步态分析

步态分析一、概述行走是人体躯干、骨盆、下肢以及上肢各关节和肌群的一种周期性规律运动，步态是指行走时人体的姿态，是人体结构与功能、运动调节系统、行为以及心理活动在行走时的外在表现。正常的步态有赖于中枢神经系统以及骨骼肌肉系统的正常、协调工作，当中枢神经系统或/和骨骼肌肉系统因疾病或损伤而受到损害时，就有可能出现步态的异常。步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。（一）步态分析步骤1、描述研究对象的步态模式和步态参数，并与正常步态进行比较找出其差异；2、分析出现差异的原因，研究产生异常步态的机制；3、确定改善步态的治疗方案，包括步态训练的方法、假肢或矫形器的装配、助行器的选择。（二）步态分析方法1．运动性步态分析对步行的运动模式或步行时身体节段间的相关进行描述，此类分析既可定性也可定量，临床上应用简单，易于开展，后面将详细介绍。2．动力性步态分析需要具备专业的知识技术和昂贵的专用设备，目前在我国只有少数单位开展了此项工作，社区中不可能开展，此处不予介绍。二、正常步态（一）步态周期行走过程中，从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所经历的时间称为一个步态周期。在一个步态周期中，每侧下肢都要经历一个离地腾空并向前迈步的摆动相（迈步相）和一个与地面接触并负重的站立相（支撑相）。摆动相是指从足尖离地到足跟着地，足部离开支撑面的时间，约占步态周期的40％；站立相是指从足跟着地到足尖离地，即足部支撑面与地板接触的时间，约占步态周期的60％。其中，重心从一侧下肢向另一侧下肢转移，双侧下肢同时与地面接触的时间称之为双支撑相，一个正常步态周期中会出现两次双支撑相，各占步态周期的10%。详见图1。图1步态周期示意图（二）步态分期常用的步态分期方法有两种：一种是传统划分法，主要是以足能否着地为基础划分，将步态周期分为足跟着地、全足着地、站立中期、足跟离地、足尖离地、加速期、迈步中期、减速期共八个时期。另一种是目前通用的、由美国加州RanchoLosAmigos医学中心提出RLA分期，此方法认为步行时有3个基本任务：承受体重、单腿站立和迈步向前，3个基本任务中又分为8个独立的时期。步态分期中传统划分与RLA法对应比较见表1。表1步态分期：传统划分法与RLA法比较传统法RLA法站立相足跟着地支撑腿足跟刚刚着地的一瞬间开始着地支撑足的任一部分开始着地，在正常步态中，足跟为最先着地部位，在异常步态中，可能是全足或足尖首先着地heelstrike，HSinitialcontact全足着地在足跟着地之后，整个足着地的一瞬间预承重期由一侧下肢开始着地到对侧下肢离开地面，相当于双足支撑期footflat,FFloadingresponse站立中期身体重心刚好落在支撑面的正上方支撑中期由对侧下肢离地到身体正好在支撑面上mid-stance，MSTmid-stance足跟离地支撑腿足跟离开地面的一瞬间支撑末期随支撑中期之后到对侧下肢开始着地heeloff，HOterminalstance足尖离地支撑腿仅剩足尖着地摆动前期从对侧下肢开始着地到支撑腿足趾即将离地的阶段toeoff，TOPre-swing摆动相加速期从支撑腿足尖离开地面摆动到身体下方的一瞬间摆动初期由足尖离地以后到摆动腿膝关节屈曲到最大限度为止acceleration，ACCinitialswing摆动中期摆动腿刚好在身体的正下方摆动中期由膝关节屈曲到最大限度继续向前摆动到胫骨与地面垂直mid-swing，MSWmid-swing减速期摆动腿继续向前摆动，减速准备足跟着地的瞬间摆动末期由胫骨与地面垂直开始直到再次开始着地之前deceleration，DECterminalswing（三）步态参数1、步长从一侧足跟着地处至另一足足跟着地处之间的线性距离，以cm为单位，正常人约为50~80cm。2、跨步长同一腿足跟着地处至再次足跟着地处之间的线性距离，以cm为单位，正常人跨步长是步长的两倍，约为100~160cm。3、步宽两足与行进线之间的宽度。4、步角足跟中点至第二趾之间连线与行进线之间的夹角，一般小于15度。5、步频在单位时间内行走的步数，一般用平均每一分钟行走的步数表示，以步／min计，正常人平均自然步频约为95~125步／min。6、步速即步行速度，在单位时间内行走的距离，用m／s或m／min计，正常人平均自然步速约为1.2m/s。在临床上，一般是让测试对象以平常的速度步行10m的距离，测量所需的时间，来计算其步行速度。步态参数受诸多因素的影响，即使是正常人，由于年龄、性别、身体肥瘦、高矮、行走习惯等不同，个体差异较大，因此正常值比较难以确定，表2中的数据可供参考。表2正常人步态参数参考值参数参考值男女步长66.54±5.15cm60.10±4.82cm跨步长140.83cm±2.16cm125.37cm±3.26cm步宽8±3.5cm8±3.5cm步角6.75°6.75°步频113±9步/min117±9步/min步速91±12m/min74±9m/min（四）步态周期中的关节角度变化见表3。表3正常步态周期中骨盆和下肢各关节的角度变化步态周期关节运动范围骨盆髋关节膝关节踝关节开始着地5°旋前30°屈曲0°0°预承重期5°旋前30°屈曲0°~15°屈曲0°~15°跖屈站立中期中立位30°屈曲~0°15°~5°屈曲15°跖屈~10°背屈站立末期5°旋后0°~10°过伸5°屈曲10°背屈~0°摆动前期5°旋后10°过伸~0°5°~35°屈曲0°~20°跖屈摆动初期5°旋后0°~20°屈曲35°~60°屈曲20°~10°跖屈摆动中期中立位20°~30°屈曲60°~30°屈曲10°跖屈~0°摆动末期5°旋前30°屈曲30°屈曲~0°0°图2步态参数示意图三、临床步态分析（一）目测步态分析法目测步态分析法是指不借用任何仪器，分析者通过直接注意某一关节或身体的某一节段来达到步态分析的目的的方法，多数是通过检查表或简要描述的方式完成，检查者需要记录步态周期中存在的问题及其原因。1．分析方法为了更好地识别步态是否异常及对异常原因进行分析，就必须先熟悉在一个步态周期内各个不同阶段，不同时期髋、膝、踝、足关节的角度，参与的肌肉活动等情况，以下分别从矢状面、额状面、水平面进行分析。（1）矢状面分析维持正常步态的条件是：髋关节屈曲至少要有30度，后伸达10度，膝关节能充分伸展，并能屈曲达60度，踝关节跖屈约20度，背伸至少有15度，为了维持这些关节活动范围，在步态周期不同阶段由不同的肌肉参与活动，若肌肉无力，将会出现不同的异常步态及相应代偿情况。踝足、膝和髋关节的矢状面分析结果分别见表4~6。（2）额状面分析当单足支撑时，重心升高，双足支撑时，重心下降，为了减少重心的上下移动，步行时骨盆配合有一定的运动。在正常步态中，当支撑腿达到MST位置时，身体重心达到最高点，此时除去支撑腿稍有弯曲外，骨盆倾斜，即摆动腿一侧骨盆下降，可使身体重心下降，整个摆动相，重心上下移动约5CM。由于骨盆倾斜，支撑腿髋关节处于内收位，臀中肌必须工作，以维持身体平衡。（3）水平面分析在一步态周期中，摆动期摆动腿一侧的骨盆有旋前运动，对侧骨盆有旋后运动。旋前、旋后角度大约分别为4度，合计总的旋转范围为8度。骨盆旋前、旋后可使步长加大，并可减少重心下降程度。表4步态分期中踝足矢状面分析步态分期正常动作力矩正常肌肉动作无力结果可能代偿足跟着地至足底着地0～15度跖屈跖屈胫前肌群离心性收缩对抗跖屈力矩，因此通过控制跖屈防止足拖拽缺乏对抗跖屈能力，行走足拖拽为了避免足拖拽或消除跖屈力矩，足底着地或先足趾着地，避免足跟着地HS-FF足底着地至支撑中点跖屈15度～背伸10度趾屈～背伸腓肠肌和比目鱼肌离心性收缩对抗背伸并控制胫骨前移过度背伸，胫骨前移运动失控为了避免过度背伸，踝关节保持在跖屈位FF-MST支撑中点至足跟离地背屈10～15度背伸腓肠肌和比目鱼肌离心性收缩对抗背伸，控制胫骨前移过度背伸，胫骨前移失控踝保持在跖屈位，如果足不能平放，背伸动作消失，产生台阶步MST－HO足跟离地至足尖离地背伸15度～跖屈20度背伸腓肠肌、比目鱼肌、腓骨短肌、腓骨长肌、跖长屈肌收缩无滚动动作整个足提起离开地面HO-TO加速期到摆动中期背伸至中立位无背伸肌收缩使踝处于中立位，防止足趾在地上拖足下垂和/或足趾拖拽为了防止足趾拖拽增加髋膝屈曲，摆动腿呈勾状或划圈状ACC-MSW摆动中期至减速期中立位无背伸足下垂或足尖拖步为了防止拖拽，增加髋、膝屈曲，摆动腿可能划圈MSW-DEC表5步态分期中膝关节矢状面分析步态分期正常动作力矩正常肌肉动作无力结果可能代偿HS-EF屈0~15度屈曲开始股四头肌收缩保持膝伸展，然后离心性收缩对抗屈曲并控制屈曲程度由于股四头肌不能对抗屈曲，膝过度屈曲踝跖屈，以便全足着地代替足跟着地，跖屈抵消了膝屈，身体前倾抵消屈膝，因此可用于代偿股四头肌无力EF-MST伸15~5度屈~伸开始股四头肌收缩，然后无活动开始过度屈曲支撑中期开始同上，稍后部分不需要代偿MST-HO屈5~0度屈~伸无活动无不需要HO-TO屈0~40度伸~屈需要股四头肌控制膝屈曲程度无无ACC-MSW屈40~60度无股四头肌几乎不活动，股薄肌、缝匠肌离心性收缩膝屈不充分髋屈增加，划圈，勾状MSW-DEC伸60~30度伸30~0度无无股四头肌离心性收缩稳定伸膝，准备足跟着地膝伸不充分无表6步态分期中髋关节矢状面分析步态分期正常动作力矩正常肌肉活动无力原因可能代偿HS-FF屈30度屈曲背肌、臀大肌、腘绳肌髋过度屈曲，由于不能对抗屈曲，髋前倾身体后倾防止过度髋屈，抵消髋屈FF-MST屈30度～中立5度屈～伸开始臀大肌收缩对抗屈曲，当由屈到伸时此运动停止开始阶段，髋过度屈曲，由于无法对抗屈曲，骨盆前倾开始阶段，躯干后倾防止髋过度过度伸，一旦屈变成伸时，不再需要后倾MST-HO无伸无活动无不需要HO-TO过伸10度～中立伸髂腰肌、大收肌、长收肌不定不定ACC—MSW屈20～30度无髋屈肌活动起动摆动，髂腰肌、股直肌、股薄肌、缝匠肌、阔筋膜张肌消除髋屈，不能起动，下肢踝向前运动及提足离开地面划圈或呈勾状使腿向前将足抬起足够高度离开地面MSW—DEC屈30度～中立位无腘绳肌缺乏摆动腿的控制，不能将足放在足跟着地位置无2．注意事项（1）选择环境选择病人行走的地方，并测量准备让病人走的距离。确定观察者自己的位置，以便能看到观察对象的全貌。如果拍照，相机应当放在能看到病人下肢、脚以及从矢状面和冠状面都能看到头和躯干的地方，即观察者与观察对象成45度角较合适。（2）观察顺序分别从矢状面（侧面）或额状面（前、后）观察，观察时可集中注意力在步态周期的某一部分某节段，不要从一个节段跳到另一个节段或从一个期跳到另一个期。（3）两侧对比如偏瘫病人等大多数虽只有一侧受累，但身体另一侧也可能会受到影响，因此要观察两侧，自身对比。3．目测法步态分析记录表见表7。表7目测法步态分析记录表（二）运动学定量步态分析法1．足印分析法先准备所用材料包括绘画颜料，1100cm×45cm硬纸或地板胶、秒表、剪刀、直尺、量角器；测量参数有速度、步频、步角、步宽、跨步长和步长。具体方法如下：（1）测试准备：①准备好供步态分析用的步道，在距离两端各2.5m划一横线，中间6m作为正式步态分析用（图3）。②受试者赤脚踏上颜料或石灰粉，以便有颜料粘上足底。③正式测试之前，在步道旁试走2～3次。④正式测试时，嘱病人两眼平视前方，以自然行走方式走过准备好的步道。⑤当受试者走过开始端横线处按动秒表，直到走过终端横线外，停止秒表，记录走过中间6m所需要的时间，中间6m两侧至少应有连续6个步印供测量用（图3）。（2）测量与记录：①根据步态参数示意图（图2）可分别测量出步长、跨步步宽和步角；②按公式计算出步速与步频：步速（m/s）=6m／所需要的时间（s）；步频（步／min）=6m内步数／时间×60。（3）优点：足印分析法有许多优点。①方便快捷：测试过程只需2—3分钟，测量与记录也只需10分钟；②费用低廉：所