康复评定学第十一章步态分析

步态分析王玉龙南方医科大学附属深圳医院临床意义重要的日常生活活动能力之一评估患者是否存在异常步态以及步态异常的性质和程度为分析异常步态原因和矫正异常步态、制订治疗方案提供必要的依据评定康复治疗的效果怎样进行步态分析包括定性分析和定量分析两种方法常用的基础知识常用的术语正常步行必须完成三个过程：支持体重，单腿支撑，摆动腿迈步。步态分析中常用的基本参数包括步长、步幅、步频、步速、步行周期、步行时相，其中步长、步频和步速是步态分析中最常用的3大要素，其内涵是有关行走的生物力学分析所涉及的最基本知识，进行步态分析者应当熟练掌握。步长（steplength）行走时一侧足跟着地到紧接着的对侧足跟着地所行进的距离称为步长，又称单步长，如下图示Ⅰ，通常用cm表示。健康人平地行走时，一般步长约为50～80cm。个体步长的差异主要与腿长有关，腿长，步长也大。步幅和步宽步幅（stridelength）行走时，由一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所进行的距离称为步幅，又称复步长或跨步长，如上图示Ⅱ，用cm表示，通常是步长的两倍。步宽（stridewidth）在行走中左、右两足间的距离称为步宽，通常以足跟中点为测量参考点，如上图示Ⅲ，通常用cm表示，健康人约为8±3.5cm。足角和步频足角（footangle）在行走中前进的方向与足的长轴所形成的夹角称为足角，如上图示，通常用°表示，健全人约为6.75°。步频（cadence）行走中每分钟迈出的步数称为步频，又称步调，通常用steps/min表示。健全人通常步频大约是95～125steps/min，东方男性的步频平均约为112.2±8.9steps/min，女性平均为123.4±8.0steps/min。双人并肩行走时，一般是短腿者步频大于长腿者。步速、步行周期和时相步速（walkingvelocity）行走时单位时间内在行进的方向上整体移动的直线距离称为步速，即行走速度，通常用m/min表示。一般健全人通常行走的速度约为65～95m/min。也可以用步行10m所需的时间来计算。步行周期（gaitcycle）在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的过程被称为一个步行周期，通常用时间秒（s）表示。一般成人的步态周期约为1～1.32s左右。步行时相（gaitphase/period）行走中每个步态周期都包含着一系列典型姿位的转移。人们通常把这种典型姿位变化划分出一系列时段，称之为步态时相（gaitphase），一个步行周期可分为支撑相（stancephase）和摆动相（swingphase）。一般用该时相所占步态周期的百分数（cycle%）作为单位来表达，有时也用秒（s）表示。支撑相支撑相是在步行中足与地面始终有接触的阶段，支撑相包括单支撑相和双支撑相。单支撑相通常指一侧下肢足跟着地到同侧足尖离地的过程，单位为s，一般占一个步行周期的40%。为了进行步态矫正和训练的方便，提出以下动作要点：（1）足跟着地：下肢伸肌张力增高，伴有足下垂、内翻的患者难以完成。（2）全足底着地：自步行周期的7.6%开始，全足底在地面放平。伴有足内翻、足下垂的病人难以完成。（3）重心转移到同侧：由于单侧下肢支撑身体重量，偏瘫、关节疼痛、平衡能力低下的患者往往时间过短。（4）足跟离地：自步行周期的41.5%开始，是向下蹬踏的起始动作，偏瘫病人往往完成不充分。（5）膝关节屈曲增大：自步行周期的54.1%开始，偏瘫病人由于下肢伸肌占优势，膝关节屈曲活动受限，完成困难。（6）足尖离地：自步行周期的60%开始，身体的重心线移到踝关节前方，足趾用力着地，通过下肢的蹬踏动作，产生向前的推进力。偏瘫患者由于下肢痉挛，足下垂、内翻，下肢分离运动不充分，所以不能较好地完成此动作，是步态异常的重要原因之一。双支撑相双足支撑是步行的最大特点。在一个步行周期中，当一侧下肢完成足跟抬起到足尖向下蹬踏离开地面的时期内，另一侧下肢同时进行足跟着地和全足底着地动作，所以产生了双足同时着地的阶段。一般占一个步行周期的20%，此阶段的长短与步行速度有关，速度越快，双支撑相就越短，当由走变为跑时，双支撑相变为零。双支撑相的消失，是走和跑的转折点，故成为竞走比赛时判断是否犯规的唯一标准。摆动相摆动相是在步行中始终与地无接触的阶段，通常指从一侧下肢的足尖离地，到同侧足跟着地的阶段，单位为s，一般占一个步行周期的40%。此阶段的动作要点是：1．足上提从一个步行周期的63.6%开始，是足尖离地、下肢向前摆动的加速期。2．膝关节最大屈曲是从一个步行周期的67.9%开始的，摆出的下肢刚刚通过身体的正下方。3．髋关节最大屈曲自步行周期的84.6%开始。此阶段已完成下肢向前摆出的动作，开始减速，直至足跟着地。4．足跟着地完成步行周期的100%。进行步态分析所必须的基础知识基本坐标面水平面Horizontalplane额状面Frontalplane矢状面Sagittalplane基本坐标轴X方向——向前，矢状面内的矢状轴Y方向——向上，垂直于水平面的垂直轴Z方向——向右，水平面内的额状轴正常步态中关节和肌肉的活动（一）身体主要部位及关节的活动人在步行时为了减少能量的消耗，身体各部位要尽量维持正常活动范围的运动，减少身体的重心移动。1．骨盆骨盆移动可以被认为是重心的移动。正常成人在步行时身体重心的位置在骨盆的正中线上，从下方起男性约为身高的55%，女性约为50%的高度。步行时重心的上下移动为正弦曲线，在一个步行周期中出现两次，其振幅约4.5cm，最高点是支撑中期，最低点是足跟着地；骨盆的侧方移动也是正弦曲线，在一个步行周期内左、右各出现一次，其振幅约3cm，最大移动度是在左、右足处于支撑中期时出现的，在双足支撑期重心位于左右中间。骨盆在水平面内沿垂直轴旋转角度单侧为4°，双侧为8°。这种旋转可以减少骨盆的上下移动，最大内旋位发生在足跟着地后期，最大外旋位发生在摆动早期。骨盆在矢状面内沿冠状轴的倾斜运动范围约5°，双足支撑相骨盆几乎成水平，支撑中期时处于摆动相的骨盆倾斜角度最大，它可以减少重心的上下移动。在一个步行周期中左右各倾斜一次。2．髋关节正常步行时髋关节屈伸运动中最大屈曲约30°（摆动相中期），最大伸展约20°（足跟离地），共约50°范围，其运动为正弦曲线，如图12-2；内收、外展运动中最大外展约6°（足跟离地）、最大内收约4°（足底着地），共约10°范围，其运动几乎是直线性变化；内外旋运动中外旋4°（足趾离地到足跟着地的摆动相）、内旋4°（从足跟着地到足跟离地的摆动相），共约8°范围，其运动呈曲轴状，从支撑相到摆动相、摆动相到支撑相过渡时产生急剧变化。3.膝关节正常步行时膝关节屈伸运动中最大屈曲约为65°（摆动中期）、最大伸展为0°（足跟着地），共约65°范围。在屈伸运动中，可见轻度屈伸与大范围屈伸两次（双重膝作用）。支撑相中足跟着地与足跟离地时膝关节几乎是伸展状态，支撑相的中期可见约15°的屈伸。除屈伸运动外，膝关节还有旋转运动，足跟离地时为最大外旋，约4°，摆动中期为最大内旋，约12°，共16°范围，其顺序为从足跟着地（内旋）到足底着地（内旋），以后外旋直到足跟离地。4.踝关节正常步行时踝关节的跖屈、背伸运动中最大背伸发生在足跟离地，约15°，足跟离地时为最大跖屈，约20°，共35°。一个步行周期中有2次跖屈和背伸，尤其在支撑相的驱动期踝关节从跖屈位急剧变为背伸位。除屈伸运动外，踝关节还有旋转、内外翻运动。踝关节外旋8°、内旋2°，共约10°范围；外翻3°、内翻12°，共约15°范围。其它部位（1）头头的上下移动与重心的上下移动几乎一致，上下振幅约5～6cm，左右移动振幅约5～6cm。上体上体垂直，双肩平齐，速度加快时稍有前倾；行走时上体有与骨盆旋转方向相反的转动，这个动作可以减少整个身体的扭转。其他部位（2）上肢正常行走时双上肢交替前后摆动，其方向与同侧下肢的摆动方向和骨盆的旋转方向正好相反，如当左下肢与左侧骨盆向前摆动和旋转时，左上肢向后摆动，右上肢向前摆动。此时，上肢的关节运动主要发生在肩关节，足跟着地时为最大伸展，为21.1°，足跟离地时为最大屈曲，为17.4°，共约40°范围。肘关节屈伸是在双足同时支撑时期改变运动方向，最大屈曲为38.9°，最大伸展为-0.4°，共约40°范围。上肢与下肢上肢摆动方向与下肢相反，才可以达到维持身体平衡，减少转动。肩关节自由摆动约30°（屈曲约6°,后伸约24°）。（二）参与的主要肌肉活动步行的动力主要来源于下肢及躯干的肌肉作用，在一个步行周期中，肌肉活动具有保持平衡、吸收震荡、加速、减速和推动肢体运动的功能。1．竖脊肌（erectorspinae）为背部深层肌，纵列于脊柱两侧，下起骶骨、髂骨，上止椎骨、肋骨、枕骨，作用为使脊柱后伸、头后仰和维持人体于直立姿势。在步行周期站立相初期和末期，竖脊肌活动达到高峰，以确保行走时躯干正直。2．臀大肌（gluteusmaximus）为髋关节伸肌，收缩活动始于摆动相末期，并于支撑相，即足底全面与地面接触时达到高峰。在摆动相后期臀大肌收缩，其目的在于使向前摆动的大腿减速，约在步行周期85%，大腿的运动方向改变为向后，成为下一个步行周期的准备。在支撑相，臀大肌起稳定骨盆、控制躯干向前维持髋关节于伸展位的作用。（二）参与的主要肌肉活动3．髂腰肌（iliopsoas）为髋关节屈肌，髋关节于足跟离地至足趾离地期间伸展角度达到峰值（10°～15°）。为对抗髋关节伸展，从支持相中期开始至足趾离地前，髂腰肌呈离心性收缩，最终使髋关节从支撑相末期由伸展转为屈曲。髂腰肌第二次收缩活动始于摆动相初期，使髋关节屈曲，以保证下肢向前摆动。4．股四头肌（quadricepsfemoris）为全身最大的肌，其中股直肌起于髂前下棘，股内侧肌、外侧肌分别起自股骨粗线内、外侧唇，股中间肌起自股骨体的前面；四个头向下形成一腱，包绕髌骨的前面和两侧，往下续为髌韧带，止于胫骨粗隆。为膝关节强有力的伸肌，股直肌还可屈髋关节。股四头肌收缩活动始于摆动相末期，至支撑相负重期达最大值。此时作为膝关节伸肌，产生离心性收缩以控制膝关节屈曲度，从而使支撑中期免于出现因膝关节过度屈曲而跪倒的情况。步行周期中，股四头肌的第二个较小的收缩活动见于足跟离地后，足趾离地后达峰值。此时具有双重作用：其一，作为髋关节屈肌，提拉起下肢进入摆动相；其二，作为膝关节伸肌，通过离心性收缩来限制和控制小腿在摆动相初、中期向后的摆动，从而使下肢向前摆动成为可能。（二）参与的主要肌肉活动5．缝匠肌（sartorius）是全身最长的肌，起于髂前上棘，经大腿的前面，斜向下内，止于胫骨上端的内侧面，作用为屈髋和屈膝关节，并使已屈的膝关节旋内。在支撑相末期和摆动相初期，作用为屈膝、屈髋，在摆动相末期和支撑相初期，使膝关节旋内。6．腘绳肌（hamstring）包括股二头肌、半腱肌、半膜肌，均起于坐骨结节，跨越髋、膝两个关节，分别止于腓骨头和胫骨粗隆内下方、胫骨内侧髁，作用为伸髋屈膝。主要收缩活动始于摆动相末期，足跟着地时达到活动高峰并持续到支撑相。在摆动相末期，作为屈膝肌，腘绳肌离心性收缩使小腿向前的摆动减速，以配合臀大肌收缩活动（使大腿向前摆动减速），为足跟着地做准备。足跟着地时及着地后，腘绳肌又作为伸髋肌，协助臀大肌伸髋，同时通过稳定骨盆，防止躯干前倾。（二）参与的主要肌肉活动7．胫前肌（tibialisanterior）起自胫骨外侧面，止于内侧楔骨内侧面和第1跖骨底，作用为伸踝关节（背屈）、使足内翻。足跟着地时，胫前肌离心性收缩以控制踝关节跖屈度，防止在足放平时出现足前部拍击地面的情况。足趾离地时，胫前肌收缩，再次控制或减少此时踝关节的跖屈度，保证足趾在摆动相能够离开地面，使足离地动作顺利完成。8．小腿三头肌（tricepssurae）包括腓肠肌和比目鱼肌，起于股骨的内、外侧髁，以跟腱止于跟结节，作用为屈踝关节和屈膝关节。腓肠肌在行走、跑、跳中提供推