临床步态分析

临床步态分析（一）

步行是躯干和肢体共同参与的有节律的活动。步行时躯干肌和肢体屈伸肌群交替协调收缩,带动各关节活动并产生能量,并伴有骨盆旋转、重心转移及动、位能转换等。上肢也对协调运动、平衡、迈步等起作用。因此,步行是一个精确而复杂的运动过程。

一、概述

步态分析是康复医学评定中的重要内容。康复医生掌握和了解步态分析的方法，以及临床常见的异常步态，对于制定康复治疗计划具有极大的帮助。

二、影响行走功能的因素

（一）行走功能与步态

行走：双下肢交替、对称、有节律的运动。这种运动使身体得以在空间移动，它是人类生活中最基本的动作之一。步态：行走时所表现的姿态或行走模式。大量研究成果证实，可以通过分析一个人的步态特征，来识别和区别不同的个体，从而为识别罪犯研究提供了科学证据。

行走不是与生俱来的能力，而是婴儿在出生后随着中枢神经系统的正常发育而逐渐建立起来的。

上面几张图片表示一个婴儿出生后，运动功能发育过程。第 1 张图表示婴儿在3 个月的时候可以抬头，可以做腹支撑。第 2 张图表示7 、8 个月时，婴儿可以肘支撑。第 3 张图表示8 、9 个月时，婴儿可膝手位支撑开始爬行。到10 ～12个月时，婴儿可以站立。1岁时开始学会走路，但需要其它人扶。许多脊髓水平的运动模式，出生后在婴儿时期很快消失，而牵张反射、姿势反射等就成为运动功能，尤其是步行能力的基础。

影响行走能力的因素有哪些？

影响行走能力的因素包括三个方面：（ 1 ）神经系统的精确控制（ 2 ）肌肉和关节的活动（3 ）躯干肌协调运动。

（见右图）神经系统的精确控制指肌肉随意运动支配起源于大脑皮质中央前回，通过皮质脑干束和皮质脊髓束，到达脊髓的前角，支配随意肌运动。此外锥体外系结构，如纹状体、红核、黑质等对脊髓、脑干、小脑和大脑的运动反馈环路也起调整作用，这些结构与锥体束有着密切联系，并直接影响脊髓活动。

前庭小脑系统通过复杂的调节和反馈机制，维持肌张力，协调平衡，使人体能够完成许多技巧性运动。除了神经系统精确控制外，正常的行走还需要肌肉、关节有节律的活动。例如，股四头肌和臀大肌要有足够的力量伸膝、伸髋承重，腘绳肌和股四头肌协调控制膝关节屈曲，踝关节背屈则需要颈前肌等参与。躯干肌的协调运动对于步行中维持正常姿势至关重要。

三、步态分析目的

（一）步态分析目的

对异常步态进行障碍学诊断，判断步态异常的程度，寻找导致异常步态的原因，从而为制定正确的治疗计划和评价康复疗效，提供客观依据。

（二）障碍学诊断

障碍学诊断是康复医学专业中所特有的专业术语，是指在疾病诊断基础上，对疾病或外伤所导致的各种后果进行的诊断。就步态的障碍学诊断而言，是通过一些特征性参数的测量和分析，确定步态在功能方面存在的问题。例如，步行速度、步态的对称性、关节运动范围等。通过步态分析发现问题所在，并根据不同问题选择适当的治疗方法。例如手术疗法、药物治疗、物理治疗、使用矫形器等，患者在经过一定时间治疗后，是否取得进步及取得多少进步，以及对某种特殊治疗的反应，通过各种客观数据一目了然，因此步态分析是评估步态矫治疗效的最佳手段和方法。

（三）临床步态分析

在临床中我们从功能和能力两面对病人进行评估与分析。功能方面包括对步态特征、步态参数、步态异常点及步态异常的原因进行分析与评估；在能力方面，要对病人在实际生活中的行走能力进行评估，例如病人能走多远，能在室内行走，还是可以到室外行走；能在社区行走，还是可以穿行马路？使病人最大限度独立回归家庭或社会，是康复医学的核心思想和目的，因此对能力的评估不可忽视。

导致步态异常的疾病与外伤可分为两大类，一类是神经系统疾患，如脑卒中、脑外伤、脊髓损伤等，另一类是骨科疾患，包括各种骨关节疾患、韧带损伤、下肢假肢等，上述疾病所导致的步态改变，都是我们分析的对象。

四、步行周期的划分及相关概念

（一）概述

步行周期指一侧足跟着地到该侧足跟再次着地时所经过的时间。一个步行周期中包含一个站立相和一个摆动相。每侧下肢都有其各自步行周期，下图所显示的是右下肢的步行周期。

（二）站立相

站立相指步行周期中，从足跟着地到足趾离地的过程，这个过程约占步行周期的前60% ，站立相包含两个双支撑期和一个单支撑期。

行走中双脚与地面同时接触的时期为双支撑期。一个步行周期中包含两个双支撑期，即右双支撑期和左双支撑期。发生时间不同，各占10% 的步行周期。行走中仅一侧下肢与地面接触的时期为单支撑期，行走时一侧下肢单支撑期所占时间，实际上完全等于对称下肢的迈步相时间，单脚支撑时间缩短，提示该下肢负重能力的下降。

（三）迈步相

迈步相指步行周期中从足趾离地到同侧足跟再次着地的过程，它发生在步行周期后40% 的时间里。

站立相和迈步相分期是如何划分的，各位于步行周期的什么时间？

（四）站立相分期

首次着地：步行周期和站立相的起始点，指足跟或者足底的其它部位第一次与地面接触的瞬间。正常人行走时首次着地方式为足根着地，但在病理步态中，首次着地的方式发生改变。例如，脑卒中后偏瘫患者有可能表现为足外侧缘先着地，也可表现为足跟和前脚掌同时着地；痉挛型的脑瘫患者，表现为前脚掌先着地。

正常人行走时首次着地方式为（）

A. 足外侧缘着地

B. 足跟着地

C. 足跟和前脚掌同时着地

D. 前脚掌先着地

正确答案：B

解析：正常人行走时首次着地方式为足跟着地，但在病理步态中，首次着地的方式发生改变。例如，脑卒中后偏瘫患者有可能表现为足外侧缘先着地，也可表现为足跟和前脚掌同时着地；痉挛型的脑瘫患者，表现为前脚掌先着地，所以本题答案为B。

足放平：指首次着地至支撑腿于站立相过程中膝关节达到最大屈曲角度的时期。大约发生在步行周期时间的前10% 。在这个时期中，身体重心由足跟转移至足底，膝关节在站立相达到最大屈曲角度，标志着支撑脚有效承重，因此这一个时期也称为负荷反应期。此时人体重心位置处于行走时最低点。

站立中期：从对侧下肢离地到躯干位于支撑腿正上方。它发生在10% ～40% 步行周期阶段。这个时期为单腿支撑期，重心位于支撑腿正上方。

足跟离地：发生在步行周期40% ～50% 的阶段。站立相中期过后，支撑腿足跟离地的瞬间。

此时进入站立相末期，继续单腿支撑，重心前移至胫骨前方，直至对侧足跟开始着地之前。

足趾离地：又称迈步前期，指从对侧下肢足跟着地到支撑腿足趾离底之前的一段时间，发生在步行周期的50% ～60% ，为第二个双支撑期。站立相末期从足跟离地到足趾离地的这一段时间，称为蹬离期。此时，小腿三头肌向心性收缩，使踝关节跖屈，即产生了一个强有力的前脚掌登地动作，使足跟被推离开地面，从而将身体的重量移至前脚掌，该动作所产生的惯性，将身体推向前上方。跖屈肌痉挛或肌力减弱时，由于蹬离动作消失而导致身体前进幅度减少，最终影响下肢向前摆动的幅度，表现为步幅缩短，步行速度减慢。

（五）迈步相分期

迈步相初期：大约发生在步行周期60% ～70% 之间，从支撑腿离地到该腿膝关节达到最大屈曲时。这一阶段的主要目的是使足底能够离开地面，以确保下肢向前摆动时，足趾不被地面所绊。

迈步相中期：大约发生在步行周期70% ～85% 之间，指下肢向前摆动的动作过程中，从膝关节最大屈曲摆动到小腿与地面垂直的时期。其目的是使足与地面之间保持一定距离。

迈步相末期：是步行周期的最后阶段，大约发生在步行周期85% ～100% ，指从与地面垂直的小腿向前摆动到该侧足跟再次着地之前。此时小腿减速向前摆动，为进入下一个步行周期做准备。

上图：步行周期分为站立相和迈步相，站立相又根据动作发生的顺序，依次分为首次着地、负荷反应、站立中期、足跟离地期、足趾离地期；迈步相分为初期、中期和末期。

步态分析的起源可以追溯到1492年，文艺复兴的科学艺术怪杰达文西（Leonardo da Vinci，1452-1519 ）完成一幅堪称动态分析滥觞的世界名画〈人体比例图〉。达文西不但对人体肌肉的线条解剖有相当细腻的研究，对于其动态也很有兴趣，而这幅画也就是典型的代表。

临床步态分析（二）

步态分析中，通过一些特殊参数来描述步态正常与否，这些参数包括时空参数、运动学参数、动力学参数、运动肌电图。步态分析是重要的日常生活活动能力之一，是评估患者是否存在异常步态及步态性质和程度，为分析异常步态原因和矫正异常步态治疗方案提供必要的依据。

一、概述

步态分析中，我们会使用一些特殊参数来描述步态正常与否。用来描述步态参数包括以下四类，时空参数、运动学参数、动力学参数、运动肌电图。

什么是时空参数，包括哪些内容？

二、时空参数

时空参数指在行走过程中，与时间和距离相关的一些参数。时空参数包括两部分，时间参数和距离参数，是临床常用的客观指标，能够检测患者行走功能的一些基本变化。

（一）时间参数

时间参数指与步行相关的时间事件，包括单步时间、跨步时间、同侧站立相和迈步相时间百分比、站立相各个分期所占步行周期时间百分比、步频、步速。

单步时间指步行周期中迈一步所需要的时间，即从一侧下肢足跟首次着地至对侧下肢足跟再次着地为止所用时间。以秒为计时单位。在正常情况下，双下肢的单步时间相等。如果双侧下肢单步时间不等，提示步态的不对称。

跨步时间指完成一个步行周期所需要的时间，即从一侧下肢足跟着地至该下肢足跟再次着地所经过的时间。以秒为计时单位。

上图表示一个步行周期。绿色部分代表站立相，红色部分代表迈步相。在自然速度行走过程中，站立相时间约占步行周期的60% ，迈步相约占步行周期40% 。行走过程中双下肢站立相、迈步相时间是相等的，在行走中表现为步态的对称性。某些病理情况下，这种步态的对称性会发生改变。例如偏瘫患者因患侧下肢不能有效负荷体重，害怕摔倒，因此急于要将身体的重量转移到健侧，此时患侧下肢站立相时间缩短，而健侧站立相时间则明显延长，在行走中表现为步态不对称。因此，双下肢站立相时间之比，或迈步相时间之比，是反映步态对称性的一个敏感指标。在临床检查中，可以用这个指标来判断步态的对称性。

什么是时空参数，包括哪些内容？

二、时空参数

时空参数指在行走过程中，与时间和距离相关的一些参数。时空参数包括两部分，时间参数和距离参数，是临床常用的客观指标，能够检测患者行走功能的一些基本变化。

（一）时间参数

时间参数指与步行相关的时间事件，包括单步时间、跨步时间、同侧站立相和迈步相时间百分比、站立相各个分期所占步行周期时间百分比、步频、步速。

单步时间指步行周期中迈一步所需要的时间，即从一侧下肢足跟首次着地至对侧下肢足跟再次着地为止所用时间。以秒为计时单位。在正常情况下，双下肢的单步时间相等。如果双侧下肢单步时间不等，提示步态的不对称。

跨步时间指完成一个步行周期所需要的时间，即从一侧下肢足跟着地至该下肢足跟再次着地所经过的时间。以秒为计时单位。

上图表示一个步行周期。绿色部分代表站立相，红色部分代表迈步相。在自然速度行走过程中，站立相时间约占步行周期的60% ，迈步相约占步行周期40% 。行走过程中双下肢站立相、迈步相时间是相等的，在行走中表现为步态的对称性。某些病理情况下，这种步态的对称性会发生改变。例如偏瘫患者因患侧下肢不能有效负荷体重，害怕摔倒，因此急于要将身体的重量转移到健侧，此时患侧下肢站立相时间缩短，而健侧站立相时间则明显延长，在行走中表现为步态不对称。因此，双下肢站立相时间之比，或迈步相时间之比，是反映步态对称性的一个敏感指标。在临床检查中，可以用这个指标来判断步态的对称性。

反映步态对称性的敏感指标是（）

A. 步行速度

B. 双下肢站立相时间之比

C. 跨步时间

D. 步长

什么是时空参数，包括哪些内容？

A. 步行速度

B. 双下肢站立相时间之比

C. 跨步时间

D. 步长

正确答案：B

解析：双下肢站立相时间之比，或迈步相时间之比，是反映步态对称性的一个敏感指标。在临床检查中，可以用这个指标来判断步态的对称性.所以答案为B。

上图所示：站立相包括两个双支撑期和一个单支撑期。单支撑期约占步行周期40% ，它是支撑腿有效完成负重的一个过程。当发生各种损伤，如踝关节扭伤、膝关节骨性关节炎、偏瘫等，患侧下肢难以负重，单支撑期时间比例缩短。

单位时间内行走的距离为步行速度，正常人平均自然速度约1.2m/s 。一项关于脑卒中患者步行速度与步行能力关系的研究结果显示，当步行速度仅为0.27m/s 时，患者只能在室内进行活动。步行速度达到0.58m/s 时，患者可在社区内行走。只有当步行速度达到1.2m/s 时，才能够按照交通信号灯安全通过十字路口。由此可见，步行速度是反映步态正常与否的敏感指标，步行速度减慢是绝大多数病理性步态的共同特征。

（二）距离参数

步态的距离参数包括步长、跨步长、步宽、足夹角。

步长指行走时左右足跟或者足尖两点间在前进方向上的直线距离。我们将左脚向前迈一步称左步长，右脚向前迈一步称右步长。正常人行走时，左右侧下肢步长及时间基本相等，

当左右步长不一致时，则反映步态的不对称性。例如偏瘫步态的不对称性，表现在健侧步长缩短，而患侧步长相对延长。

跨步长指同侧足底或足尖前后两次着地点间的距离。以cm 为单位表示，正常人跨步长是步长的2 倍，约100 ～160cm 。

步宽指左右两足间的横向距离，通常以足跟中点为测量点。步宽是反映步态稳定性的指标，步宽越窄，步态的稳定性越差。

右图表示正常人在一个步行周期中，髋、膝、踝关节角度变化轨迹。图中横坐标表示步行周期时间百分比，纵坐标为关节角度。（1 ）髋关节运动曲线：髋关节屈曲角度在迈步相中期达到顶点，并保持到站立相开始。足跟离地到足趾离地这一期间，髋关节伸展角度达到峰值，随后髋关节角度再度屈曲。（ 2 ）在一个步行周期中，膝关节出现了两次屈曲和伸展，足跟着地前即迈步相末期，下肢伸展进入站立相早期后小幅屈曲，即膝关节屈曲。站立相中期再度伸展，随后膝关节再度屈曲，并在迈步相早期达到了高峰，这时膝关节屈曲角度达到60 度。如果这时膝关节屈曲角度受限，会影响小腿向前的正常摆动。（3 ）踝关节曲线：踝关节曲线最明显特征是在步行周期60% 阶段，也就是足底离地时，踝关节跖屈约达到20 度。有利的跖屈，保证我们在行走过程中身体能够有力向前移动，才能保证正常的行走速度。

三、动力学参数

（一）概述

动力学参数指与步态有关的力学参数，包括地反力、关节力矩、人体重点心、肌肉活动、能量代谢与守恒等，通过上述参数的分析可以揭示特异性步态形成原因。

（二）地反力

地反力指人体在站立、行走和奔跑时，足底作用于地面而产生的大小相等、方向相反即作用于足底的力。地反力分为垂直分力、前后分力和内外分力。

驱动和制动侧方负重负重与离地

地反力通过力台测得。三个地反力的曲线如上图所示。前后分力所反映的是支撑腿的驱动和制动能力（上图左），内外分力则反映侧方负重能力与稳定性（上图中），垂直分力反映行走过程中支撑下肢的负重和离地能力（上图右）。

（三）力矩

物理学上力矩指使物体转动的力乘以到转轴的距离。公式力矩（M ）= 力（ F ）x 距离（d ）。力矩是使一个关节发生转动的力，故又称关节力矩，主要是肌肉作用的结果。关节力矩包括伸展力矩、屈曲力矩和支持力矩。所谓支持力矩，是髋、膝、踝关节力矩的代数和，是保证站立相支撑腿不打软的支撑力。

上图显示：关节角度与关节力矩曲线。（左图）分别表示髋关节、膝关节和踝关节在行走过程中的关节运动轨迹。（右图）分别表示髋关节、膝关节和踝关节的伸展力矩。

（四）步行中下肢肌群活动

1.股四头肌

上图显示：股四头肌在正常行走过程中收缩情况。股四头肌属跨双关节肌，起屈髋伸膝作用。如图所示，可见两处股四头肌收缩活动，一处发生在步行周期的前20% ，始于迈步相末期到站立相预负重期，也就是负荷反应期达到了峰值。此时骨四头肌作为膝关节伸肌发挥作用。第二次收缩活动发生在足跟离地后，足尖离地后收缩达到了高峰，此时兼有屈髋伸膝作用。

腘绳肌由外侧股二头肌和位于内侧的半腱肌构成，也属跨双关节肌群，作用是伸髋屈膝。上图所示腘绳肌收缩始于上一个周期迈步相末期，作为屈膝肌。腘绳肌离心性收缩，使向前摆动的小腿减速，其目的为足跟着地做准备。当足跟着地后，腘绳肌又作为伸髋肌协调臀大肌伸髋，当站立中期过后，双侧下肢向前迈步，躯干前倾，为了防止过度前倾，腘绳肌发挥伸髋的作用。

3.腓肠肌

小腿三头肌包括腓肠肌和比目鱼肌。腓肠肌与跨膝关节和踝关节的肌肉使髋关节跖屈，当踝关节负重并固定时，腓肠肌收缩可以牵拉股骨下端和胫骨上端向后，使膝关节被动伸直。

行走过程中，作为踝关节跖屈肌，在足跟离地蹬离动作中，腓肠肌向心性大力收缩达到高峰，峰值发生在足跟离地时，随之产生爆发性踝关节跖屈，产生有力的蹬地动作，从而将身体重心有力的向前推进。

4.胫前肌群

胫前肌属踝关节背屈肌。行走中足跟着地时，胫前肌产生离心性收缩，以控制踝关节跖屈度，防止在足放平时出现足前步拍击地面的情况，而在足趾离地时，胫前肌再次收缩控制或减少此时踝关节的跖屈度，保证足趾在迈步相能够离开地面，使足廓清动作能够顺利完成。当发生胫前肌麻痹时，病人在足跟着地期会出现拍击地面声音，又因在摆动相不能有效背屈踝关节，而出现足下垂。为代偿足下垂，病人必须高抬腿才能够完成迈步动作。

动力学参数指的是什么？其包括哪些内容？作用是什么？

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阶段。此阶段的长短与步行速度有关，速度越快，双支撑相就越短，当由走变为跑时，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。