偏瘫患者步态分析

步态分析自贡市第一人民医院康复科李威目录一、步态分析基础知识二、以偏瘫患者的运动学参数为例三、目前国内外研究的情况四、参考文献一、步态分析基础知识1、定义步态分析（gaitanalysis,GA）是利用力学原理和人体解剖学、生理学知识对人类行走状态进行对比分析的一种研究方法，包括定性分析和定量分析。其中，步态（gait）是指人体步行时的姿势，包括步行（walking）和跑（running）两种状态。其定量分析参数有：运动学参数、动力学参数、肌电活动参数、能量参数、生理能耗指数。2、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3、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、步宽、步频、步速、足角、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。4、正常步态的基本参数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（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（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（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。数值上等于步幅/步行周期。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。5、常用的步态分析方法5.1临床定性分析5.1.1四期分析法在步态分析中最常用的是步态时相四期分析法，即两个双支撑相、一个单支撑相、一个摆动相。健全人平地行走时的理想状态是左右对称的，两个双支撑相大致相等，约各占周期10%~12%；单支撑相约占步行周期38%~40%时间，摆动相约占步行周期38%~40%时间。各时相的长短与步速直接相关。行走快时，双支撑相减小，跑时双支撑相消失，为0。支撑相（stancephase）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。单支撑相通常指对侧足尖离地到对侧足跟着地的过程，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%。5.1.2RLA八分法一个步行周期中八个典型动作姿势位点，即支撑前期（initaialcontact）、支撑初期（loadingresponse）、支撑中期（midstance）、支撑末期（terminalstance）、摆动前期（preswing）、摆动初期（initialswing）、摆动中期（midswing）、摆动末期（terminal）。（1）支撑前期（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。此时，足跟着地，髋关节屈曲约30°，地面反应力位于髋关节、膝关节和踝关节的前面，为维持平衡和膝髋稳定，臀大肌、腘绳肌、股四头肌和小腿三头肌收缩，膝关节完全伸直但是不过伸处于0°，但是，踝关节因受地面反应力的影响而增加伸肌（小腿三头肌）运动，故此时踝关节的运动趋势是跖屈，同时因为腘绳肌的拮抗收缩，胫前肌收缩防止足拍地的发生，这综合起来使踝关节呈现中立位0°，且骨盆向前旋转4°~5°。（2）支撑初期（由足跟着地逐渐过渡到全足着地，其终点为对侧下肢足尖离地，也称为承重反应期，大概占步态周期10%，相当于第一个双支撑相）：此时，地面反作用力在髋关节前方，髋关节必须进行臀大肌和腘绳肌收缩以克服屈髋，此期髋关节屈曲约30°；随着膝关节的地面反应力由前方转变为后方，产生了一个外在的屈膝力矩，诱发股四头肌进行离心性收缩，出现屈膝0°~15°的情况；踝关节由于地面反应力在其后方，外在的屈力矩诱发踝背屈的离心性收缩，使踝关节呈现跖屈约0~15°，且骨盆向前旋转4°~5°。（3）支撑中期（髋关节逐渐由屈曲过渡到伸直，直到重心刚好在支撑脚上方，大概处于步态周期10%-30%，相当于前一半单支撑相）：此时地面反应力通过髋关节以消除髋伸肌的收缩（髋屈曲30°~0°）（此处是Bobath对于偏瘫患者膝过伸解释的出处[1]）；膝关节由屈曲逐渐伸展但不过伸（膝屈曲15°~0°），其地面反应力由后方转移至前方，股四头肌由被动的离心性收缩变为主动的向心性收缩；踝关节的地面反应力在其前方，踝跖屈肌离心性收缩以对抗外在的踝背屈力矩（踝关节从跖屈15°~背屈10°），且骨盆中立位（注意：在整个支撑中期全足都着地）。（4）支撑末期（其终点为对侧下肢触地，大概处于步态周期的30%-50%，相当于后一半单支撑相）：躯干由中立位变为前倾位，髋关节的地面反应力在其后方，被动性的产生伸髋，约10°（髋0°~后伸10°）；膝关节的地面反应力稍微后移，被动的产生屈膝趋势（膝0°）；当足跟离地时，踝前方的地面反应力产生的踝背屈力矩诱发踝跖屈，此时踝跖屈肌肉的活动已从离心性收缩转为向心性收缩（踝背屈10°~0°）（此处是提供下肢摆动力量的来源），且骨盆向后旋转4°~5°。（5）摆动前期（足尖离地，大概处于步态周期的50%-60%，相当于第二个双支撑相）：此时为向前摆动下肢做准备，地面反应力在髋关节和膝关节后方，髂腰肌、臀中肌和股直肌（髋部）呈向心性收缩（髋关节后伸10°~0°），股直肌在膝关节处呈离心性收缩（膝关节0°~屈35°）；踝的地面反应力在其前方，使踝跖屈肌肉持续向心性收缩，约20°（踝关节0°~跖屈20°），且骨盆向后旋转4°~5°。（6）摆动初期（其终点为膝关节屈至最大，大概处于步态周期的60%-80%，相当于前一半摆动相）：肢体向前摆动，此时地面反应力位于髋、膝后方，屈髋肌的持续向心性收缩使屈髋角度加大（髋0°~屈20°），腘绳肌收缩使膝屈曲约60°（膝屈35°~屈60°）；踝的地面反应力位于其前方，踝背屈肌向心性收缩使踝背屈（踝跖屈20°~跖屈10°），且骨盆向后旋转4°~5°。（7）摆动中期（大概处于步态周期的80%-100%，相当于后一半摆动相）：下肢因惯性力的推动得以继续向前摆动，使髋被动地屈曲（髋屈20°~30°），肢体的重力诱发膝关节被动地伸展（膝60°~30°），踝背屈肌持续地运动使踝关节保持中立位（踝跖屈10°~0°），且骨盆中立位。（8）摆动末期（其终点为足跟触地前，大概处于步态周期末端）：下肢由摆动转向足跟着地，此时要求屈髋速度下降、伸膝速度下降以及保持踝处于中立位，因此腘绳肌离心性收缩使小腿向前摆动减速（膝屈30°~0°），以配合臀大肌向心性收缩使大腿向前摆动减速（髋屈屈30°），踝背屈肌收缩以保证踝关节处于中立位（踝0°），且骨盆向前旋转4°~5°。正常髋关节（伸展-屈曲）曲线正常膝关节（伸展-屈曲）曲线骨盆（外旋-内旋）正常踝关节（跖屈-背屈）曲线故此，为维持正常步态，髋关节屈曲至少应达到30°，伸10°；膝关节可完全伸直并屈曲达60°，踝关节跖屈20°，背屈达10°。5.1.3行走能力的评定5.1.3.1Hoffer步行能力分级5.1.3.2Nelson步行功能评定5.1.3.3功能独立性测量（FIM）5.1.3.4步行能力恢复的预测5.2定性分析5.2.1运动学参数，如三维步态分析5.2.2动力学参数，如足底压力系统5.2.3肌电活动参数，如动态肌电图5.2.4能量参数5.2.5生理能耗指数二、以偏瘫患者的运动学参数为例运动学参数主要指时空参数，其包括时间参数和空间参数，是步态分析指标的基础。步态时间参数包括步态周期、双支撑相、患侧支撑相、健侧支撑相、患侧摆动相和健侧摆动相；步态空间参数包括步长、步频、步幅、步速和步宽。此外，由于偏瘫患者双侧步态不对称，故引用步态对称性参数[2]，其包括步长偏差、健侧患侧支撑相比值和患侧健侧摆动相比值。除此之外，还有跛行[3]。1、运动学参数2、步态空间参数步速是步行的主要参数，其是代表步行能力敏感、正确和可靠的指标[4]，同时步速也与双支撑相密切相关，即速度越快，双支撑相越短[5]；步频是代表步行的稳定性、下肢负重和控制的能力，也代表步行的节奏性和稳定性[6]；步宽与人体的平衡功能有关，即步宽越宽，步行的稳定性越差。对于脑卒中偏瘫患者而言：患者下肢双支撑相明显延长，平衡功能和协调功能障碍，患侧下肢负重和控制能力下降，这些都使患者的步速、步频和步幅降低，并且步宽增加[7]。3、步态时间参数对于脑卒中偏瘫患者的步行时相而言：（1）患侧摆动相（或健侧单支撑相）时，由于患侧屈髋、屈膝和踝背屈困难，患侧下肢不能有效摆动脱离地面，产生廓清障碍[7]，这会导致患侧摆动相和健侧单支撑相时间都延