步态分析
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步态分析
ห้องสมุดไป่ตู้揭示肌肉的电生理活动与步态的关系。
sEMG（表面肌电图）
髋关节（hip)
• 髋伸肌：臀大肌、腘绳肌
• 髋屈肌：髂肌、腰大肌（髂腰肌）
• 髋外展肌：臀中、小肌、梨状肌、
• 髋内收肌群：耻骨肌、长/短收肌、大收肌
• 髋内旋肌：阔筋膜、臀小肌、臀中肌前部
• 髋外旋肌：臀中肌、臀大肌后部，梨状肌、 闭孔内肌
跨越步态
足下垂患者为使足尖离地，将患肢抬得很高 ，犹如跨越旧式门槛的姿势。见于腓总神 经麻痹患者。
常见异常步态的矫治训练
剪刀步态矫治方法
① 抑制内收肌痉挛； ② 强化拮抗肌； ③ 温热敷或冷敷； ④ 足够的步宽，易化臀中肌，促进两者协同 运动； ⑤ 严重者可行选择性脊神经根切断术。 ⑥ 对顽固性痉挛，局部可考虑神经肌肉阻滞 治疗；全身性可给以口服中枢性解痉药；
• 步速
– 步行速度 – 单位时间内行走的距离（米/秒） – 让测试对象以平常的速度步行 10米的距离，测量 所需的时间 – 计算：步速（米／秒）＝距离／所需时间
正常步态参数
• 重心移动 – 行走时，身体重心随 着骨盆的向前移动而 上 下 移 动 大 约 5c m ， 侧方移动约5cm 骨盆旋转
当摆动腿向前迈步时， 骨盆向前及向对侧发生 一定的旋转，正常约5°
步态分析的历史进展
• 1895 to 1904 ：Braune and Fisher three-dimensional analysis of a walking • 20世纪：三维步态分析飞速发展 －包括Kinematics 、 Kinetics和EMG 检测等 • 21世纪：三维步态分析由试验室研究进 入临床和其他领域应用
观察法
步态分析
步态分析第一节概述一、步态分析的目的1．确定异常步态的障碍学诊断。
2．确定异常步态的程度。
3．比拟不同种类的辅助具〔假肢、矫形器〕对步态的影响。
二、适应症和禁忌症〔一〕适应症1．中枢神经系统损伤：脑外伤，脑血管意外，脑瘫，帕金森病。
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，软组织损伤。
3．下肢肌力损伤：股神经损伤，腓总神经损伤，脊髓灰质炎。
4．其他如疼痛。
〔二〕禁忌症1．严重的心肺疾患。
2．下肢骨折未愈合。
第二节正常步态一、步行周期步行周期指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。
分为：1．站立相〔stance phase 62％〕：又称支持相，为足底与地面接触的时期。
2．迈步相〔swing phase 38％〕：又称摆动相，指支持腿离开地面想起摆动的阶段。
二、正常步行周期的根本组成〔一〕双支撑期和单支撑期双支撑期〔12％〕：一侧足跟着地至对侧足趾离地前双腿与地面接触的时期。
每一个步行周期中，有两个双支撑相，即负荷反响期和站立末期。
〔二〕步行周期分期1．首次着地指足跟或足底的其他部位第一次与地面接触的瞬间，此时骨盆旋前5度，髋关节屈曲30度，膝和踝关节中立位。
正常人首次着地方式为足跟着地，病理步态时表现各异：脑瘫患儿可出现脚掌着地，脚后跟疼痛患者可见足底外侧缘或内侧缘着地。
2．负荷反响期〔承重期〕――双支撑期指足跟着地后至足底与地面全面接触的一段时间，即一侧足跟着地后至对侧足趾离地。
此时，膝关节屈曲到达站立相的最大值。
3．站立中期指从对侧下肢离地至躯干位于支撑腿正上方时。
4．站立末期指从支撑腿足跟离地到对侧下肢足跟着地。
5．迈步前期――双支撑期指从对侧下肢足跟着地到支撑腿足趾离地之前的一段时间。
6．迈步初期从支撑腿离地至该侧膝关节到达最大屈曲时。
7．迈步中期从膝关节最大屈曲摆动到小退与地面垂直时。
8．迈步末期指与地面垂直的小腿向前摆动至该侧足跟再次着地之前。
三、时空参数〔一〕步频与步速1．步频cadence〔步数/min〕单位时间内行走的步数。
步态分析
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heel off，HO terminal stance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toe off，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，ACCinitial swing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，DEC terminal swing（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。
第三章步态分析
2. RLA八分法 是由美国加州Rancho Los Amigos康复医院的步态分析实验室提出的。它在 传统步态时相分期的基础上，利用步态分析棍图处
理技术全面、系统阐述了视觉观察分析技术，如在
一个步行周期中求出八个典型动作姿位点，即支撑
前期（initial contact）、支撑初期（loading response）、支撑中期（midstance）、支撑末 期（terminal stance）、摆动前期 （preswing）、摆动初期（initial swing）、摆 动中期（midswing）、摆动末期（terminal）， 如图。与传统的步态分析方法相比，它具有以下特
跨栏步态： 胫前肌无力 足下垂 防止足趾拖地
中枢神经系统损伤步态
偏瘫步态 帕金森步态 小脑性共济失调步态 剪刀步 关节挛缩步态
偏瘫步态
患侧为尖足步态并画圈， 跳跃步行，头部交替向 前方探出，称为鸡样步 态或鸽样步态。
帕金森步态
步态短而快，阵发 性加速，不能随意 立停或转向，行走 时缺乏手臂摆动动 作，称慌张步态。
患者自诉：吃饭需要家人喂食，洗澡完全需要家人帮助，洗脸、梳头 能自己完成，穿衣服需要家人协助，大小便正常，上厕所需要家人帮助 脱提裤子，能缓步行走，不需要坐轮椅，不会上下楼梯。能侧捏及松开 拇指，坐位可屈膝90度。
请根据患者病情，分别做日常生活能力的Barthel指数评定和中枢性 瘫痪的Brunnstrom分级，并描述患者的异常姿势、异常运动模式、异 常步态，最后写出我们应该在哪些方面对患者进行康复护理。
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。
步态分析
患侧肩关节下降、骨盆抬高，下肢向外划圈， “划圈步态”。
剪刀步态：
膝关节始终屈曲 体前倾，足前部着地行走并呈剪刀步
或交叉步 支撑相延长，摆动相缩短 不稳定的疲劳步态
帕金森病步态：
表现为双侧性运动控制障碍和功能障碍
以面部、躯干、四肢肌肉运动缺乏、僵硬为 特征；
双支撑期时间延长；行走时体前倾、髋膝关 节轻度屈曲、关节ROM减小，踝关节摆动相 时无跖屈，足擦地，步伐细小、快速；上肢 几乎无摆动；
髋关节：支撑相时：躯干向患侧过度倾斜； 摆动相：患处轻度屈曲、外展、外旋；患肢 尽量避免足跟着地。
膝关节：在整个行走周期中以轻度屈曲膝关 节为特征；避免足跟着地而以足尖着地。
踝关节：患侧跨步长↓，正常的足跟-足尖 运动模式消失。
2、肌无力：
对步态的影响主要见于步行周期不同 阶段中肌肉的等张性收缩活动中；
和摆动相（swing phase）两个阶段。
支撑相约占步行周期的60%，摆动相约 占40%；
支撑相与摆动相的时间比例与步行速 度有关。
双支撑相：步行中双足落地的时相； 每个步行周期包含两个双支撑相，
各占10%； 双支撑相的长短与步行速度有关。
单支撑相：一条腿与地面接触，即对 侧的摆动相；
同一标记物被两台以上的检测仪同时获取时， 即可进行三维图象重建和分析。
输出结果包括：数字化重建的三维步态、各 关节三维角度变化、速率和时相。关节标记 物一般置放于需要观察的关节或重力中心。
常见病理步态的原因及表现
1、疼痛：
患者会尽量减少活动→关节活动能力 下降、关节固定→疼痛进一步加剧；
疼痛步态的特征：跨步长↓、步速↓、 支撑相时间↓。
背面：臀中肌步态 侧面：脊柱伸屈运动，髋、膝、踝的伸
剪刀步态：
膝关节始终屈曲 体前倾，足前部着地行走并呈剪刀步
或交叉步 支撑相延长，摆动相缩短 不稳定的疲劳步态
帕金森病步态：
表现为双侧性运动控制障碍和功能障碍
以面部、躯干、四肢肌肉运动缺乏、僵硬为 特征；
双支撑期时间延长；行走时体前倾、髋膝关 节轻度屈曲、关节ROM减小，踝关节摆动相 时无跖屈，足擦地，步伐细小、快速；上肢 几乎无摆动；
髋关节：支撑相时：躯干向患侧过度倾斜； 摆动相：患处轻度屈曲、外展、外旋；患肢 尽量避免足跟着地。
膝关节：在整个行走周期中以轻度屈曲膝关 节为特征；避免足跟着地而以足尖着地。
踝关节：患侧跨步长↓，正常的足跟-足尖 运动模式消失。
2、肌无力：
对步态的影响主要见于步行周期不同 阶段中肌肉的等张性收缩活动中；
和摆动相（swing phase）两个阶段。
支撑相约占步行周期的60%，摆动相约 占40%；
支撑相与摆动相的时间比例与步行速 度有关。
双支撑相：步行中双足落地的时相； 每个步行周期包含两个双支撑相，
各占10%； 双支撑相的长短与步行速度有关。
单支撑相：一条腿与地面接触，即对 侧的摆动相；
同一标记物被两台以上的检测仪同时获取时， 即可进行三维图象重建和分析。
输出结果包括：数字化重建的三维步态、各 关节三维角度变化、速率和时相。关节标记 物一般置放于需要观察的关节或重力中心。
常见病理步态的原因及表现
1、疼痛：
患者会尽量减少活动→关节活动能力 下降、关节固定→疼痛进一步加剧；
疼痛步态的特征：跨步长↓、步速↓、 支撑相时间↓。
背面：臀中肌步态 侧面：脊柱伸屈运动，髋、膝、踝的伸
步态分析
步态分析1：在康复医疗中对人体步行功能作客观、定量的评定称为步态分析。
步态分析是康复评定的重要组成部分。
进行步态分析，可以揭示肢体有无残疾、确定步态异常的性质和程度，为进行行走功能评定和矫治异常步态提供必要的依据。
通过步态分析和检查，也有助于下肢神经肌肉、关节疾患的诊断、观察康复医疗措施的效果。
一、正常步行周期正常行走时，从一侧腿迈步向前、足跟着地开始到该腿足跟重新着地为止的时期为一个步行周期。
每一个步行周期都要经历站立相（stance phase）和摆动相（swing phase）两个阶段。
1. 站立相：占整个步行周期的60％左右，它又分为几个阶段：⑴全足放平、足跟着地（0％－15%）⑵足跟离地（至30％处）⑶屈髋、屈膝（从30％－45％处）⑷足趾离地（至60%处）2. 摆动期：占整个步行周期的40％，包括：⑴足趾离开地面⑵足背屈足趾悬空加速摆动⑶腿摆动减速由于行走时一腿足趾离地之前，另一腿足跟已经着地，因此存在双足同时接触地面的瞬间，称为双腿支撑期，该期在每个步行周期中出现两次，每次约占整个周期的11%左右。
二、正确步行的姿态1. 躯干必须保持正直，不向左右歪和前后仰。
2. 髋关节只作伸屈运动，不作外展内收。
3. 足尖指向前方，重力由足跟转移到足趾。
4. 当身体重心落在一腿时，该腿膝关节必须完全伸直，当重心转移到另一腿时，膝关节屈曲。
5. 步幅均匀，两腿距离大致相等。
6. 步速中等、规律，一般速度时，每分钟约走80－100步。
正确的步态主要靠骨骼结构和各部分肌肉紧张度来维持。
中枢神经系统功能在其中起着相当重要的作用。
当骨骼、肌肉或神经病损时，步态就发生异常。
三、步态分析的方法在全面客观地进行步态分析的时候，首先要注意运动的平衡性和对称性。
步态分析一般分为临床观察法和定量分析法两种。
㈠临床观察法包括：1. 目测法：由医务人员通过目测，观察病人行走过程，然后根据一定观察项目逐项评价的结果，作出步态分析结论。
步态及步态分析
MiniSun
步态分析
Gait analysis
GCG 2019-11
目录
CONTENTS
1 步态和步态分析 2 步态测量参数 3 常用分析仪器
第一部分
步态和步态分析
步态（gait）和步态分析（gait analysis）
步态（gait）是指人体步行时的姿态和行为特征，人体 通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动，使身体沿着 一定方向移动的过程。
7.适应面广，适合从儿童到成年人的步行、快跑及跳
跃等的测量。
8.要求足够的测量量程及灵敏度，良好的线性、较少
滞后效应、较高的采样率、空间分辨率、压力分辨率
及信噪比等，此外还要求重复性好,性能稳定。
9.对受试者行动障碍较少，接近自然运动状态。
A 研究目标
关键词
能量消 耗
同 步
自然状态 下行走
步态
身体活动 状态
髂腰肌
◼支撑相中期开始至足趾离地前离心性收缩对抗 伸髋 ◼第二次收缩始于摆动相初期
小腿三头肌 ◼踝关节负重并固定时使膝关节被动伸直 ◼足离地蹬地达高峰
臀大肌
◼收缩活动始于摆动相末期 ◼负重期即足底与地面接触时达高峰 ◼稳定骨盆，防止躯干前倾，负重期髋处于伸展位
胫前肌
◼足跟着地时胫前肌离心性收缩以控制踝关节曲度 •足放平时足前部拍击地面 ◼足趾离地时控制或减少踝关节曲度 •足趾离地时使足廓清地面顺利完成
步态：运动学和动力学参数
在自由环境中、自由 活动状态下连续测试
室内环境
室外生活环境
常用步态参数, 如： 步长、跨步长、步频、速度、踢地次数、稳定性、
流畅性、对称性、协调功能、上下楼功能、脚离地 角度、大腿摆动功、大腿抽动加速度(G)、地面冲击 力(G)、落脚强度、单脚支撑时间/双脚支撑时间、 单步时间、跨步时间等。
步态分析
Gait analysis
GCG 2019-11
目录
CONTENTS
1 步态和步态分析 2 步态测量参数 3 常用分析仪器
第一部分
步态和步态分析
步态（gait）和步态分析（gait analysis）
步态（gait）是指人体步行时的姿态和行为特征，人体 通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动，使身体沿着 一定方向移动的过程。
7.适应面广，适合从儿童到成年人的步行、快跑及跳
跃等的测量。
8.要求足够的测量量程及灵敏度，良好的线性、较少
滞后效应、较高的采样率、空间分辨率、压力分辨率
及信噪比等，此外还要求重复性好,性能稳定。
9.对受试者行动障碍较少，接近自然运动状态。
A 研究目标
关键词
能量消 耗
同 步
自然状态 下行走
步态
身体活动 状态
髂腰肌
◼支撑相中期开始至足趾离地前离心性收缩对抗 伸髋 ◼第二次收缩始于摆动相初期
小腿三头肌 ◼踝关节负重并固定时使膝关节被动伸直 ◼足离地蹬地达高峰
臀大肌
◼收缩活动始于摆动相末期 ◼负重期即足底与地面接触时达高峰 ◼稳定骨盆，防止躯干前倾，负重期髋处于伸展位
胫前肌
◼足跟着地时胫前肌离心性收缩以控制踝关节曲度 •足放平时足前部拍击地面 ◼足趾离地时控制或减少踝关节曲度 •足趾离地时使足廓清地面顺利完成
步态：运动学和动力学参数
在自由环境中、自由 活动状态下连续测试
室内环境
室外生活环境
常用步态参数, 如： 步长、跨步长、步频、速度、踢地次数、稳定性、
流畅性、对称性、协调功能、上下楼功能、脚离地 角度、大腿摆动功、大腿抽动加速度(G)、地面冲击 力(G)、落脚强度、单脚支撑时间/双脚支撑时间、 单步时间、跨步时间等。
常见步态及其原因分析
常见步态及其原因分析步态是人体行走时身体的姿势和动作，包括脚的着地方式、支撑期、摆动期等。
常见的步态有正常步态、跛行、瘸行等，每种步态都可以通过观察和分析来推断患者的疾病或损伤。
以下是对常见步态及其原因的分析。
一、正常步态正常步态是人体正常行走时的姿势和动作，包括站立位、初步起步、支撑期、摆动期和停止等。
一般来说，正常步态的特征是身体平衡、步伐稳定、脚部接触地面的能力良好。
二、跛行跛行是由于下肢某一部位受伤或功能障碍造成的步态异常。
常见的跛行类型有跛行、单腿跛行和双腿跛行。
1. 跛行跛行是一种由于下肢行走功能障碍而出现的步态异常。
跛行的原因有许多，常见的原因包括下肢骨折、髋关节疾病、脊髓损伤等。
跛行的表现为步态不稳、行走时较长的时间花在支撑期上，另一条腿在摆动期时有明显抬高，并且行走时常常有疼痛感。
2. 单腿跛行单腿跛行是由于一侧下肢功能障碍造成的步态异常。
原因常见于腿部骨折、关节炎、脚踝损伤等。
单腿跛行的表现为一个腿在行走时无法正常承重，走路时会产生明显的摇晃感，而另一条腿则需用力抬高。
3. 双腿跛行双腿跛行是由于两侧下肢功能障碍造成的步态异常。
导致双腿跛行的原因有多种，如双下肢麻痹、肌无力等。
双腿跛行的表现为行走时脚踝无法灵活前后活动，步子比较短小，步态不稳定。
三、瘸行瘸行是由于躯干或上肢功能障碍造成的步态异常。
常见的瘸行类型有躯干瘸行、手指瘸行等。
1. 躯干瘸行躯干瘸行是由于躯干功能障碍导致行走时出现的步态异常。
躯干瘸行的原因多为中枢神经系统疾病或损伤，如脑卒中、脊柱骨折等。
躯干瘸行的表现为行走时上半身微微向一侧倾斜，步态异常。
2. 手指瘸行手指瘸行是由于手指功能障碍造成的步态异常。
手指瘸行的原因常见于手指骨折、关节炎等。
手指瘸行的表现为行走时手指无法正常弯曲或伸直，导致手部姿势异常。
步态异常可以通过观察和分析来推断患者的疾病或损伤，有助于医生对病情的判断和诊断。
因此，对步态异常的分析和研究对于医学领域具有重要的意义。
步态分析.
氧价是步态分析中常用的能量分析的指标，可以定量 评估运动中的能量消耗。
三
步态分析方法
临床定性分析
步态的定性分析是由康复医师或治疗师用肉眼观察 患者的行走过程，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做出结论，因其不需要昂贵 的设备、没有复杂的数据分析，所以是目前最常用的评 定手段。
• 随身体前倾为维持平衡可出现被动屈膝
– 踝关节：背伸10°——中间位
• 踝跖屈肌向心性收缩导致身体前冲
一、步行周期
摆动相亦称迈步相，是指在步行中足始终与地 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。
摆动相单位为秒，一般占一个步行周期的40%。
摆动相下肢个关节的变化
部位
– 膝关节：屈15°——0°
• 股四头肌向心性收缩以伸膝
– 踝关节：背伸15°——背伸10° （趾屈5°）
• 踝跖屈肌向心性收缩抑制踝背伸
• 支撑末期即支撑足跟离地，对侧 足跟未着地
• 关节：
– 髋关节：中间位——过伸10°
• 躯干前倾导致被动伸髋，髂腰肌离心性 收缩使伸髋减速
– 膝关节：完全伸直
主要内容：
1概
述
2步 态 参 数
3 步态分析方法
4 常见异常步态的评定
一
概述
一、基本概念
步行指通过双脚的交互动作移动身体，是人类的 基本功能，也是人类区别于其他动物的特征性活动之 一。步行的基本功能是从某一地方安全、有效的移动 到另一地方。
步态是指人行走时的姿态，即步行的行为特征。 步态是人体结构与功能、运动调节系统、行为及心理 活动在行走时的外在表现。
摆动前期
摆动初期
摆动中期
摆动末期
三
步态分析方法
临床定性分析
步态的定性分析是由康复医师或治疗师用肉眼观察 患者的行走过程，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做出结论，因其不需要昂贵 的设备、没有复杂的数据分析，所以是目前最常用的评 定手段。
• 随身体前倾为维持平衡可出现被动屈膝
– 踝关节：背伸10°——中间位
• 踝跖屈肌向心性收缩导致身体前冲
一、步行周期
摆动相亦称迈步相，是指在步行中足始终与地 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。
摆动相单位为秒，一般占一个步行周期的40%。
摆动相下肢个关节的变化
部位
– 膝关节：屈15°——0°
• 股四头肌向心性收缩以伸膝
– 踝关节：背伸15°——背伸10° （趾屈5°）
• 踝跖屈肌向心性收缩抑制踝背伸
• 支撑末期即支撑足跟离地，对侧 足跟未着地
• 关节：
– 髋关节：中间位——过伸10°
• 躯干前倾导致被动伸髋，髂腰肌离心性 收缩使伸髋减速
– 膝关节：完全伸直
主要内容：
1概
述
2步 态 参 数
3 步态分析方法
4 常见异常步态的评定
一
概述
一、基本概念
步行指通过双脚的交互动作移动身体，是人类的 基本功能，也是人类区别于其他动物的特征性活动之 一。步行的基本功能是从某一地方安全、有效的移动 到另一地方。
步态是指人行走时的姿态，即步行的行为特征。 步态是人体结构与功能、运动调节系统、行为及心理 活动在行走时的外在表现。
摆动前期
摆动初期
摆动中期
摆动末期
步态分析
步态分析步态分析是一种通过观察和研究人体行走姿态的科学方法。
在这个领域，研究人员通过观察和分析步态特征，可以获得有关一个人健康状况、运动能力和运动损伤等信息。
步态分析可以应用于医学、运动科学、安全监控等领域，为人们的生活提供帮助和支持。
步态分析主要研究人体行走时的各种参数和特征，例如步幅、步频、步态节奏等。
通过观察和分析这些参数，可以得出一个人的步态特征和步态模式。
步态分析技术主要包括传感器技术、图像分析技术和模式识别技术等。
在传感器技术方面，步态分析使用各种传感器来获取人体运动的数据。
例如，加速度计可以测量人体的加速度和运动方向，陀螺仪可以测量人体的旋转和转动。
通过这些传感器，可以获得人体行走时的加速度、角速度和其他运动参数，从而进行步态分析。
在图像分析技术方面，步态分析使用摄像机和图像处理算法来获取人体行走的图像数据。
通过分析这些图像数据，可以得出一个人的步态特征。
例如，可以分析人体的关节角度、肢体运动轨迹等。
通过这些图像分析技术，可以得到人体行走时的姿势和动作，从而进行步态分析。
在模式识别技术方面，步态分析使用机器学习和模式识别算法来识别和分类不同的步态模式。
通过训练一个模型，可以将不同的步态特征和步态模式区分开来，从而判断一个人的步态是否正常或异常。
这种模式识别技术可以帮助医生诊断和监测患者的步态问题，也可以帮助运动科学家研究和改进人体运动和训练方法。
步态分析在医学领域具有广泛的应用。
例如，在运动康复中，通过分析患者的步态特征，可以评估患者的康复进展和治疗效果。
在神经科学中，步态分析可以帮助研究人体运动控制和运动障碍的机制。
在老年保健中，步态分析可以用来评估老年人的运动功能和生活质量。
此外，步态分析还可以应用于运动训练、运动损伤预防和犯罪侦查等领域。
总之，步态分析是一种研究人体行走姿态的科学方法，通过观察和分析步态特征，可以获得有关一个人健康状况、运动能力和运动损伤等信息。
步态分析可以应用于医学、运动科学、安全监控等领域，为人们的生活提供帮助和支持。
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步态分析1概述人类的步行是一个复杂的过程,它的根本目的是从一处安全有效地转移到另一处。
步行(walking)是指通过双脚的交互动作移行机体的人类特征性活动。
步行需要全身肌肉的参与,包括人体重心移位,骨盆倾斜旋转,髋、膝、踝关节伸屈及内外旋展等,使人体位移的一种复杂的随意运动[1]。
步态则是人类步行的行为特征,涉及行为习惯、职业、教育、年龄及性别等因素,也受到多种疾病的影响[2]。
由于人类个体之间的内在差异,每个人的步态模式都是独特的。
然而,由于每个人都有基本相同的解剖和生理结构,所以健康人的步行是在一系列相似的过程中完成的[3]。
在这种周期性的和高度自动化的运动模式中,包含有躯体和四肢有节律的动态变化,在连续的步行过程中,各个步态周期之间的差异是非常细微的[4]。
行走是人体日常生活中重复最多的一种整体性运动。
直立行走运动是人类长期进化的结果。
现代测量技术的发展使我们有可能对人类行走时身体各部分,特别是下肢的运动和受力情况进行动态的数量化分析,这项工作逐渐发展为生物力学的一个特殊分支,并被定名为步态分析(gait analysis)。
步态分析就是研究步行规律的检查方法,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,从而指导康复评估和治疗,也有助于临床诊断、疗效评定及损伤机制的研究等[2]。
同时,步态分析也是一种对人体行走方式进行客观记录并对步行功能进行系统评价的有效手段,是康复评定的重要组成部分。
在临床工作中,对患有神经系统或骨骼肌肉系统疾病而可能影响行走能力的患者需要进行步态分析,以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[5]。
2正常及异常步态模式2.1正常步态所谓正常步态是指当一个健康成人用自我感觉最自然、最舒坦的姿态行进时的步态,它具有如下3个特点[6]:身体平稳、步长适当、耗能最少。
正常步态需要中枢神经系统、周围神经系统及骨骼肌肉的动态整合,是通过骨盆、髋关节、膝关节、踝关节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[7]。
正常步态应该是髋关节、膝关节、踝关节的灵活运动,身体良好的平衡能力以及头、躯干、四肢协调、流畅的配合运动[8]。
正常步态很流畅的原因就是将重心最小限度地定位于骨盆,加上适宜的关节运动和适宜的力量,如果不能保证这些,则会导致异常步态的产生。
2.2步态周期从一侧足跟接地起到同侧足跟再次接地止称为一个步行周期,由支撑相和摆动相构成[9]。
支撑相是指脚与地面相接的时期,包括足跟接地、足掌接地、支撑中期、足跟离地、足趾离地5个时段;摆动相为脚离开地面的时期,由加速期、摆动中期、减速期这3期构成。
在一个正常的步行周期中,支撑相占60%,其中大约有10%为双支撑相,摆动相占40%。
这些百分比是通过正常人以较舒适的速度步行时测得的,随着步行速度的变化,这些百分比会发生很大的变化。
加快步行速度会延长单支撑相的时间,而缩短双支撑相的时间[10]。
步行时身体重心做上下约5°的移动,骨盆做幅度8°左右的前后旋转。
正常步态的维持,应为髋关节前屈30°,后伸10°;膝关节充分伸展,屈曲60°;踝关节跖屈20°,背伸15°左右[11]。
2.3异常病理步态临床上较多涉及康复介入的中枢神经系统病理步态主要包括中枢神经受损(脑卒中)所致的异常步态(偏瘫步态)[12];大脑弥漫性损害(脑性瘫痪)所致的异常步态(如脑瘫所致的剪刀步态或舞蹈步态等)[13];小脑损害或疾患所致异常步态(“鸭子”步态)[14]及基底神经核疾患所致异常步态(如帕金森病患者的前冲步态)[15]等。
周围神经损伤(特定肌群丧失神经支配)所致异常步态在临床也较多见,如臀大肌步态、臀中肌步态、股四头肌步态、胫前肌步态以及腓肠肌和比目鱼肌无力步态等[16]。
但以上病理步态的临床诊断主要依靠其原发病史、临床表现及肉眼检测而确定,因此对于患者在行进过程中出现的步态异常尚缺乏定量和精确的分析,在协助临床诊断和治疗方面也很难提出有针对性的诊疗方案。
3步态分析的分类及方法步态分析是利用力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走的功能进行对比分析的一种生物力学研究方法[17]。
步态分析可分为定性法(目测分析法)和定量法(仪器分析法)两种。
3.1定性分析临床医生通常进行的是目测步态分析,即由医务人员通过目测的方法观察病人的行走过程,然后根据所得印象或按照一定观察项目逐项评价的结果,凭借其丰富的临床经验得出初步分析结论[18]。
目测法只能定性,不能定量。
观察时需从侧、前、后3个方向分别观察患者行走时各关节、肌肉、骨盆的运动情况及全身姿势的协调性状况[19]。
这种类型的步态分析无法提供量化信息,并且由于人类步行的速度和复杂化等原因,有很多局限性。
如果是在病理步态下产生的差异或代偿,情况将更加复杂。
因此,在步态训练的前、中、后还可采用直接或间接(录像)观察法,详细观察患者在行走时身体各个部分的变化[20],如头是否抬起;颈是否居中;患侧肩带是否下压、肩胛骨是否后缩或前伸;躯干是否痉挛、向患侧扭曲或向健侧倾斜;患侧骨盆是否上提、后突、向前或向后旋转;髋、膝、踝线性排列是否正常;患侧下肢负重及重心转移的情况;下肢伸肌、外展肌群肌张力增高及屈髋、屈膝、踝背屈的程度;双臂摆动的幅度;步长、步宽及步速;膝关节的控制能力;足的内翻和外翻;整体运动的对称性和协调性等[21]。
3.2定量分析步态的定量分析在国内已逐步应用于临床及科研,为客观评定提供了一种精确有效的手段;可对步态分析的基础参数(步速、步频、步长)、时相与周期、站立相力矩及下肢关节角度等多种步态指标进行定量分析,指导步态训练。
3.2.1运动学(kinematics)分析运动学分析是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法,主要包括:步行整体时间与空间测定和肢体节段性运动方向测定。
足落地的时间、空间类型是整合的步行运动的结束。
在站立相和摆动相的时空连续性过程中,可测定基本变量来描述步态。
这些数据可通过测量足触地时的间距和时间来获得,如使用墨水和纸、足开关及一些更加复杂的技术系统等[22]。
目前多采用节段性运动测定,即针对特定关节或运动中心的三维动态分析。
获得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。
常用的分析方式有:①同步摄像分析。
在4～8 m的步行通道周围设置2～6台摄像机,同时记录受试者步行图像,并采用同步慢放的方式,将受试者的动作分解观察和分析。
②三维数字化分析。
通过2～6台检测仪(数字化检测仪或特殊摄像机)连续获取受试者步行时关节标记物的信号,通过计算机转换为数字信号,分析受试者的三维运动特征[23]。
同一标记物被两台以上的检测仪同时获取时,即可进行三维图象重建和分析。
输出结果包括:数字化重建的三维步态、各关节三维角度变化、速率和时相。
关节标记物一般置放于需要观察的关节或重力中心。
③关节角度计分析。
采用特制的关节角度计固定于被测关节,记录关节活动的角度改变,转换为数字信号并用计算机重建步态[24]。
优点是操作比较简便,特别是对上肢的检查十分方便;缺点是难以准确记录躯体的旋转及倾斜活动等。
3.2.2动力学(kinetics)分析动力学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。
反应力(反作用力)可以按时间标示,也可以根据步长时间的百分比标示其垂直成分[25]。
动力学分析(kinetic analysis)系统的主要设备是三维测力板(Kistler,AMTI)。
测力板由对称分布在力板四角的传感器组成,可以实时反映步行时垂直、水平和侧向作用力。
与运动学数据结合可以求出运动功量(power)[26]。
3.2.3时间/空间参数分析(time-spatial parameter analysis) 步态的时/空参数主要包括步长、步幅、步速、步频、步宽、足偏角、步行周期等。
过去需要使用足开关,甚至足印法进行测量,十分耗时而且不精确。
现在可以使用有10万个压力感受器的电子步态垫(gait mat),外观恰似普通的地毯。
患者走过之后就可以立即把上述数据以图形和数据的方式显示和打印,设备可以手提携带,成为临床步态分析十分实用的工具[27]。
3.2.4动态肌电图(dynamic electromyography)动态肌电图是步态分析非常重要的组成部分,用于检测步行时肌肉活动与步态的关系。
表浅肌肉一般采用表面电极,置放于与相邻肌肉距离最远并且接近肌腹的部位,深部肌肉可以采用植入式线电极[26]。
由于神经疾病患者步态分析的发展,临床对于明确导致步行障碍的关键神经肌肉的需求日益提高;因此,动态肌电图的诊断价值也随之越来越突出。
3.2.5能量利用率(energy utility)测定能量利用率的测定主要是通过心率、氧耗、氧损失来求得。
在正常情况下,合适的步行速度可以使单位距离的能量消耗减小到最低。
步行周期的运动学要求身体重心在水平和垂直方向的移动均减小到最低,即最佳能量消耗的运动[28]。
步行时,既由于身体各节段的移动而消耗动能,又可因关节韧带和肌肉的牵拉以及重心的转移而产生势能;步行时产生的势能有大约50%可以被再利用。
心率已成为评定正常儿童和脑瘫儿童能量消耗的指标。
有研究表明,以正常步态行进时,在接近最大心率之前,心率和氧耗呈线性关系。
氧耗信息可用修订的Douglas袋技术或与病人同步行走的车载气体自动分析系统收集[29]。
4研究进展及临床应用步态分析最早期和最简易的检测方法之一便是足印法。
即在被检测者的足底涂上墨汁,在步行通道(一般为4～6 m)铺上白纸;嘱受试者走过白纸,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[30]。
足印法可获得的参数包括步长、步长时间、跨步长、步行周期、步频、步速及步宽等。
足印法等目测手段在具有其方便实用等优点的同时,也存在着诸如准确性差及精确性不足的缺陷,这都是需要加以改进和替换的方面。
4.1国内外研究概况随着现代步态分析技术的日臻完善和提高,目测分析的方法已逐渐被高新的电子技术所取代,现在多采用足开关或电子步态垫来测定步态的时空参数。
不过,迄今为止,测试的精确性及可靠性最高的步态分析设备则首推已在国外广泛应用的三维步态分析系统。
定量步态分析研究始于19世纪末,20世纪70年代以后发展较快,80年代以后逐渐转向三维运动学研究。
三维步态分析系统的广泛应用,可以弥补目测法所得结果的准确性及可靠性差等不足,对临床治疗具有很大的指导价值[31]。