步态建模与分析
步态建模与分析
1 步态分析的基本理论与方法
1.１步态研究的意义
行走是我们每个人日常生活的重要组成部分，所以对步态的各方面进行研究显得至关重要。国外很早就在步态方面进行了大量的研究,起源于１７世纪欧洲，延续至今已有近四百年的历程。国内则从1９82年开始戴尅戎等人逐渐接触和研究,在近几年日趋成熟，从内容、方法、结论等多方面都有较大进展。
除医学研究外，许多工程领域都与步态研究密切相关：
1．临床诊断。临床医学上对于病症，特别是运动功能障碍病症的正确诊断及治疗手段都是基于对人体正常与非正常运动充分了解的基础上的，因此关于人体运动参数的检测与分析方法的研究是该领域的必须环节。
２.康复工程。肢体残疾是所有残疾中发生率最高的一种,肢体残疾直接导致的是患者的运动功能障碍。肢体残疾者使用的假肢和矫形器是康复工程领域中两项很具代表性的主要技术，也是将人体运动机理分析的成果进行应用研究的典型范例。
3.人机工程学。人机工程学研究的是人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用。作为人机系统中的两大组成部分之一,人体的各种功能（包括运动功能）和限度是人机工程学的重要研究对象,也是人机工程学研究的基础之一。
４.体育科学。体育科学包括运动医学、运动生理学等与体育运动相关的学科,它们均是以体育运动作为研究对象,通过对人体运动的研究来提高体育运动的水平，减少和避免运动中的意外伤害,治疗运动损伤等。在对很多体育运动(如体操、跳水等)的研究中,运动的协调和身体的平衡是重要的关注方向。
5.仿生机构与仿生制造。自然界的生物经过了漫长的进化，构造了相当完美的生命系统，模仿生命系统来改进现有设计、制造方法和制造系统具有重要的实际意义,生物学与机械工程结合产生了生物机械工程学（biomechanical eｎｇineering)；医学与工程科学结合形成了生物医学工程学(bｉomedｉcal engine ｅrinｇ)[1]。
1.2 人体步态周期
每个人独特的步行方式代表了他如何解决以最小的力量,足够的稳定性和优
美的姿势从一个地方移至另一个地方的问题。
研究表明[2]：对于人体步态影响较大的有六项决定性因素分别是骨盆转动,骨盆倾斜，在足跟着地后屈膝，足和踝的运动,膝关节运动和骨盆的运动。不过只有人体在平面上以正常速度行走时才能被应用。他们在步态周期中的肌肉活动起着动力、震荡吸收和稳定性的作用。
步行，类似于其他身体动作，有五种功能需要，每种需要有一种专门的解剖结构系统所提供。
功能需要与解剖结构系统对应表
需要对应的解剖结构系统
运动来源关节杠杆
需要和意识运动的控制
能量供应动力单元（肌肉）
骨和关节神经系统
运动中枢系统循环系统
需要对应的解剖结构系统
而对于步态的周期划分，在 1 个动作周期中，根据腿部动作的特征，可以分为支撑阶段和摆动阶段。
步行的周期
国内的戴尅戎[3]根据８个转变点将步态周期分为7个期，即(以右下肢为例)
跟着地期、站立中期（此期全足接触地面，身体在右下肢的支撑下不断向前移动)、推离期（右足跟离地至右膝关节开始增加屈曲度）、加速期、摆动前期、摆动中期、摆动后期。
赵吉凤、刘永斌[４]则采用RLＡ步态周期划分法(美加利福尼亚州Rａncｈo Los Amigoｓ步态分析研究室提出的最新步态分期,图1．2）,即将步态分为承重期、支持中期、支持末期、预摆动期、摆动初期、摆动中期、摆动末期七个阶段。
RLA步态周期
赵芳［5]等在周期的划分上，强调了足跟着地和足跟离地时相中老年人的步态的特点和区别,将其划分为:单支撑相、双支撑相、摆动相。指出,老年组单双支撑时相约占周期的67%，中年组约占６３%,在双支撑时相,老年组的双支撑时相约占周期的３5％，中年组约占２6%,二者存在极显著差异。
陆爱云等[6]在步态周期的划分上，也是分为站立相、摆动相、双肢负重相。
铃木键二［7]指出人类步行从一侧足到该侧再次着地为止所用的时间为一步行周期。在一个步行周期中要经过足底着地负重的站立相和足底离地移动的迈步相。
1.3步态的研究指标
1．3.1步态的时空参数
步态时空参数包括:步行的时间参数、步行的空间参数和步行的时-空参数。
步态周期的划分及各时相所占比例是时间参数的指标。正常步态具有稳定性、周期性和节律性、方向性、协调性以及个体差异性，然而，当人们存在疾病时，以上的步态特征将有明显的变化。
步长、步宽、步速、步频(图3．6）作为空间参数的指标被大量选用。为了消除身高对速度和步长的影响,赵芳、陆爱云等采用速度/身高,步长/身高两个参数更准确地反映其变化。
步的周期跨距
时－空参数主要是髋关节、膝关节、踝关节的角度-时间关系(图3．7）。戴尅戎［3］还分析了髋、膝、踝关节在平地常速行走时的角度－角度关系。
髋、膝、踝关节在冠状面、矢状面和水平面角度与时间的关系[30]
1．3．２步态的动力学特征
正常步行时身体的质心沿一复杂的螺旋形曲线向前运动。在矢状面内表现为周期性上下移动，运动轨迹为正弦波,垂直方向上的高度变化幅值约为5 cm。在水平面内表现为左右往复运动,轨迹同样形成正弦波［31］。
足-地接触力通常可按垂直、前后和左右方向做三维记录。行走时足一地接触力在垂直方向上的分力最大,在每个步态周期转折点出现极值,足跟着地时有一极大值，随足部逐渐放平,受力面积逐渐增大,受力减小，足部完全放平时受力达
最小，至足跟离地，足趾登地时出现另一极大值,即在整个步态周期中，垂直方向受力曲线具有典型的对称双峰性质。正常人足一地接触力在水平、前后方向受力较小.且基本对称。
Winter在前人成果的基础上，经过多年潜心研究基本建立了人体行走(走路)的生物力学模型。着地脚在垂直方向上,受力的方向不变,力的大小形似一条“双峰曲线”,虽然两峰值的大小随速度的改变而变化,但在正常行走时两力大小基本相同并占人体重量的1１0％左右。在前后方向上,受力的方向有所改变,在脚着地的前半段与人体运动方向相反，后半段与人体运动方向相同，前后方向两力最大值的大小基本一致并占体重。
的２5%左右。左右方向上力的方向相同,力的大小约占体重的5％。
(ａ）F x(t) (ｂ)Fｙ(ｔ)
(c）Ｆz(ｔ)
步态分析实验中测得的受力曲线[32]
同时，经过相应的计算，可以得到关节力、关节力矩、关节功率、关节运动的速度和加速度等一系列的数据。现有的各种步态分析软件中,这些都是可以直接得到的。从而,为步态分析过程中的各种判断提供依据。
由测力板进行测试后,可以对足部进行分区,一般分为如下九个区域:第一趾(T1)、第二到五趾（T2-５）、第一跖骨头（M1)、第二跖骨头(M2）、第三跖骨头(M3）、第四跖骨头（Ｍ4）、第五跖骨头（Ｍ5)、足跟内侧（ＨM)、足跟外侧（H Ｌ）。
通过测力板或者测力鞋垫只能得到地面反作用力,不能像测力台一样得到力的空间矢量。但是他们可以得到各个不同区域地面反作用力的值。同时,经过相应的计算还可以得到压强,冲量，接触面积，步态中各分段的时间，以及在一个步态周期中的足底的压力中心轨迹。
(a）足底的压力以及中心轨迹线（b）压力的三维图?(c)足底的分区
(ｄ)各区域压强随时间的变化曲线
步态分析实验中由测力板测得数据]
1．3.3步态的肌电信号特征
下肢肌较上肢肌粗大，这与维持直立姿势，支持体重和行走相适应。下肢肌按部位的不同可分为髋肌、大腿肌、小腿肌和足肌四大肌肉群。每个肌肉群中又存在数额不同的几块肌肉。在步行过程中,各关节会根据需要做屈伸运动，关节的屈伸是由不同的肌肉在步态的不同阶段收缩和舒张以及韧带共同作用的结果。其中肌肉的收缩会造成肌电信号的不同。通过肌电信号的采集测试,我们可以得到一个步态周期中各肌肉的活动情况（如表3.2)。
步态周期中各肌肉的活动
注：摘自泽村诚志
从解剖结构我们能知道不同肌肉对于各关节的不同屈伸运动所起到的作用,考虑到一般的实验均采用的是对人无害的表面肌电测试，故在步态的肌电测试中主要选择的肌肉如表３.３所示。
步态周期中表面肌电常选肌肉以及所对应的关节运动
关节主要运动主要作用浅层肌肉
髋关节屈股直肌
伸臀大肌、股二头肌
膝关节屈半腱肌(较小)、股二头肌伸股四头肌（股直肌）
踝关节屈（跖屈）腓肠肌伸（背屈)胫骨前肌
2 实验设备设备
统计表明,对步态的分析国内外己经进行了多方面的研究，内容虽各有不同,但就对步态的测试方面，使用的仪器和方法几乎一致,即用摄影或摄像记录和计算测量运动学参数，使用测力台记录动力学参数，也有少数使用足底压力分布器测量更精确的足-地压力分布规律,有些也使用肌电仪采集相关肌肉的肌电信号。然后，进行综合的统计分析等。
2.1三维运动捕捉系统
人体运动捕捉和分析的研究始于２0世纪8０年代初[１2]，因其在人体生物力学研究领域重要的学术价值和广阔的应用前景，近年来已成为从事该领域的研究工作人员必须要掌握的一门技术。人体运动测量技术广泛应用于手术导航［13-1４]、康复治疗[1５-１6］、虚拟现实[1７-18]、动画仿真[29］、运动员动作校正等研究领域［２0],并涉及到与生物力学相关的许多基本问题,如运动检测、人体解剖、光学原理和刚体跟踪等，其捕捉数据的精确度直接关系到后续运动学与反向动力学计算结果的准确性。所以能否采集到高精度的运动数据是该领域研究的前提。
从技术的角度来说,运动捕捉的实质就是要测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹。典型的运动捕捉设备一般由以下几个部分组成：传感器、信号捕捉设备、数据传输设备和数据处理设备。
到目前为止，常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式和光学式。同时,不依赖于专用传感器，而直接识别人体特征的运动捕捉技术也将很快走向实用。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价:定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小;成本;抗干扰性;多目标捕捉能力。
Optotraｋ? Certus?三维运动测量系统
Ｏptotｒａk?Cｅrtus?仪器系统
Ｏptotraｋ? Ｃeｒtus?是全球著名的加拿大ＮDI(Ｎortｈern Diｇital Ｉnc.）公司的主打成果产品，该仪器是专门为动态运动捕捉开发研制的,并且可以同步进行肌电信号测量。
Opｔoｔrak?Ceｒtｕs?仪器系统主要包括：若干台高精摄像头、S－typ ｅ系统控制单元（SCU)、可调型摄像头支架、数-模转化仪、Mａｒker点等(图3.1）。
该系统利用三个精确标定好的线阵ＣCD,组成一个位移传感器。通过CCD 捕捉到主动发光的Mａｒker点所发出的近红外光，可以实时得到每个Marker 点在不同时刻的三维空间坐标（图3.２)。
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，后面将详细介绍。 2．动力性步态分析需要具备专业的知识技术和昂贵的专用设备，目前在我国只有少数单位开展了此项工作，社区中不可能开展，此处不予介绍。 二、正常步态 （一）步态周期 行走过程中，从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所经历的时间称为一个步态周期。在一个步态周期中，每侧下肢都要经历一个离地腾空并向前迈步的摆动相（迈步相）和一个与地面接触并负重的站立相（支撑相）。摆动相是指从足尖离地到足跟着地，足部离开支撑面的时间，约占步态周期的40％；站立相是指从足跟着地到足尖离地，即足部支撑面与地板接触的时间，约占步态周期的60％。其中，重心从一侧下肢向另一侧下肢转移，双侧下肢同时与地面接触的时间称之为双支撑相，一个正常步态周期中会出现两次双支撑相，各占步态周期的10%。详见图1。 图1 步态周期示意图
偏瘫患者评定量表
天津蓟县海琦医院中医康复科 偏瘫评定表 评 定 内 容 与 标 准
一、基本情况 （一）姓名、性别。。。。 （二）表格部分 1.肌力评定 分级评级标准 5 抗最大阻力达关节最大活动度 5- 抗较大阻力达关节最大活动度 4+ 抗比中等度稍大阻力达关节最大活动度 4 抗中等度阻力达关节最大活动度 4- 抗比中等度稍小阻力达关节最大活动度 3+ 抗重力达关节最大活动度，抗较小阻力时达关节部分活动度 3 抗重力达关节最大活动度 3- 抗重力达关节最大活动度的50%以上 2+ 减重达关节最大活动度，抗重力达关节最大活动度的50%以下 2 减重达关节最大活动度 2- 减重达关节最大活动度的50%以上 1+ 减重达关节最大活动度的50%以下 1 可触及肌肉收缩，但无关节活动 0 没有可以测到的肌肉收缩 2．痉挛评定(改良Ashworth法) 改良Ashworth评定法：是评定痉挛最常用的方法，该法简便易行，不需任何仪器。评定时，检查者徒手牵拉痉挛肌进行全关节活动范围内的被动运动，通过感觉到的阻力及其变化情况，把痉挛分成0~4共5个级别。 改良Ashworth痉挛评定量表 级别痉挛程度 0 无肌张力的增加 I 肌张力轻度增加：受累部分被动屈伸时，在持续被动运动（ROM）之末时呈现最 小的阻力或出现突然卡住和释放 I+肌张力轻度增加：在ROM<50%范围内出现突然卡住，或呈现最小的阻力 II 肌张力较明显地增加：在>50%ROM范围，肌张力较明显地增加，但受累部分仍 能较易地被移动 III 肌张力严重增高：全ROM被动运动困难 IV 僵硬；受累部分被动屈伸时呈现僵硬状态而不能动 3.感觉功能评定 （1）浅感觉 ①轻触觉：让患者闭目，检查者用棉花或软毛笔对其体表的不同部位依次接触，询问患者有无感觉， 并且在两侧对称的部位进行比较。刺激的动作要轻，刺激不应过频。检查四肢时刺激的方向应与长轴平
步态分析
步态分析 一、概述 行走就是人体躯干、骨盆、下肢以及上肢各关节与肌群得一种周期性规律运动,步态就是指行走时人体得姿态，就是人体结构与功能、运动调节系统、行为以及心理活动在行走时得外在表现。正常得步态有赖于中枢神经系统以及骨骼肌肉系统得正常、协调工作，当中枢神经系统或/与骨骼肌肉系统因疾病或损伤而受到损害时,就有可能出现步态得异常。步态分析就是利用力学得概念与人体解剖、生理学知识对人体行走功能状态进行对比分析得一种生物力学研究方法。 (一)步态分析步骤 1、描述研究对象得步态模式与步态参数,并与正常步态进行比较找出其差异; 2、分析出现差异得原因,研究产生异常步态得机制; 3、确定改善步态得治疗方案,包括步态训练得方法、假肢或矫形器得装配、助行器得选择。 (二）步态分析方法 １.运动性步态分析对步行得运动模式或步行时身体节段间得相关进行描述,此类分析既可定性也可定量,临床上应用简单,易于开展,后面将详细介绍。 2.动力性步态分析需要具备专业得知识技术与昂贵得专用设备,目前在我国只有少数单位开展了此项工作,社区中不可能开展，此处不予介绍。 二、正常步态 (一)步态周期 行走过程中,从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所经历得时间称为一个步态周期。在一个步态周期中,每侧下肢都要经历一个离地腾空并向前迈步得摆动相（迈步相)与一个与地面接触并负重得站立相(支撑相）。摆动相就是指从足尖离地到足跟着地,足部离开支撑面得时间，约占步态周期得40%;站立相就是指从足跟着地到足尖离地,即足部支撑面与地板接触得时间,约占步态周期得6０％。其中，重心从一侧下肢向另一侧下肢转移,双侧下肢同时与地面接触得时间称之为双支撑相,一个正常步态周期中会出现两次双支撑相,各占步态周期得10%。详见图1。 图1 步态周期示意图
步态分析临床评定技术常规
步态分析临床评定技术常规 【目的】应用运动和力学原理对步行动作进行分析，以评定步行功能，发现异常步态，有助于诊断神经系统和运动系统疾病，为步行训练、矫治异常步态提供必要的依据，有助疗效评价。 【内容】 （一）步行周期：从一侧足跟着地开始，到此足跟再次助着地的时间。 1、支撑期60%：足跟着地→脚掌着地→重心转移到同侧→足跟离地→足趾离地。 2、摆动期40%：足上提→膝关节最大屈曲→髋关节最大屈曲→足跟着地。 （二）重心：站立时人体重心在第2骶椎前约1cm，离地时在身高的55%处，步行时重心垂直移动，一个周期二次，振幅5cm。最高点在支撑中期，最低点在足跟着地期。侧方移动，左右各一次，最高点在支撑中期。 （三）骨盆旋转：步行时骨盆在水平面上进行旋转，向
前旋转在足跟着地时，向后旋转在支撑中期，共计8°。 （四）骨盆倾斜：步行中骨盆在额状面上进行左右倾斜，角度约5°。 （五）下肢轴的旋转：摆动期内旋约25°，支撑期外旋。 （六）支撑中期：小腿与地面垂直，膝关节屈曲约15°。 （七）下肢肌群功能： 1、臀大肌、股四头肌、足背屈肌等伸肌在支撑期开始收缩，起伸髋、控制屈膝程度和足放平速度的作用，避免身体前倾，有减震作用。 2、臀中、小肌在支撑早期收缩，起稳定和避免侧向倾斜作用。 3、腘绳肌在摆动减速期收缩，发挥屈膝伸髋及减速作用。 （八）步频数：正常110～120步/min，快速140步/min，慢速70步/min。 （九）步幅：二足跟之间垂直距离，成人男性0~15cm。 （十）步速：每分钟行走距离=步频数×步幅。
（十一）、步宽：双足足中线之间宽度。 （十二）步角：足跟中点到第2趾的连线与前进方向之间夹角。 【方法】 （一）三维步态分析系统、足踏开关跨步分析器（从略）（二）目测法。 1、患者沿直线往返行走多次。 2、从前、后、侧三面，在同一高度进行观察，并详细记录。 3、观察项目包括运动对称性，自如程度，步幅大小，上肢摆动，躯干运动，身体的上下运动；头部位置，肩的位置，骨盆前后倾斜，髋关节稳定性，膝关节稳定性，踝关节运动状况，足跟着地、支撑中期，足趾离地时足的状况，疼痛、疲劳。 4、患者以慢速和快速行走、上下坡、上下台阶、绕障碍物、拐弯，做立定、起坐、蹲起、单足站、踏步等动作。 5、对使用助行工具者，需除去后试行行走。
常见异常步态的分析与康复训练
常见中枢性运动控制障碍异常步态的分析与训练步行训练是患者和家属最关心的项目之一，患者也常因疾病的影响或急切期待提高步行能力，而忽视了基础训练，诱发并强化了反向负荷动作，形成了各种异常步态。中枢性控制障碍患者的康复治疗目标之一就是在现有功能障碍基础上帮助患者实现较高水平的功能独立，步行是功能独立的基本要素之一。治疗师在制定训练方案之前应实施步态分析，针对患者的步行姿态、步行效率、关节及肌肉活动、平衡协调控制等多方面因素进行检查，以确定异常步态的特征及原因，以帮助确定治疗方案及选择辅助具。 一、常用的步态分析方法 最常用的步态分析方法为临床观察法、录像观察、足印法和三维运动分析法。前三种经济实用，在临床上使用较为普遍；三维运动分析法是最为精确的步态分析方法，包括时间/空间参数测定、压力测定、表面肌电、气体代谢等方式，能够反映步态的运动学、动力学，相关肌肉活动及能量消耗的情况，需要运动捕捉系统、测力平台等器械，国际上已广泛使用。 二、步态参数 1步行周期是指一足着地到同侧足再次着地的过程，包括距离和时间参数。在正常步态中，步行周期开始于一侧足跟着地，结束于同侧足跟再次着地；在某些异常步态时，足跟不一定是足和地面首先接触的部位，那步态周期就可看成是一足某个部位接触地面到同侧足再次接触地面的过程。步行周期可分为支撑相和摆动相两个相。 （1）支撑相下肢接触地面和承受重力的时相，占步行周期的60%，包括： ①早期(early stance) 包括首次触地(initial contact)和承重反应（loading response），正常步速时占步行周期的10%~12%。其中双支撑相为支撑 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。②中期(mid stance) 即单支撑相，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%。③末期(terminal stance)指下肢主动加速蹬离(push off)的 阶段，开始于足跟抬起，结束于足离地约为步行周期的10%~12%。（2）摆动相下肢在空中向前摆动的时相，占步行周期的40%，包括：①早期(initial swing) 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，占步行周期的13%~15%。②中期(mid swing) 足廓清仍然 是主要任务，占步行周期的10%。③末期(terminal swing) 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%。 2 步长(Step length) 也称步幅，指一足着地至对侧足着地的平均距离，可分为左侧步长和右侧步长，在异常步态中，两者可能差距很大。 3跨步长（stride length）由左侧步长和右侧步长组成，相当于一个步行周期的距离。
步态分析概述
步态分析及常用步态测量方法 周长青 2016年01月05日
目录 1 步态概述 (3) 1.1 步态的定义 (3) 1.2 步态的两个基本要求 (3) 1.3 步态周期中的关键时刻 (3) 1.4 步态周期的阶段划分 (3) 1.5 步态的基本指标 (4) 1.5.1 时间因子 (5) 1.5.2 距离因子 (6) 1.5.3 步行速度 (7) 1.6 步态的成熟 (7) 1.7 步态的影响因素 (7) 2 步态检查测量方法 (8) 2.1 时间参数测量 (8) 2.2 空间参数测量 (8) 2.3 运动学测量 (9) 2.4 动力学测量 (9) 2.5 肌电测量 (10) 3 正常步态 (10) 3.1 站立与平衡 (10) 3.2 行走步态周期规律 (11) 3.2.1 矢状面 (11) 3.2.2 额状面 (12) 3.2.3 水平面 (13)
3.3 步态评价（穿鞋的影响） (13) 4 病理步态 (14) 4.1 病态站立与病态平衡 (14) 4.2 长短腿步态 (14) 4.3 踝部障碍者步态 (14) 4.4 膝关节障碍者步态 (15) 4.5 髋关节障碍者步态 (16) 4.6 脊柱及肩带障碍者步态 (16) 4.7 全身障碍者步态 (17) 5 步态分析系统推荐 (17) 5.1 独立测试仪器列表 (17) 5.1.1 运动学仪器： (17) 5.1.2 惯性参数测量仪器： (21) 5.1.3 三维力测量仪器： (23) 5.1.4 压力测量仪器： (24) 5.1.5 肌电测量仪器： (25) 5.2 测试系统推荐 (26) 6 附录 (29)
偏瘫的步态分析
偏瘫的步态分析 来源：刘传雪的日志 偏瘫是指由于脑血管意外、脑外伤、脑肿瘤术后引起的运动中枢受损导致对侧躯体运动障碍。许多患者有明显缺陷和畸形，表现为异常的步态、行走速度缓慢、费力、稳定性差等。通过康复治疗，患者的步态可以得到改善。 1步态分析 步态分析由5个部分组成，包括观察形成行走动作的特定变量和反映步态动力学所产生的效果两部分。观察形成行走动作的特定变量有：动作分析(motion analysis)—确定每个关节动作的大小和时值；动态肌电图(dynamic electromyography)—确定肌肉活动在步态周期中的发生时间和相对强度；测力板试验(force plate)—确定下肢承重所经受的负荷变化。跨步分析(stride analysis)和能量消耗测量(energy cost measurement)。后两者用于反映步态动力学所产生的效果。每个患者步态异常的程度不同，分析的方法也不同，一般作观察式步态分析(observational gait analysis)应检选出主要的步态异常，然后确定进一步检查的项目。 观察式步态分析时，一方面将所观察的一侧下肢在步态周期中按功能分为不同的期，通常为8个期，即开始触地期(initial contact, IC)、承重反应期(loading response, LR)、站立中间期(midstance, mst)、站立终末期(terminal stance, Tst)、摆动前期(preswing, Psw)、开始摆动期(initial swing, Isw)、中间摆动期(Midswing, Msw)和终末摆动期(terminal swin g，Tsw)，前5个期为站立期的连续5个不同的阶段，后3个期为摆动期的连续3个不同阶段；另一方面将偏瘫患者与行走有关的身体部分，包括躯干、骨盆、髋、膝、踝、足趾一一作仔细观察，步态各期出现的异常动作，即病理性步态的外在表现，是直立行走的肌肉在上运动神经元受到损害后，出现下运动神经元及其所支配的肌肉活动失去控制，导致肌张力增加，肌协调收缩功能障碍，并可由动态肌电图证实。偏瘫步态具体表现如下：●开始触地期：缺乏足跟着地，而是前足、或整个足底、或足底外侧缘着地，这是由于足背屈不足，伸膝不完全或足内翻所致。 承重反应期：踝关节过度跖屈，呈马蹄足，可能是由于跟腱挛缩，或由于持久而过度的小腿三头肌活动，使前足首先着地，正常足跟着地的摇滚动作丧失，使步态不平滑。正常胫骨在足跟处摇滚向前运动比大腿向前运动快，引起膝屈曲，而偏瘫病人吸收缓冲体重冲力的膝屈曲消失。前足着地反而给胫骨产生向后的推力，妨碍身体向前推进和利用下肢的动量向前，使能量消耗增加。足内翻多由于胫前肌在摆动期过度活跃，或小腿三头肌提前活动引起。足外侧缘着地使负重面不稳定。当髋内收肌过度活动、共济失调、本体感觉受损时，可引起患足在健足前方着地，易致内翻损伤或不稳跌倒。 ●中间站立期：由于挛缩、过度屈肌活动和强力的伸展模式，正常踝关节从15°跖屈位至大约10°背屈位的转移动作消失，患者不能将体重从足跟转移到前足，并出现两种代偿方式。如果膝活动度良好，就会出现膝过伸；如果患者有充分的伸髋控制能力，或有手杖支撑时，就会出现躯干前倾。两种情况均使骨盆后缩处于足跟的后上方，影响了身体向前的动量和步长。
步态分析
步态分析 项目七步态分析 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．比较不同种类的辅助具（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、正常步行周期的基本组成 （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，即负荷反应期和站立末期。 （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．负荷反应期（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，膝关节屈曲达到站立相的最大值。 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。
步态分析实验报告
步态分析方案设计 报告说明：我看了五篇关于步态分析的文献，并对其具体实验方法进行归纳。五篇文献的原文在文件夹中。最后为我的方案设计。 一、A practical gait analysis system using gyroscopes陀螺仪分析步态 本研究是为了调查使用单轴陀螺仪来研制简单便携步态分析系统的可行性。陀螺仪绑在小腿和大腿的皮肤表面，记录小腿和大腿角速度。这两部分的倾斜度和膝关节角度都来自角速度。使用从运动分析系统得到的信号来评估角速度和陀螺仪传来的信号，发现这些信号有不错的相关性。当转身时，腿部倾斜度和角度信号会发生漂移，有两种方法来解决这个问题：（1）自动复位系统，重新初始化每个步态周期的角度；（2）高通滤波。两种方法都能很好的纠正漂移。小腿部的单陀螺仪可以提供以下信息：腿部倾斜度、摆动频率、步数以及步幅和步速的估计。 具体方法： 受试者在步态实验室沿直线行走进行陀螺仪数据收集，陀螺仪用绳子固定在大腿和小腿部，感测轴沿中间-横向方向，以测量矢状平面中的角度。 两个人加入测试，一个是不完整的脊髓损伤，一个没有损伤。一运动分析系统使用各部分解剖学位置的回射标记物来评估腿部的偏移、腿部的角速度和膝角度。实验开始前5s，受试者直立站立以初始化倾斜角度和陀螺仪的偏置，随后，对象以一个自己喜欢的速度沿预定路径行走。进行了三组实验来分析陀螺仪的性能，并计算步幅、步态周期时间和每次行走期间的速度。第一个实验，数据来自两小腿上陀螺仪的信号，并与未损伤者进行比较。后两个实验是陀螺仪的数据与运动分析系统进行比较。第一个实验是比较小腿不同位置的陀螺仪信号，对于同一小腿上的两个点，先站立后倾斜，两个点的角速度、角度应该是相同的，陀螺仪一个放在胫骨关节处，一个放在胫骨靠近踝关节10cm处。第二个实验一个放置在大腿髌骨上方10cm处，一个在胫骨靠近踝关节10cm处，记录的是陀螺仪的角速度。第三个实验，陀螺仪放置于第二个相同，受试者直行4.5m然后转身180°。 二、Acoustic Gaits: Gait Analysis With Footstep Sounds 声步态 我们描述的是声步态——从人正常行走时的脚步声推导人的自然步态特征。我们引入了步态轮廓，这是从通过麦克风收集的脚步声时间信号得到的，可以说明某些时空步态参数，这些参数是通过对声步态轮廓的三个时间信号分析方法提取，三个时间信号分别是平方能量估计、希尔伯特变量和Teager–Kaiser能量。通过对这些参数估计的统计学分析，我们发现从步态轮廓获得的时空参数和步态特征可以连续可靠地评估目前用于标准化步态评估的临床和生物测定步态参数信息。我们的结论是Teager–Kaiser能量可以在不同时间、地点提供最稳定的步态参数估计。相对于目前实验室步态分析中使用的昂贵侵入式系统，如测力台、压力垫、可穿戴传感器，声步态使用便宜的麦克风和计算设备制成了准确非侵入式的步态分析系统，而且实验室的一些系统会改变正在测量的步态参数。
步态建模与分析
步态建模与分析 1 步态分析的基本理论与方法 1.１步态研究的意义 行走是我们每个人日常生活的重要组成部分，所以对步态的各方面进行研究显得至关重要。国外很早就在步态方面进行了大量的研究,起源于１７世纪欧洲，延续至今已有近四百年的历程。国内则从1９82年开始戴尅戎等人逐渐接触和研究,在近几年日趋成熟，从内容、方法、结论等多方面都有较大进展。 除医学研究外，许多工程领域都与步态研究密切相关： 1．临床诊断。临床医学上对于病症，特别是运动功能障碍病症的正确诊断及治疗手段都是基于对人体正常与非正常运动充分了解的基础上的，因此关于人体运动参数的检测与分析方法的研究是该领域的必须环节。 ２.康复工程。肢体残疾是所有残疾中发生率最高的一种,肢体残疾直接导致的是患者的运动功能障碍。肢体残疾者使用的假肢和矫形器是康复工程领域中两项很具代表性的主要技术，也是将人体运动机理分析的成果进行应用研究的典型范例。 3.人机工程学。人机工程学研究的是人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用。作为人机系统中的两大组成部分之一,人体的各种功能（包括运动功能）和限度是人机工程学的重要研究对象,也是人机工程学研究的基础之一。 ４.体育科学。体育科学包括运动医学、运动生理学等与体育运动相关的学科,它们均是以体育运动作为研究对象,通过对人体运动的研究来提高体育运动的水平，减少和避免运动中的意外伤害,治疗运动损伤等。在对很多体育运动(如体操、跳水等)的研究中,运动的协调和身体的平衡是重要的关注方向。 5.仿生机构与仿生制造。自然界的生物经过了漫长的进化，构造了相当完美的生命系统，模仿生命系统来改进现有设计、制造方法和制造系统具有重要的实际意义,生物学与机械工程结合产生了生物机械工程学（biomechanical eｎｇineering)；医学与工程科学结合形成了生物医学工程学(bｉomedｉcal engine ｅrinｇ)[1]。 1.2 人体步态周期 每个人独特的步行方式代表了他如何解决以最小的力量,足够的稳定性和优
偏瘫病人康复评定内容与标准
偏瘫病人康复评定表 评 定 内 容 与 标 准 华西医院康复科 一、身体结构与功能 （一）填写部分
视觉：正常有视野缺损偏盲全盲 语言：正常 Broca失语 Wernick失语混合性失语构音障碍全哑 听觉：正常减退耳聋 患侧忽略：有无 病前的自理能力：完全自理大部分自理完全不能自理 病前的移动能力：可走动：无辅助使用拐杖、助行器等 不可走动：坐轮椅卧床 （二）表格部分 1．痉挛评定(改良Ashworth法) 改良Ashworth评定法：是评定痉挛最常用的方法，该法简便易行，不需任何仪器。 评定时，检查者徒手牵拉痉挛肌进行全关节活动范围内的被动运动，通过感觉到的阻力及其 变化情况，把痉挛分成0~4共5个级别。 改良Ashworth痉挛评定量表 级别痉挛程度 0 无肌张力的增加 I 肌张力轻度增加：受累部分被动屈伸时，在持续被动运动（ROM）之末时呈现最小的阻力或 出现突然卡住和释放 I+肌张力轻度增加：在ROM<50%范围内出现突然卡住，或呈现最小的阻力 II 肌张力较明显地增加：在>50%ROM范围，肌张力较明显地增加，但受累部分仍能较易地被移动 III 肌张力严重增高：全ROM被动运动困难 IV 僵硬；受累部分被动屈伸时呈现僵硬状态而不能动 2.感觉功能评定 （1）浅感觉 ①轻触觉：让患者闭目，检查者用棉花或软毛笔对其体表的不同部位依次接触，询问 患者有无感觉，并且在两侧对称的部位进行比较。刺激的动作要轻，刺激不应过频。检查四肢时刺激的方向应与长轴平行，检查胸腹部的方向应与肋骨平行。检查顺序为面部、颈部、上肢、躯干、下肢。 ②痛觉：让患者闭目，检查者用大头针或尖锐的物品（叩诊锤的针尖）轻轻刺激皮肤， 询问患者有无疼痛感觉。先检查面部、上肢、下肢，然后进行上下和左右的比较，确定刺激的强弱。对痛觉减退的患者要从有障碍的部位向正常的部位检查，而对痛觉过敏的患者要从正常的部位向有障碍的部位检查，这样容易确定异常感觉范围的大小。 ③温度觉：包括冷觉与温觉。冷觉用装有5—10 c的冷水试管，温觉用40一45C的温
脑卒中偏瘫步态的表现形式(借鉴参照)
脑卒中偏瘫步态的表现形式& 提高步行能力的任务专 项训练 独立行走的能力是大多数日常活动的先决条件，在社区环境中行走的能力需要有一定步行速度，以满足穿过街道的时间。1.1~1.5 m/s的步行速度被认为可以在适合不同的生活环境。据报道，只有7％的康复出院患者符合社区步行的标准，能够以一定的速度连续行走500米，使他们能够安全穿越道路。很大的问题来源于脑卒中后的偏瘫步态。传统的中风恢复方法的重点是神经促进或神经发育技术（NDT）抑制异常运动，刺激肌肉活动，如果有张力减退，通过徒手技术促进正常的运动模式。以Bobath倡导的框架为基础的实践仍然是主要物理治疗方法。Bobath框架已经从原来的基础发展而来，然而，对核心Bobath元素进行应用的治疗师仍然强调正常的呼吸和正常运动模式来执行功能性任务的必要性。主要内容步行概述偏瘫步态分析常见偏瘫步态特点训练方法 欢迎转载，注明出处。合作请直接回复。—用心，做精致的康复微信— 成功行走的主要要求下肢支撑体重在预定的方向推进身体产生一个基本的运动节奏身体的动平衡控制灵活性，即适应
不断变化的环境要求和目标的能力。 正常步态 是通过骨盆、髋、膝、踝和足趾的一系列活动完成的，而躯干则是保持在两足之间的支撑面上。正常的步态是平稳、协调、有节律的，两腿交替进行。 脑卒中偏瘫患者步态常见股四头肌痉挛导致膝关节屈曲困难小腿三头肌痉挛导致足下垂胫后肌痉挛导致足内翻多数患者摆动时骨盆代偿性抬高髋关节外展外旋患侧下肢向外侧划弧迈步 偏瘫步态参与行走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。 行走条件会走能单腿负重站立平衡2级出现分离运动走好进行步态分析 偏瘫步态分析站立初期（足跟/足着地和负重） 踝关节背屈受限胫前肌群活动降低腓肠肌挛缩和僵硬膝关节屈曲不能（膝过伸）比目鱼肌挛缩股四头肌0°～15°控制受限 站立中期膝关节僵硬（膝过伸）比目鱼肌挛缩股四头肌肌力下降膝关节伸展不能腓肠肌挛缩和僵硬下肢伸肌群协同收缩受限髋关节伸展受限髂腰肌痉挛或挛缩骨盆向两侧过度平移髋外展肌群下降站立后期（摆动前期）膝关节屈曲和踝
步态分析方法
步态分析是生物力学领域里的一个特殊分支学科，是一个新兴的跨学科的研究领域，是一门综合多种学科的当代生物医学的一项高新技术。步态分析实际上就是利用生物力学，运动学，人体生理学，人体解剖学，生物工程学，计算机学，电子学，精密机械工程学，自动化控制学及数字图像处理技术等多种跨学科知识，对人体行走的功能状态进行对比分析的一种生物力学的方法。 一、步态分析方法 步态分析的方法包括录像分析、三维步态分析、力台分析。录像分析中又包括定性分析和半定量分析，而三维步态分析和和力台分析为定量分析，需要使用高科技专用设备。下面我们先介绍步态的定性分析。 二、定性分析 （一）概述定性分析通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合以往的临床经验来认识异常步态的特征，对步态进行定性分析是目前临床中最常用的手段。了解病史和体检有助于诊断和鉴别诊断。 1. 了解病史通过了解病情，可以获知有关疼痛、肌无力、关节不稳等方面的主诉， 了解既往有关神经系统疾患或骨关节疾患病史等 2. 体检体检包括与行走动作有关的身体各部位（特别是下肢）的肌力、关节活动 度、肌张力、本体感觉以及周围神经检查。体检有助于对步态障碍的发生原 因进行鉴别诊断 3. 观察步态 （1 ）观察内容：步态的总体情况识别步行周期的时相与分期特点观察身 体各部位的情况 （2 ）观察方法确定观察角度观察具体步态的形成步态目测观察表的 内容 （二）定性分析的优缺点 优点：不需要昂贵的设计，评价快速方便。 缺点：结果具有一定的主观性，与观察者的观察技术水平和临床经验有着直接关系。 检查者难以准确的在短时间内完成多部位、多环节的分析，由于属定性分析， 不能够进行量化，所以不利于进行学术交流。 （三）注意事项 观察场地内光线要充足，检查时被检查者应尽量少穿衣服，以便于观察患者的真实表现。依次观察某一个关节在站立相和迈步相各个环节中的表现，并按照踝、膝、髋、骨盆和躯干等顺序逐一进行观察，为了减少病人的观察时间，我们应采用录像分析法，这样可以反复播放病人的行走情况，便于细致观察。 三、量表评定 Holden 功能行走分级、Wisconsin 步态量表、Tinetti 步态量表、限时站起和行走测验四、定量分析 （一）时空参数的测量与分析
(推荐)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．比较不同种类的辅助具（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、正常步行周期的基本组成 （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，即负荷反应期和站立末期。 （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．负荷反应期（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，膝关节屈曲达到站立相的最大值。 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达到最大屈曲时。
临床步态分析-分析方法
临床步态分析－分析方法 （一）临床分析 临床分析是步态评估的基础。实验室的检查结果最终都必须与临床分析结合。 1、内容 （1）病史回顾包括既往手术、损伤、神经病变等病史。 （2）体格检查重点在腱反射和病理反射、肌力和肌张力、关节活动度、感觉（触觉/痛觉/本体感觉）、压痛、肿胀、皮肤状况(溃疡/颜色)等。 （3）步态观察注意全身姿势和步态，包括步行节律、稳定性、流畅性、对称性、重心偏移、手臂摆动、诸关节姿态与角度、患者神态与表情、辅助装置(矫形器、助行器)的作用等（表7-2）。在自然步态观察的基础上，可以要求患者加快步速，减少足接触面（踮足或足跟步行）或步宽（两足沿中线步行），以凸现异常；也可以通过增大接触面或给予支撑（足矫形垫或矫形器），以改善异常，从而协助评估。 （4）诊断性治疗诊断性神经阻滞(局部麻醉剂注射)有助于鉴别肢体畸形的原因和指导康复治疗。关节畸形可以分为动态畸形和静态畸形。动态畸形指肌肉痉挛或张力过高导致肌肉控制失平衡，使关节活动受限，诊断性治疗可明显改善功能。静态畸形指骨骼畸形以及关节或肌肉挛缩导致的关节活动受限，诊断性治疗无变化。 表7-2 步态临床观察要点 步态内容观察要点 步行周期时相是否合理左右是否对称行进是否稳定和流畅 步行节律节奏是否匀称速率是否合理 疼痛是否干扰步行部位、性质与程度与步行障碍的关系发作时间与步行障碍的关系 肩、臂塌陷或抬高前后退缩肩活动度降低 躯干前屈或侧屈扭转摆动过度或不足 骨盆前、后倾斜左、右抬高旋转或扭转 膝关节摆动相是否可屈曲支撑相是否可伸直关节是否稳定 踝关节是否可背屈和蹠屈是否下垂/内翻/外翻关节是否稳定 足是否为足着地跟是否为足趾离地是否稳定 足接触面足是否全部着地两足间距是否合理是否稳定 2、步态障碍的病因和病理基础步态障碍主要表现为活动障碍、安全性降低和疼痛。异常步态的代偿导致步行能耗增加。障碍的主要原因为神经肌肉因素和骨关节因素。 (1) 骨关节因素由于运动损伤、骨关节疾病、先天畸形、截肢、手术等造成的躯干、骨盆、髋、膝、踝、足静态畸形和两下肢长度不一致。疼痛和关节松弛等也对步态产生明显影响。 (2) 神经肌肉因素中枢神经损伤，包括中风、脑外伤、脊髓损伤和疾病、脑瘫、帕金森氏综合症等造成的痉挛步态、偏瘫步态、剪刀步态、共济失调步态、蹒跚步态等。原发性原因主要是肌肉张力失衡和肌肉痉挛；继发性因素包括关节和肌腱挛缩畸形、代偿性步态改变等。外周神经损伤，包括神经丛损伤、神经干损伤、外周神经病变等导致的特定肌肉无力性步态，例如臀大肌步态、臀中肌步态、股四头肌步态等。原发因素为肌肉失神经支配，肌肉无力或瘫痪；继发因素包括肌肉萎缩、关节和肌腱挛缩畸形、代偿性步态改变；儿童患者可伴有继发性骨骼发育异常，导致步态异常。 3、临床观察的局限性 （1）时间局限由于步行速度较快，临床肉眼很难同时观察到瞬间变化的情况，例如足在摆动相的旋转，足跟着地时的旋转倾斜、髋、膝、踝关节角度变化等。
步态分析的临床应用
步态分析的临床应用 摘要：步行是人类最基本的运动，也是最复杂的运动之一，涉及足、踝、膝、髋、臀、躯干、肩、颈的肌肉和关节的协同运动。Abstract:Walk is the basic active of people and it is one of the most complicate actives,it include foot,ankle,Knee,hip,body,shoulder and neck’s muscle and joint’s active.步态分析是生物力学的特殊分支，是对人体行走时的肢体和关节活动进行运动学观察和运动力学分析，提供一系列时间、几何、力学等参数值和曲线。Gait analysis is a special branch of biomechanics. It is a kinematic observation and kinetic analysis of the limbs and joints of the human body when walking. It provides a series of time, geometry and mechanics parameters and curves.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及影响因素，有助于机制研究、临床诊断，也可以指导治疗和疗效评估及康复评估等。Gait analysis aims to reveal the key links and influencing factors of gait abnormalities through biomechanics and kinematics, which is helpful for mechanism research, clinical diagnosis, treatment and efficacy evaluation and rehabilitation evaluation. KeyWords:Walk,Gait analysis. 关键词：步行，步态分析。 1 基本理论 1.1 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3个特点：身体平稳、步长适当、耗能最少。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。有学者[1]认为，正常步态的必须条件是:（1）支撑期良好的稳定性。（2）摆动期足部放松。（3）足够的步长。（4）膝关节在支撑期吸收震荡并且蓄积能量，在摆动期带动小腿和足部运动。一个完整的步态周期中，在承重期，伸髋肌和伸膝肌联合踝背伸共同运动，在支撑相中期的较早阶段，腓肠肌活动取代胫骨前部肌群的活动，大腿仅受股四头肌的控制，同时伸髋肌活动终止，到支撑相末期，只有跖屈肌来稳定髋、膝、踝关节，在摆动相早期，髋、膝、踝关节的屈曲功能被激活，在摆动相中期，只需要髋关节与踝关节的屈曲肌群活动，在摆动相末期，髋、膝关节变成由伸肌控制，同时踝关节继续受背伸肌控制，到此完成一个完整的步态周期[2]。 1.2病理性步态 影响患者正常行走能力的机制主要有5种：畸形、肌肉无力、感觉丧失、疼痛和运动控制受损[2]。临床上常见的异常步态有：短腿步态、关节挛缩或强直步态、蹒跚步态或关节不稳步态、疼痛步态、偏瘫步态、足下垂、内翻步态、膝反张步态、划圈步态、剪刀步态、肌无力步态、共济失调步态、前冲步态或慌张步态、截瘫步态等。有些典型异常步态，对某些特定疾病具有提示意义。对一些不典型步态，则必须作细致检查，从肌肉工作情况以及骨关节的形态和功能的角度去评估。对病理性步态的分析既能为临床诊断提供依据，也能对正在接受康复治疗的患者进行疗效的评估。
临床步态分析
临床步态分析－分析方法 临床步态分析－分析方法 临床步态分析－分析方法 （一）临床分析 临床分析是步态评估的基础。实验室的检查结果最终都必须与临床分析结合。 1、内容 （1）病史回顾包括既往手术、损伤、神经病变等病史。 （2）体格检查重点在腱反射和病理反射、肌力和肌张力、关节活动度、感觉（触觉/痛觉/本体感觉）、压痛、肿胀、皮肤状况(溃疡/颜色)等。 （3）步态观察注意全身姿势和步态，包括步行节律、稳定性、流畅性、对称性、重心偏移、手臂摆动、诸关节姿态与角度、患者神态与表情、辅助装置(矫形器、助行器)的作用等（表7-2）。在自然步态观察的基础上，可以要求患者加快步速，减少足接触面（踮足或足跟步行）或步宽（两足沿中线步行），以凸现异常；也可以通过增大接触面或给予支撑（足矫形垫或矫形器），以改善异常，从而协助评估。 （4）诊断性治疗诊断性神经阻滞(局部麻醉剂注射)有助于鉴别肢体畸形的原因和指导康复治疗。关节畸形可以分为动态畸形和静态畸形。动态畸形指肌肉痉挛或张力过高导致肌肉控制失平衡，使关节活动受限，诊断性治疗可明显改善功能。静态畸形指骨骼畸形以及关节或肌肉挛缩导致的关节活动受限，诊断性治疗无变化。 表7-2 步态临床观察要点 步态内容观察要点 步行周期时相是否合理左右是否对称行进是否稳定和流畅 步行节律节奏是否匀称速率是否合理 疼痛是否干扰步行部位、性质与程度与步行障碍的关系发作时间与步行障碍的关系 肩、臂塌陷或抬高前后退缩肩活动度降低 躯干前屈或侧屈扭转摆动过度或不足 骨盆前、后倾斜左、右抬高旋转或扭转 膝关节摆动相是否可屈曲支撑相是否可伸直关节是否稳定 踝关节是否可背屈和蹠屈是否下垂/内翻/外翻关节是否稳定 足是否为足着地跟是否为足趾离地是否稳定 足接触面足是否全部着地两足间距是否合理是否稳定 2、步态障碍的病因和病理基础步态障碍主要表现为活动障碍、安全性降低和疼痛。异常步态的代偿导致步行能耗增加。障碍的主要原因为神经肌肉因素和骨关节因素。 (1) 骨关节因素由于运动损伤、骨关节疾病、先天畸形、截肢、手术等造成的躯干、骨盆、髋、膝、踝、足静态畸形和两下肢长度不一致。疼痛和关节松弛等也对步态产生明显影响。 (2) 神经肌肉因素中枢神经损伤，包括中风、脑外伤、脊髓损伤和疾病、脑瘫、帕金森氏综合症等造成的痉挛步态、偏瘫步态、剪刀步态、共济失调步态、蹒跚步态等。原发性原因主要是肌肉张力失衡和肌肉痉挛；继发性因素包括关节和肌腱挛缩畸形、代偿性步态改变等。外周神经损伤，包括神经丛损伤、神经干损伤、外周神经病变等导致的特定肌肉无力性步态，例如臀大肌步态、臀中肌步态、股四头肌步态等。原发因素为肌肉失神经支配，肌肉无力或瘫痪；继发因素包括肌肉萎缩、关节和肌腱挛缩畸形、代偿性步态改变；儿童患者可伴有继发性骨骼发育异常，导致步态异常。