步态分析及步行训练,中国康复研究中心PT科苏国栋,步行与自然步态,步态是人类步行的行为特征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正常步行并不需要思考，然而步行的控制十分复杂，包括中枢命令，身体平衡和协调控制，涉及足、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，从而协助康复评估和治疗，也有助于协助临床诊断、疗效评估、机理研究等自然步态 1、步行的基本功能 从某一地方安全、有效地移动到另一地方 2、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) 最佳能量消耗或最省力的步行姿态 3、自然步态的生物力学因素 (1) 具备控制肢体前向运动的肌力或机械能 (2) 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 (3) 支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度，以及充分的支撑面 (4) 摆动相有足够的推进力和合理的足触地姿势控制步态的运动学特征,1.人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。
直线运动时该中心是身体上下和左右摆动度最小的部位2. 廓清机制指步行摆动相下肢适当离开地面，以保证肢体向前行进，包括摆动相早期-中期髖关节屈曲，摆动相早期膝关节屈曲，摆动相中-后期踝关节背屈骨盆稳定性参与廓清机制支撑相的影响包括：支撑中期踝蹠屈控制(防止胫骨过分前向行进)，中期至末期膝关节伸展和末期足跟抬起(踝蹠屈)身体重心摆动包括,① 骨盆前后倾斜 摆动侧的髖关节前向速度高于支撑侧， 造成骨盆前倾② 骨盆左右倾斜 摆动侧骨盆平面低于支撑侧③ 骨盆侧移 支撑相骨盆向支撑腿的方向侧移④ 纵向摆动 重力中心在单支撑相时最高，双支撑相 时最低上下摆动8~10 cm⑤ 膝关节支撑相早期屈曲 支撑侧膝关节屈曲15°⑥ 体重转移 支撑侧早期在蹠屈肌的作用下体重由足跟转移到 全足⑦ 膝关节支撑相晚期屈曲 支撑侧膝关节屈曲30~40°⑧ 步行时减少重心摆动是降低能耗的关键临床步态分析方法－运动学分析,时间/空间参数测定（1）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4~6 m）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 获得的参数包括： ①步长(Step length)指一足着地至对侧足着地的平均距离国内也有称之为步幅 ②步长时间(step time)指一足着地至对侧足着地的平均时间 ③步幅(Stride length)指一足着地至同一足再次着地的距离，也有称为跨步长 ④步行周期(cycle time)指平均步幅时间(stride time)，相当于支撑相与摆动相之和 ⑤步频 (cadence)指平均步数（步/min），步频=60(s) ÷步长平均时间(s)由于步长时间两足不同，所以一般取其均值有人按左右步长单独计算步频，以表示两侧步长的差异 ⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期 ⑦步宽(walking base)：也称之为支撑基础(supporting base)，指两脚跟中心点或重力点之间的水平距离，也有采用两足内侧缘或外侧缘之间的最短水平距离。
左右足分别计算 ⑧足偏角(toe out angle)指足中心线与同侧步行直线之间的夹角左右足分别计算 2）足开关 足开关是一种微型的电子开关，装置在类似于鞋垫形状的测定板内，分别置放于前脚掌（掌开关）和脚跟（跟开关）电子开关由足跟触地首先触发跟开关，前脚掌触地时触发掌开关，脚跟离地时关闭跟开关，脚尖离地时关闭掌开关这是最常用的时间定位标志 获得下列资料： ①第一双支撑相，跟开关触发至掌开关触发的时间 ②单足支撑相，跟开关与掌开关同时触发的时间 ③第二双支撑相，跟开关关闭和掌开关关闭之间的时间 ④摆动相，掌开关关闭至下次跟开关触发的时间 ⑤各时相在步行周期的比例3）电子步态垫 电子步态垫是足印法和足开关的结合，其长度为3~4 m，有10,000个压感电阻均匀分布在垫下受试者通过该垫时，足底的压力直接被监测，并转换为数字信号，通过计算机立即求出上述所有参数临床步态分析方法－运动学分析,临床步态分析方法－运动学分析,节段性运动测定——节段性运动测定是指步行时特定关节或运动中心的三维动态分析，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。
常用的分析方式有：（1）同步摄像分析 在4~8米的步行通道的周围设置2~6台摄像机，同时记录受试者步行图象，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优点是操作简便，特别是上肢检查十分方便；缺点是难以正确记录旋转和倾斜活动步态的动力学特征,步态的动力学特征与步行速度有关临床步态分析一般采用自然步行速度，即受试者最舒服和能量使用效率最高的步行方式： (1)垂直重力 垂直重力呈双峰型，即首次触地时身体GRF超过体重，表现为第一次高峰；在身体重心越过重力线时，体重向对侧下肢转移，至对侧下肢首次触地并进入承重期时GRF降低到最低点；然后由于蹬离的反作用力，GRF增加，一般与承重期的应力相似；在足离地时压力降低到零，进入摆动相。
在下肢承重能力降低时，可以通过减慢步行速度，以减轻关节承重，此时GRF的双高峰曲线消失，表现为与体重一致的单峰波形 (2)剪力 垂直剪力在首次触地时向前，越过重心线时剪力向后表现为前后反向的尖峰图形左右（内外）剪力形态相似，但是幅度较小 (3)力矩 力矩是机体外力与内力作用的综合，是动力学与运动学的结合，受肌肉力量、关节稳定度和运动方向的影响正常步态步行周期,支撑相 (60%)摆动相 (40%),,早期,中期,末期,,早期,中期,末期,注：步行周期和时相与步行速度关系密切，在分析时必须加以考虑早期(early stance) 正常步速时大约为步行周期的10%-12%①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的动作参与的肌肉包正常步态步行周期括胫前肌、臀大肌、腘绳肌首次触地异常是早期造成支撑相异常的最常见原因之一②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③双支撑相 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。
双支撑相是步行周期中最稳定的时期双支撑相的时间与步行速度成反比双支撑相时间延长，使步行速度越慢，步行越稳定；而双支撑相时间缩短，使步行速度加快，但步行越不稳定；到跑步时双支撑相消失，表现为双足腾空患者步行障碍时往往首先出现的异常就是双支撑相时间延长，步行速度减慢，以增加步行的稳定性④地面反作用力（GRF） 首次触地时的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等于体重患者在下肢承重能力减退时往往通过减慢步行速度以减轻下肢承重负荷 早期,中期(mid stance) 正常步速时大约为步行周期的38%-40% 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，主要功能是保持膝关节稳定，控制胫骨前向惯性运动，为下肢向前推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，保持身体平衡末期(terminal stance) 正常步速时大约为步行周期的10%-12% 指下肢主动加速蹬离(push off)的阶段，开始于足跟 抬起，结束于足离地此阶段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 (toe off)踝关节保持蹠屈，髖关节主动屈曲，参与的肌肉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)早期(initial swing) 正常步速时大约为步行周期的3%-15% 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，参与的肌肉为胫前肌、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，导致步态异常中期(mid swing) 正常步速时大约为步行周期的10% 足廓清仍然是主要任务，参与的肌肉主要为胫前肌，保持踝关节背屈末期(terminal swing) 正常步速时大约为步行周期的15% 主要任务是下肢前向运动减速，准备足着地的姿势，参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌异常步态的分类,支撑相障碍 下肢支撑相的活动属于闭链运动，足、踝、膝、髋、骨盆、躯干、上肢、颈、头均参与步行姿势闭链系统的任何改变都将引起整个运动链的改变，远端承重轴（踝关节）对整体姿态的影响最大 (1) 支撑面异常 足内翻、足外翻、单纯踝内翻和踝内翻伴足内翻、单纯踝外翻和踝外翻伴足外翻、足趾屈曲、拇趾背伸。
(2) 肢体不稳 由于肌力障碍或关节畸形导致支撑相踝过分背屈、膝关节屈曲或过伸、膝内翻或外翻、髋关节内收或屈曲，致使肢体不稳 (3) 躯干不稳 一般为髋、膝、踝关节异常导致的代偿性改变摆动相障碍 摆动相属于开链运动，各关节可以有相对孤立的姿势改变，但是往往引起对侧支撑相下肢姿态发生代偿性改变；近端轴（髋关节）的影响最大 (1) 肢体廓清障碍 垂足、膝僵硬、髋关节屈曲受限、髋关节内收受限 (2) 肢体行进障碍 膝僵硬、髋关节屈曲受限或对侧髋关节后伸受限、髋关节内收常见的异常步态,1、足内翻 2、足外翻 3、足下垂 4、足趾卷曲5、拇趾背伸6、膝塌陷7、膝僵直,8、膝过伸 9、膝屈曲 10、髋过屈 11、髋内收过分12、髋屈曲不足 13、单纯肌无力步态,,足内翻,是最常见的病理步态，多见于上运动神经元病变患者，常合并足下垂和足趾卷屈步行时足触地部位主要是足前外侧缘，特别是第五蹠骨基底部，常有承重部位疼痛，导致踝关节不稳，进而影响全身平衡支撑相早期和中期由于踝背屈障碍，导致胫骨前向移动受限，从而促使支撑相末期膝关节过伸，以代偿胫骨前移不足。
由于膝关节过伸，足蹬离力降低，使关节做功显著下降此外髋关节也可发生代偿性屈曲患肢摆动相地面廓清能力降低步态障碍患者纠正足内翻往往是改善步态的第一要素与足内翻畸形相关的肌肉包括：胫前肌、胫后肌、趾长屈肌、腓肠肌、比目鱼肌、拇长伸肌和腓骨长肌其中胫前肌、胫后肌、腓肠肌和比目鱼肌过分活跃较常见，拇长伸肌过度活动也有关联。