步态分析的临床应用和进展

步态分析的临床应用进展

励建安南京医科大学E-mail:1当前第1页\共有73页\编于星期五\19点步行的价值步行是人类生存的基础，是人类与其它动物区别的关键特征之一。

步行的基本功能：使用双脚从某一地方安全、有效地移动到另一地方。步态是步行的行为特征。2当前第2页\共有73页\编于星期五\19点步行中枢？正常步行并不需要思考然而步行的控制十分复杂：中枢命令：皮层？脊髓？步行中枢？身体平衡和协调控制足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。任何环节的失调都可能影响步态，而某些异常也有可能被代偿或掩盖。

3当前第3页\共有73页\编于星期五\19点自然步态的要点(1)合理的步长、步宽、步频。(2)上身姿势稳定。

(3)最佳能量消耗。

4当前第4页\共有73页\编于星期五\19点自然步态的生物力学因素具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。可以在足触地时有效地吸收机械能，以减小撞击，并控制身体的前向进程。支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度(重力方向)，以及充分的支撑面(足的位置)。摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制。

5当前第5页\共有73页\编于星期五\19点临床步态分析临床步态分析旨在通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常的关键环节和影响因素。协助康复评估和治疗。协助临床诊断、疗效评估、机理研究等。6当前第6页\共有73页\编于星期五\19点步行周期支撑相（Stancephase)早期中期末期摆动相(Swingphase)早期中期末期7当前第7页\共有73页\编于星期五\19点步行模式8当前第8页\共有73页\编于星期五\19点步行时的躯干旋转9当前第9页\共有73页\编于星期五\19点肌肉的参与10当前第10页\共有73页\编于星期五\19点11当前第11页\共有73页\编于星期五\19点运动中的肌肉活动12当前第12页\共有73页\编于星期五\19点早期(earlystance)包括首次触地和承重反应，正常步速时大约为步行周期的10%~12%。13当前第13页\共有73页\编于星期五\19点首次触地指足跟接触地面的瞬间，使下肢前向运动减速，落实足在支撑相的位置。首次触地的部位为足跟。参与的肌肉主要包括胫前肌、臀大肌、腘绳肌。首次触地异常是造成支撑相异常的最常见原因之一。14当前第14页\共有73页\编于星期五\19点承重反应指首次触地之后重心由足跟向全足转移的过程，骨盆运动在此期间趋向稳定。参与的肌肉包括股四头肌、臀中肌、腓肠肌。支撑足首次触地及承重反应期相当于对侧足的减重反应和足离地。由于此时双足均在地面，又称之为双支撑相。15当前第15页\共有73页\编于星期五\19点承重反应期的骨盆倾斜和臀大肌作用16当前第16页\共有73页\编于星期五\19点胫骨在支撑相的前倾趋向17当前第17页\共有73页\编于星期五\19点小腿三头肌对胫骨前倾的控制18当前第18页\共有73页\编于星期五\19点双支撑相双支撑相的时间与步行速度成反比。跑步时双支撑相消失，表现为双足腾空。首次触地时GRF一般相当于体重和加速度的综合，正常步速时为体重的120%~140%。步速越快，GRF越高。下肢承重能力降低时可以通过减慢步速，减少肢体首次触地负荷。缓慢步态的GRF等于体重。

19当前第19页\共有73页\编于星期五\19点中期(midstance)支撑足全部着地，对侧足处于摆动相，是唯一单足支撑全部重力的时相，正常步速时大约为步行周期的38%~40%。主要功能是保持膝关节稳定，控制胫骨前向惯性运动，为下肢前进做准备。参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌。下肢承重力小于体重或身体不稳定时此期缩短，以将重心迅速转移到另一足，保持身体平衡。

20当前第20页\共有73页\编于星期五\19点21当前第21页\共有73页\编于星期五\19点末期(terminalstance)指下肢主动加速蹬离(pushoff)的阶段，开始于足跟抬起，结束于足离地。身体重心向对侧下肢转移，又称为摆动前期。在缓慢步行时可以没有蹬离，而只是足趾离开地面，称之为足趾离地(toeoff)。对侧足处于支撑相早期，属于双支撑相，约为步行周期的10%~12%。参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌(等长收缩)、股四头肌和髂腰肌(向心性收缩)。

22当前第22页\共有73页\编于星期五\19点23当前第23页\共有73页\编于星期五\19点摆动相足在空中向前摆动的时相占步行周期的40%24当前第24页\共有73页\编于星期五\19点早期(initialswing)主要的动作为足廓清地面和屈髋带动屈膝，加速肢体前向摆动，占步行周期13%~15%。参与的肌肉主要为胫前肌、髂腰肌、股四头肌。如果廓清地面障碍(如足下垂)，或加速障碍(髂腰肌和股四头肌肌力不足)，将影响下肢前向摆动，导致步态异常。

25当前第25页\共有73页\编于星期五\19点中期(midswing)足廓清仍然是主要任务，占步行周期的10%。参与的肌肉主要为胫前肌，保持踝关节背屈。

26当前第26页\共有73页\编于星期五\19点末期(terminalswing)主要任务是下肢前向运动减速，准备足着地的姿势，占步行周期的15%。参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌。

27当前第27页\共有73页\编于星期五\19点跖筋膜的作用28当前第28页\共有73页\编于星期五\19点足趾的作用29当前第29页\共有73页\编于星期五\19点关节挛缩对步行能量消耗的影响30当前第30页\共有73页\编于星期五\19点踝关节屈曲踝关节跖屈首次触地障碍能量消耗增加支撑末期屈髋屈膝增加31当前第31页\共有73页\编于星期五\19点膝关节屈曲32当前第32页\共有73页\编于星期五\19点髋关节屈曲髋后伸受限运动能量消耗增加33当前第33页\共有73页\编于星期五\19点下肢关节融合对步行效率的影响34当前第34页\共有73页\编于星期五\19点EadweardMuybridge1830-190435当前第35页\共有73页\编于星期五\19点FatherofGaitAnalysis(inUS)187236当前第36页\共有73页\编于星期五\19点FirstMotionPictures1870s37当前第37页\共有73页\编于星期五\19点FalconAnalogCameraIntroducedin1996SPECIFICATIONSFPS Resolution60 640x480120 640x480240 640x24038当前第38页\共有73页\编于星期五\19点SPECIFICATIONSFPS Resolution1-200Frames/secondPoE:PoweroverEthernetPortablesystemshawk-iDigitalCameraIntroducedin200539当前第39页\共有73页\编于星期五\19点40当前第40页\共有73页\编于星期五\19点

SimplifyGaitGraphs:ColorNormalBars?41当前第41页\共有73页\编于星期五\19点江苏省人民医院临床生物力学实验室42当前第42页\共有73页\编于星期五\19点43当前第43页\共有73页\编于星期五\19点44当前第44页\共有73页\编于星期五\19点45当前第45页\共有73页\编于星期五\19点46当前第46页\共有73页\编于星期五\19点运动学分析运动学(Kinematics)是步行时肢体运动时间和空间变化规律的研究方法，主要包括：步行时间与空间测定肢体节段性运动方向测定

47当前第47页\共有73页\编于星期五\19点节段性运动测定节段性运动测定是指对步行时特定关节或运动中心的多维动态分析，即步行时关节各方向活动角度的动态变化及其与步行时相之间的关系，从而可以剖析运动障碍的具体环节和部位，以及各环节之间的关系。进行节段性分析必须要能够分解受试者的动作，并同时从多维方向进行观察，因此必须使用必要的仪器。

48当前第48页\共有73页\编于星期五\19点时间/空间参数测定足印法：是步态分析最早期和简易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般为4~6m）铺上白纸。受试者走过白纸，留下足迹，便可以测量距离。也可以在黑色通道上均匀撒上白色粉末，让患者赤足通过通道，留下足迹。步行同时用秒表记录时间。这种方式不需要复杂设备，但是十分耗时。49当前第49页\共有73页\编于星期五\19点50当前第50页\共有73页\编于星期五\19点电子步态测定装置4-6米10万个压力传感器瞬时测定所有步行时间/空间参数51当前第51页\共有73页\编于星期五\19点主要参数步长：指一足着地至对侧足着地的平均距离。步长时间步幅：一足着地至同一足再次着地的距离。步行周期：指平均步幅时间(stridetime)。步频：指平均步数（步/min）。步速：指步行的平均速度(m/s)

。步宽：两脚跟中心点或重力点之间的水平距离。足偏角：足中心线与同侧步行直线之间的夹角。52当前第52页\共有73页\编于星期五\19点运动学分析-Kinematics53当前第53页\共有73页\编于星期五\19点54当前第54页\共有73页\编于星期五\19点步动力学数据55当前第55页\共有73页\编于星期五\19点56当前第56页\共有73页\编于星期五\19点

SimplifyGaitGraphs:ColorNormalBars?57当前第57页\共有73页\编于星期五\19点动力学分析动力学(kenetics)分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向和时间的研究方法。牛顿第三定律（作用力=反作用力）是动力学分析的理论基础。

58当前第58页\共有73页\编于星期五\19点步行动力学特征59当前第59页\共有73页\编于星期五\19点60当前第60页\共有73页\编于星期五\19点足底压力61当前第61页\共有73页\编于星期五\19点62当前第62页\共有73页\编于星期五\19点3-D运动分析和关节活动模拟63当前第63页\共有73页\编于星期五\19点动态肌电图动态肌电图指在活动状态同步测定多块肌肉电活动，揭示肌肉活动与步态关系的肌肉电生理研究，是临床步态分析必不可少的环节。

64当前第64页\共有73页\编于星期五\19点动态肌电图65当前第65页\共有73页\编于星期五\19点肘关节屈伸肌电比较（主缩肌/拮抗肌）主动屈曲主动伸展FlexorsExtensorsFlexorsExtensorsAgonistAgonistAntagonistAntagonist66当前第66页\共有73页\编于星期五\19点诊断性阻滞利多卡因运动点或神经干注射注射前后运动生物力学分析67当前第67页\共有73页\编于星期五\19点68当前第68页\共有73页\编于星期五\19点Musclelengthofgasandsoleus69当前第69页\共有73页\编于星期五\19点气体代谢测量70当前第70页\共有73页\编于星期五\19点OxygenCost氧价（OxygenCost，OC）是一种定量评估运动能量消耗的指标，以运动时单