生物运动学方面定量分析其运动状态。
导入了能量代谢的O2、CO2测量方法，包括生理学数据的分析方法。
4、步态分析的分类
定性分析（目测）
由医务人员通过目测观察，作大体的分析。
定量分析
足印法 电子角度计测定法 三维步态分析
当前国际上步态分析硬件水平
负荷步行
“请按照节拍器的声音行走” “请踩着地上的线行走”
像这样提出与测试对象原来的步行方法不同 的具体动作目标时，成为负荷步行。
步态分析临床评定技术常规
步态分析临床评定技术常规【目的】应用运动和力学原理对步行动作进行分析，以评定步行功能，发现异常步态，有助于诊断神经系统和运动系统疾病，为步行训练、矫治异常步态提供必要的依据，有助疗效评价。
【内容】（一）步行周期：从一侧足跟着地开始，到此足跟再次助着地的时间。
1、支撑期60%：足跟着地→脚掌着地→重心转移到同侧→足跟离地→足趾离地。
2、摆动期40%：足上提→膝关节最大屈曲→髋关节最大屈曲→足跟着地。
（二）重心：站立时人体重心在第2骶椎前约1cm，离地时在身高的55%处，步行时重心垂直移动，一个周期二次，振幅5cm。
最高点在支撑中期，最低点在足跟着地期。
侧方移动，左右各一次，最高点在支撑中期。
（三）骨盆旋转：步行时骨盆在水平面上进行旋转，向前旋转在足跟着地时，向后旋转在支撑中期，共计8°。
（四）骨盆倾斜：步行中骨盆在额状面上进行左右倾斜，角度约5°。
（五）下肢轴的旋转：摆动期内旋约25°，支撑期外旋。
（六）支撑中期：小腿与地面垂直，膝关节屈曲约15°。
（七）下肢肌群功能：1、臀大肌、股四头肌、足背屈肌等伸肌在支撑期开始收缩，起伸髋、控制屈膝程度和足放平速度的作用，避免身体前倾，有减震作用。
2、臀中、小肌在支撑早期收缩，起稳定和避免侧向倾斜作用。
3、腘绳肌在摆动减速期收缩，发挥屈膝伸髋及减速作用。
（八）步频数：正常110～120步/min，快速140步/min，慢速70步/min。
（九）步幅：二足跟之间垂直距离，成人男性0~15cm。
（十）步速：每分钟行走距离=步频数×步幅。
（十一）、步宽：双足足中线之间宽度。
（十二）步角：足跟中点到第2趾的连线与前进方向之间夹角。
【方法】（一）三维步态分析系统、足踏开关跨步分析器（从略）（二）目测法。
1、患者沿直线往返行走多次。
2、从前、后、侧三面，在同一高度进行观察，并详细记录。
3、观察项目包括运动对称性，自如程度，步幅大小，上肢摆动，躯干运动，身体的上下运动；头部位置，肩的位置，骨盆前后倾斜，髋关节稳定性，膝关节稳定性，踝关节运动状况，足跟着地、支撑中期，足趾离地时足的状况，疼痛、疲劳。
临床步态分析
临床步态分析临床步态分析是指通过观察、分析和评估患者的步态，揭示患者的运动障碍、神经肌肉功能异常和骨关节病变等临床问题，为制定有效的康复方案和治疗计划提供依据。
步态分析常常与临床病史、体格检查和影像学检查等综合使用，以全面了解患者的病情，评估患者的康复进展以及判断治疗效果。
临床步态分析的步骤主要分为观察、记录、解剖分析和诊断评估四个方面。
观察步态是步态分析的第一步，包括站立、行走和跑步等动作。
观察站立时，可以评估患者的身体对称性、肢体姿势、重心平衡和肌肉张力等指标。
例如，站立时偏斜的头部可能是由颈椎病变引起的，下肢无力可能与脊髓病变有关。
观察行走时，可以评估患者的步幅、步频、步态节律以及双下肢的协调等指标。
例如，短步态和小步幅可能是肌无力患者的共同特点，脚拖地可能是神经病变引起的步态异常表现。
记录步态是步态分析的第二步，主要通过摄像、运动捕捉系统和测量工具等方式进行记录。
一般情况下，可以使用2D或3D摄像仪拍摄患者的正面、侧面和背面等不同角度的步态图像。
运动捕捉系统可以测量患者的步态角度、力量和速度等指标。
测量工具主要有步态仪、脚踝支持器和歩数计等，可以评估步态的稳定性、对称性和协调性等指标。
通过记录步态，可以客观地分析患者的步态异常，为进一步的解剖分析和治疗计划的制定提供依据。
解剖分析是步态分析的第三步，主要通过临床解剖学的知识和相关生物力学原理，分析患者的步态异常所涉及的骨骼、肌肉、神经和关节结构等。
解剖分析中常用的指标包括支撑期、摆动期、步长、步频和步态周期等。
例如，摆动期缩短和跨越期延长可能是因为肌肉功能不良或神经损伤导致的。
关节活动度和肌力评估是解剖分析的重要参数之一，可以评估关节的活动度、受损的肌肉和神经功能，并帮助判断步态异常的原因。
诊断评估是步态分析的最后一步，主要根据观察、记录和解剖分析的结果，评估患者的步态异常类型、程度和影响等。
常见的步态异常类型有瘫痪性、痉挛性、跛行性和病态性步态等。
临床步态分析
临床步态分析步态是指人体行走时身体各部位的运动模式和节奏。
通过对患者步态的观察和分析，可以揭示出很多的临床信息，对疾病的诊断和治疗具有重要意义。
本文将从步态分析的方法和步态异常的临床应用等方面进行探讨。
一、步态分析的方法步态分析的方法主要有以下几种：1. 观察法：通过肉眼观察患者的步行动作、步态特点以及上肢、下肢的协调情况等，进行初步的步态评估。
观察时需要注意患者的站立姿势、步行过程中的姿态和动作是否对称、节奏是否正常等。
2.电子步态分析系统：利用高精度传感器、摄像机等设备，对患者的步态进行全面的客观测量和分析。
这种方法可以获取更为准确和详细的步态参数，如步幅、步频、着地方式、支撑时间和摆动时间等。
3. 电子地板压力分布系统：通过在地板上布置感应器，可以实时记录患者不同部位的压力分布情况，从而分析步态的负重移动、动态平衡以及异常压力点等信息。
4. 高速摄像仪：通过高速摄像仪捕捉患者的步态图像，然后进行帧间分析和图像处理，可实现对步态的准确量化和评估。
二、步态异常的临床应用步态异常是指患者步行过程中出现的不正常的步态特征或节奏。
下面列举了几种常见的步态异常及其临床应用：1. 门卧不稳：患者在行走过程中摇晃不稳、容易失去平衡，并且常出现外展腿、膝关节屈曲、抬高踩过地面等现象。
这种异常可提示中枢神经系统病变，如小脑功能障碍等。
2. 阵挛步态：患者在行走时出现肢体强直、震颤和不协调等症状，步态显得僵硬、不灵活。
这种异常常见于帕金森病等神经系统疾病。
3. 踝跳步态：患者在行走时下肢出现异常抬高踩过地面的现象，通常伴有扭转或弯曲的踝关节动作。
这种异常常见于下肢肌肉或神经的功能障碍。
4. 顾盼步态：患者在行走时头部始终固定朝向，用眼睛顾盼四周寻找平衡，步态显得僵硬、迟缓。
这种异常常见于前庭功能障碍。
三、步态分析在疾病诊断和治疗中的意义步态分析在临床上被广泛应用于疾病的诊断和治疗过程中，其意义主要体现在以下几个方面：1. 早期诊断：一些疾病在早期可能没有明显的症状，但通过步态分析可以发现潜在的异常，从而帮助医生及时进行诊断和治疗。
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
视频
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
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临床步态模型
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
脑瘫病人的运动学数据
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生物医学大纲
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 骨盆坐标系的标志点：
• 左侧髂前上棘(LASIS) • 右侧髂前上棘(RASIS) • 左或右髂后上棘(PSIS)
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
例题
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 在实验室空间固定坐标 下骨盆标志点的三维位 置数据如下，求骨盆的 解剖坐标系。
临床步态分析的步骤
病人步行模 式特征参数
测定
数据解释
治疗方案 制定
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生物医学基础
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BME工程 师
医生
病人
理疗师
人体运动 学专家
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
例题
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 给定大腿上另一个标志点的坐标（它不对应于骨骼 • 的特定解剖结构），请计算大腿的“技术”坐标系
TW 0.890i 0.937 j 0.478k
RASIS 0.850i 0.802 j 0.652k, LASIS 0.821i 0.651 j 0.652k, PSIS 1.015i 0.704 j 0.686k
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生物医学基础
大腿的解剖坐标系
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 挑战性：虽然临床步态测量的部分仪器设备已有商品化 的产品，但是，设备的使用方案至今仍一直在不断改进 ，测量方案及其相关模型的有效性最终浃定了检测数据 的意义和质量
• 重要性：与相关临床伙伴之问的合作会对临床步态分析 的过程产生重要的影响
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生物医学基础
步态数据采集
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
临床步态数据的含义
• 临床步态分析中，用于确定治疗方案的信息和数据不仅 包括上述定量数据，即躯干、骨盆、髋关节、膝关节、 踝关节和脚等肢体段的角位移等三维运动学数据，以及 髋关节、膝关节-和踝关节的力矩和功率等三维动力学 数据，还包括以下信息：
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生物医学基础
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
康复工程的研究方向
康复学与矫形学
• 人造手、脚 • 矫形器
残疾人辅助设备 • 电子发生器、电子导盲犬 • 语音-文字转换器
辅助交流设备
• 1)临床体检数据；
• 2)病人行走的双平面视频记录数据；
• 3)步幅长度和行走速度等空间和时间上的步态数据；
• 4)某些下肢肌肉的肌电图记录(EMG)；
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生物医学基础
步态周期
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 定义：步行试验中采集的数据转换成临床诊断信 息的算法
• 前提：充分了解临床诊断的需求
• 设计思路：
• 考虑测量设备的技术条件限制 • 满足不同试验对象及病人群体的需求，如年龄、步态疾
病、步行能力等 • 普适性：不同体格和智力的成人和儿童 • 精确度：解决生物力学的细节问题 • 可重复、临床实用性
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生物医学基础
运动学分析
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 反光标志点：
• 3个标志点确定每个肢体段
• 标志点与人体的解剖结构需有密切 联系
• 贴在肢体段上骨骼特征明显的部位 ，或放在便于摄像机拍摄同时又与 体内骨骼具有明确对应关系的部位
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生物医学基础
例题
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 假设病人静止站立时各个标志点
的坐标数据如下，单位为m，请
计算大腿的解剖坐标系
LK 0.881i 0.858 j 0.325k, MK 0.855i 0.767 j 0.318k
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生物医学基础
肢体段与关节夹角
epaz
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epax
etaz
Z
y x
etax
etay
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生物医学基础
• 辅助用户界面 • 专用传感器
运动辅助器
• 电动轮椅 • 机器人助手
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生物医学基础
辅助技术举例
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
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生物医学基础
生物医学基础
临床步态分析
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 脑性瘫痪(cerebral palsy)，又称大脑性瘫痪、脑瘫，是 自受孕开始至婴儿期非进行性脑损伤和发育缺陷所致的 综合征，主要表现为大脑皮层运动神经受损，神经控制 肌肉能力减弱，导致运动障碍及姿势异常。基本与小儿 脑瘫同义。
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 数据采集系统：
• 高反光标志物 • 视频运动摄像机 • 测力平台 • 体表电极 • 数据处理、分析与可
视化系统
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
• 空间和时间运动轨迹，用于各个坐 标系的计算
• 坐标系：
• 与人体肢体段的解剖位置相对应， 是计算人体各个肢体段绝对空间方 位以及段与段之间角位移（如关节 角等）的基础
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生物医学基础(1)
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生物医学基础
髂嵴 髂窝 髂前上棘 弓状线 耻骨梳 耻骨结节 耻骨联合面
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Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
髂后上棘
耳状面 坐骨 大切迹 坐骨棘
坐骨 结节
髂嵴 髂前上棘 髂前下棘 髋臼窝
闭孔
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生物医学基础
骨盆的解剖坐标系
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
I.系统解剖学 II.生物力学 III.康复工程
2016/10/23
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生物医学基础
康复工程的历史
Fundamentals of Biological Science and Medical Engineering
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生物医学基础
康复工程的定义
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生物医学基础
BME工程师
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• 任务：现有的仪器条件建立临床步态分析的检测系统
• 目标：不改变病人自然活动的状态下，准确检测病人的 运动，使数据具有足够的精度，可以用于临床分析
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