第四章-步态分析

第四章步态分析步态分析（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。正常步态是通过骨盆、髋、膝、踝和足趾的一系列活动完成的，而躯干则基本保持在两足之间的支撑面上。正常步态应是平稳、协调、有节律的，两腿交替进行。步态是人出生后，伴随着发育过程不断实践而习得的一种能力；因此，它具有个体特性。步态评定临床意义行走是重要的日常生活活动能力之一.步行障碍是对残疾者日常生活活动影响最大的功能障碍之一，也是残疾者最迫切需要恢复的功能障碍。1、评估患者是否存在异常步态以及步态异常的性质和程度2、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3、评定康复治疗的效果步态检查适应症1、CNS损伤：如脑卒中、脑外伤后偏瘫、脑瘫、帕金森病、小脑及其传导通路病变。2、骨关节疾病与外伤：截肢、髋关节或膝关节置换术后、关节炎、韧带损伤、踝扭伤、下肢不等长等3、下肢肌力损伤：脊髓灰质炎、股神经损伤、腓总神经损伤等周围神经损伤禁忌症：严重心肺疾患、下肢骨折未愈合等正常步态特点步行周期

----行走过程中一侧足跟着地至该侧足跟再次着地时所经过的时间。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。步态分析中常用的基本参数包括步长、跨步长、步频、步速、步宽、足偏角，其中步长、步频和步速是步态分析中最常用的3大要素，应当熟练掌握。步频步频（cadence）----行走时每分钟迈出的步数称为步频，通常用steps/min表示。健全人通常步频大约是95～125步/min男性的步频平均约为112.2±8.9步/min女性平均为123.4±8.0步/min。双人并肩行走时，一般是短腿者步频大于长腿者。步长（steplength）行走时左右足跟或足尖先后着地时两点间的纵向直线距离称为步长，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。个体差异主要与腿长有关，腿长，步长也大。跨步长（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跨步长，或步幅。如图示Ⅱ，用cm表示，通常是步长的两倍。约100—160cm足偏角（footangle）在行走中前进的方向与足的长轴所形成的夹角称为足偏角。如图示，通常用°表示，健全人约为6.75°。步宽（stridewidth）在行走中左、右两足间的横向距离称为步宽，通常以足跟中点为测量参考点，如图示Ⅲ，通常用cm表示，健康人约为8±3.5cm。步行速度----简称步速，单位时间内行走的距离。以m/s表示。正常人平均自然步速约为1.2m/s左右。一般健全人通常行走的速度约为65～95m/min公式步速=跨步长×步频/120步速与跨步长和步频相关；跨步长增加、步频加快、步行速度亦加快。步行时相步行时相--------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，称之为步态时相一个步行周期可分为支撑相和摆动相。支撑相又称站立相；为足底与地面接触的时期；占步行周期的60%摆动相又称迈步相：指支撑腿离开地面向前摆动的阶段。占步行周期的40%站立相和迈步相的时间比例与步速有关，随着步速的加快，迈步相时间相应延长而站立相时间缩短。以右下肢为例的步行周期步行周期以右侧足跟着地开始，紧接着足放平，足底全面接触地面，进入站立中期，随后发生足跟离地、足趾离地。足趾离地瞬间标志着站立相结束和迈步相开始，右下肢向前摆动并依次经过摆动前、中、末期。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：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：是向下蹬踏的起始动作，偏瘫病人完成不充分5、膝关节屈曲增大：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，当从走变为跑时，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．足上提是足尖离地、下肢向前摆动的加速期。2．膝关节最大屈曲摆出的下肢刚刚通过身体的正下方。3．髋关节最大屈曲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%。

正常步态中关节和肌肉的活动—行走运动学（一）行走中的下肢运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、髋关节

正常步行时髋关节进行屈伸运动。最大屈曲约30°（摆动相中期）最大伸展约15°（足跟离地）共约45°范围；2、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。3、踝关节正常步行时踝关节的跖屈背屈运动中最大背屈发生在足跟离地，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次跖屈和背屈。（二）其他身体部位的运动1、躯干行走时，躯干沿脊柱纵轴旋转并与骨盆运动方向相反。2、骨盆骨盆是身体重心所在。行走时，骨盆以脊柱为轴前后旋转，同时亦有轻度的前后倾以及一侧骨盆的上下运动。3、上肢双上肢在行走过程中交替前后摆动，为保持身体平衡，上肢前后摆动的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，右上肢向前摆动跳跃、跑步与步行的动力学区别静态站立时，地面反应力（地反应力）F等于体重G。走路时人的重心在不断地上下移动，双支撑期时重心最低，相当于以双腿为边步长为底的等腰三角形的高。而摆动中期的重心最高，相当于腿长（实际上还要加一个常量）。根据牛顿第二定律f=ma，此时的地面支反力就等于体重再加上或减去人的质量与上下运动的加速度的乘积。走路时地面的最大支反力相当于体重的110～125％，即走路时F=1.1～1.25G。中长跑时最大蹬地力约4G，短跑是5G，跳远是6G，跳高是8G。可见足部承受的重量是远远大于体重。体重75公斤的运动员从事不同项目比赛时，在最后一瞬间发力时，脚上承受的重量鞋跟高度对足部受力的影响正常足站立：人体重心的高度在第1～3骶椎，且在骨盆中心。足蹬地运动主要靠小腿三头肌收缩引起的踝跖屈，且要与跖趾关节共同发挥作用。所以如果鞋子限制了踝关节或跖趾关节的运动，必然影响蹬地效果。显然鞋跟高度限制了跖趾关节的活动，高跟鞋势必影响蹬地效果，如图所示。长期穿高跟鞋的三个弊端由于高跟鞋使足尖活动的范围减小，使蹬地无力，这是穿高跟鞋的弊端之一。因此常常可以看到穿高跟鞋的妇女快速行走时，靠骨盆扭曲的骨盆步来代偿失去的蹬地动作，还有一些妇女成为永久性的尖足屈膝步态。所以穿高跟鞋的妇女难以大步流星，只能小步行走。与平跟鞋相比，穿高跟鞋者走两步少半步。穿高跟鞋后由于重心前移使体重主要压在前脚掌，不同鞋跟高度时足跟与跖骨头承受体重的不同比例。当平跟或赤足时为57％：43％；跟高2cm时为50％：50％；跟高4cm时为43％：57％；跟高6cm时为25％：75％，即跖骨头的承重比平跟增加了近1倍。加之重心提高后增加身体的不稳定性，更加重了前脚掌的压力。久而久之将导致前脚掌下产生厚茧，必然会疼痛。穿高跟鞋会导致足底受额外的下滑力，由于长期受下滑和挤压会导致足弓抬高形成高弓足，久而久之会有足弓痛和前脚掌痛。步态分析方法目前步态分析分定性分析和定量分析。步态的定性分析是由康复医师或治疗师用肉眼观察患者行走过程，然后根据所得印象或按照一定的观察项目逐项评定的结果对步态作出结论。定性分析不需要昂贵的设备，却可以获得有关步态的资料，但是，结果的准确性和观察者的技术水平有直接关系。此外，病人的体力使其不可耐受多次反复行走。临床定性分析（一）评定内容详细了解患者病史和进行全面体格检查1．病史了解与步态相关的症状，如行走时有无伴随疼痛、持续的时间；通过询问既往史，了解既往有无与影响步态的疾病，如骨折、肌肉或神经疾病、肿瘤等。2．体检体检有助于诊断和鉴别诊断，分析步态异常的原因。3．观察由康复医师或治疗师通过目测，观察患者的行走过程，然后根据所得的印象或逐项评定结果，作出步态分析的结果。观察内容（1）观察场地：测试场地内光线要充足，面积至少6m×8m，让被检查者尽可能少穿衣服，以便作清晰的观察。（2）观察内容：运动对称性、协调性、步幅、步速、骨盆的运动、重心的转移、上下肢的摆动等，头、肩的位置、髋、膝、踝关节的稳定性，足跟着地、足尖离地时足的状况，疼痛，疲劳，患者的鞋等。（3）观察程序：嘱患者以自然和习惯姿势和速度在测试场地来回步行数次，检查者从前方、后方和侧方反复观察，分别观察支撑相和摆动相，注意两侧对比观察。行走能力的评定（1）功能性行走：有功能的行走应符合以下标准：①安全：独立行走时稳定，没有跌倒的忧虑，不需要他人的帮助；②质量：行走姿势基本正常，站立时双手能游离作其他活动，不用步行框架等笨重的助行器；③心血管功能：心脏有足够的能力，表现为步行效率即步行速度（m/min）/步行3min后的心率大于30%，即步行速度/步行3min后的心率×100%＞30%

；④速度和耐力：有一定的速度和耐力，即能连续走5分钟，并走过575m左右。功能性行走根据患者行走的具体情况，功能性行走又可以分为社区性行走和家庭性行走，前者主要表现为有能力在家庭周围地区采购、散步、上公园、到附近医疗机构就诊等。具体标准为：①终日穿戴支具并能耐受；②能一口气走900m左右；③能上下楼梯；④能独立进行日常生活活动。除②外均能达到者，可列为家庭功能性行走，即速度和耐力达不到要求，但可以在家中步行，并能完成一定的活动。描述行走能力的概念（2）治疗性行走：行走安全和质量均不符合功能性行走的要求，但有支具或辅助器具能作短暂步行者，称为治疗性行走。治疗性行走虽然没有实用性，但有明显的治疗价值：①给患者能站能走的感觉，形成巨大的心理支持；②减少对坐骨结节等处的压力，减少压疮发生的机会；③肢体负重可以防止或减轻骨质疏松；④下肢活动改善血液淋巴循环；⑤减缓肌肉萎缩；⑥促进尿、便排出；⑦减少对他人的依赖。因此，我们对没有功能性行走能力的患者应尽可能创造条件，鼓励和帮助患者实现治疗性行走。定量分析步态的定量分析是通过器械或专门的设备获得的客观数据对步态进行分析的方法。所用的器械或设备可以非常简单，如卷尺、秒表、量角器等测量工具以及能留下足印的设备；也可以是较为复杂，如利用电子角度计、肌电图、录像、高速摄影，甚至步态分析仪等设备，通过运动学参数、动力学参数、肌电活动参数及能量参数进行这项工作。高速摄影机红外摄像和反光标志的综合运动分析系统（VICON、假肢技校、清华大学）如下图所示。超声波步态分析系统超声波步态分析系统（ZebrisGait－假肢所有），如图所示。足底传感器足底传感器的步态分析系统（德国INFOTRONIC－深圳儿童医院），如图所示。红外发射标志点红外发射标志点的步态分析系统（英国CODA）如图所示。常见的异常步态一、疼痛急慢性疼痛均可影响运动功能。患者为避免疼痛通常会尽量减少活动。为了减少患侧关节所承受的压力，疼痛侧下肢站立相时间明显缩短，跨步长缩短，步速下降髋关节疼痛者，行走时站立相以足尖着地为主，躯干向患侧倾斜，减少髋关节负重。膝关节疼痛者，行走时站立相足尖着地，膝不敢伸直，健侧摆动加快。二、肌无力（一）臀大肌无力臀大肌为主要的伸髋肌。臀大肌肌力减弱者，患侧足跟着地后，腹肌和脊柱旁肌群立即收缩将髋关节向后拽。为了使身体的中心落在髋关节后方而将髋关节锁定于伸展位，躯干在整个站立相始终保持后倾，同时肩关节后撤，从而形成挺胸凸腹的臀大肌步态。（二）臀中肌无力臀中肌在迈步相过程中起到稳定支持骨盆的作用。一侧臀中肌无力时，不能固定骨盆，也无力提起外展大腿，只能靠躯干向对侧侧屈来使该侧骨盆抬高，提腿迈步。步行时，每向前跨一步，上半身都要向健侧摇一下，称摇摆步态。当双侧都无力，步行时上半身就会左右摇摆，称鸭步（三）屈髋肌无力屈髋肌是迈步相过程中主要的加速肌群。髋关节屈肌向心性收缩减弱时将阻碍下肢向前摆动。一侧屈髋肌无力将导致患者无法抬腿向前行走而造成跛行。（四）股四头肌无力股神经损伤时，屈髋伸膝受限。行走时，由于股四头肌无力，不能维持膝关节的稳定性，膝关节易屈曲。为了维持伸膝，患者使躯干前倾，让重心落在膝前方，从而使膝被动伸直。有些患者常常俯身用手按压大腿以助于膝伸展，又称扶膝步态（五）胫前肌无力腓深神经损伤后，胫前肌无力，导致踝背屈受限，表现为足下垂，以足尖着地。为了使足尖离地保持向前跨步，患者需通过抬高患肢（过度屈膝屈髋）进行代偿，其动作犹如跨越门槛，称为跨阈步态。（六）腓肠肌无力腓肠肌是站立相末期足产生蹬离动作，促使腿向前摆动。肌力下降使蹬离减弱，运动减慢，阻碍下肢向前迈步，导致步幅缩短，步速下降。三、畸形1、短腿步态如果双下肢不等长，患肢缩短达到2.5cm以上者，该腿着地时同侧骨盆下降，导致同侧肩下沉，对侧肩抬高，出现斜肩步。如果缩短超过4cm，则缩短侧下肢以足尖着地行走平足尖足足跟不着地，有轻度、中度和重度，如图所示。2、膝内翻（O腿）和膝外翻（X腿）步态

膝内翻（O腿）步态：内八字或肩向侧方倾斜代偿，步宽