李咏壑，孟 昱，高丽兰，张春秋*，叶金铎

（1.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心，天津理工大学，天津300384；2.天津市骨植入物界面功能化与个性研究企业重点实验室，嘉思特华剑医疗器材（天津）有限公司，天津300190）

0 引言

髋关节是连接躯干与下肢的重要枢纽，也是全身负荷最多、受力最复杂的关节。对于各种髋关节疾病，人工髋关节置换术已被证实是最重要和最有效的手术治疗方法[1]。作为一种带有重建性质的手术，髋关节置换术可以重建患者的髋关节功能，恢复患者正常的行走体验，但是由于置换手术前后股骨应力传递模式的改变造成了股骨应力的变化，从而影响植入物的稳定性，产生各种术后并发症[2]，最终导致假体松动的发生；另外，股骨应力的显著变化容易增加骨折以及关节脱位的风险，大大增加了翻修的概率。因此，研究置换后股骨应力的分布具有临床价值。

步态分析是利用生物力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖学、生理学知识，借助于现代计算机技术和图形图像技术，对人体的功能状态进行动力学分析的研究方法[3]。行走是人体基本的行为活动，能否正常行走对于髋关节置换后的患者具有重要的影响[4]。早在19世纪末，布拉温和菲舍尔就人为测定了人体步行时各部分的运动及惯性参数，并建立了首个人体分布模型，奠定了人体运动定量分析的基础[5]。20世纪以来，随着计算机技术的迅猛发展，自动运动监控程序替代了手工将图像转化成数据的过程，如今大都采用图像采集装备、传感器、足底测力平台等进行相关如关节角度、支反力、步态周期等参数的测量。……