【智说智画】系列——足踝生物力学

足 踝 生 物 力 学

——知道你是如何走路的吗？

为什么要学足踝生物力学？

足的功能

- 交给上帝的设计需求 -

运动需求

（上帝：我又不是在设计汽车~囧~）

· 能耗最小

· 颠簸最小

稳定需求:

· 功能

· 支撑体重

· 肌肉响应的可变固定平台

理解足部运动

双足步行

1

垂直位移

大约 4-5 cm

最高点在经过负重足侧面时

2

横向位移

保持重心位于负重足

4-5 cm

3

旋转位移

股骨－胫骨－足

Variable

生物力学－负重

初始峰

·脚跟着地

·重心位于足的后方

·体重的115%

平台期

·中足最小承重期

·重心平摊最大化

·体重的80%

尾峰

·前足负重

·重心下沉

·体重的100-115%

生物力学－步行

压强中心

后跟－跖骨－脚趾

快速前移

起步相30%的重量位于脚趾

步行周期

足跟着地期

脚掌着地期

脚跟离地期

脚尖离地期

摆动期

足的功能

如何实现？

• 减震

• 支撑

• 推进

结构基础

• 后足

• 中足

• 前足

踝关节力学机制

• 踝关节控制步长

• 足部杠杆的枢轴点

后足力学机制

跟骨位置: 控制整个前足的对线

后足运动

距下关节

单铰链

内侧& 外侧 (内翻 & 外翻)

调节中足

跟骨内翻 - 足弓抬高

胫骨外旋

跟骨外翻 - 足弓塌陷

胫骨内旋

跟骨外翻 解锁跗横关节（跟舟+跟骰）

跟骨内翻 锁定跗横关节（距舟+跟骰）

脚跟着地–跟骨外翻–振动吸收–足部机动

脚趾着地–股骨内翻–杠杆臂固定 准备前进–足部解锁

“

哪个更稳定？

正常站立

踮脚尖？

稳定性模型

“三腿” 凳

稳定性取决于腿的位置

三柱等长才能维持正常的足部功能

足的结构－纵弓

• 内侧柱

跟、距、舟、3块楔骨及内侧3块跖骨构成

• 外侧柱

跟、骰及外侧2块跖骨构成。

纵弓的功能

以最小的肌力提供直立姿态所必需的稳定性

提供灵活性以适应不平坦的路面

提供弹性以减轻震荡

在行走时充当杠杆增加推进力

足的结构－横弓

横弓由三块楔骨及五个跖骨基底呈宽面向上，窄面向下楔形排列

五个跖骨头形成前横弓，均衡负重

小结

足的功能：

减震

支撑

推进

从足踝生物力学特点看 猩猩和人的区别？

足弓

这下能够理解为什么猩猩需要辣么粗壮的肌肉啦？它的足部装置能耗太大！