步态分析在康复中的应用

[步态分析在康复中的应用] 摘要

随着科学技术的发展和进步，一个人的足底压力和步态会像血

压、体温那样，从一个侧面反映出人体的健康状况和病变特征。

步态分析技术在康复领域已有广泛的应用：可进行康复训练前

后的足底压力对比测试，评价康复训练的效果；也可用足底压

力步态分析的数据与曲线鉴别、评定肢体伤残的程度，为制定

整体的康复计划提供客观依据等等。

步态分析在康复中的应用

1、足底压力（PlantarPressure）与步态分析（GaitAnalysis）：

步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体的行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。足底压力是人体在静止站立或者动态行走时，在自身重力的作用下，足底在垂直方向上受到的一个地面的反作用力。

足底压力测定是步态分析的一个重要组成部分，是分析和衡量异常足底应力分布和步态的基础，它对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义，因此其临床应用越来越广泛。

足底压力分布能反映下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息，对足底压力的研究可揭示人体在不同状态下的足底压力特征,即运动过程中足的动力学特性。当下肢功能及足内结构轻微变化时,都将改变足底压力负荷的分配,因此研究人体不同状态下（正常人与病人之间、站立和步态之间）的足底压力的变化，可以用来进一步分析并获得人体各部位的受力情况和生理、病理学参数，从而可以与病史、其他检查联合使用对人体健康程度进行诊断。2、步态分析在临床医疗领域的应用：

步态分析技术提供定量的功能评估，该技术是重要的定量检查与分析的手段，从而改变了沿用已久的定性分析和直观描述，可揭示人体在不同状态下的足底压力特征，即运动过程中足的动力学特性。它已逐渐成为临床生物力学研究与足部康复评定的重要手段,为足疾的功能康复、疗效评定和手术后效果鉴定提供客观评价。

随着新型传感器技术的发展与计算机技术的广泛应用，足底压力测量技术在临床医疗领域得到越来越广泛的应用，测量技术也不断的发展成熟，指标也逐步丰富，测量的精度也随之提高。

糖尿病足部病变是糖尿病常见的并发症，15%以上的糖尿病病人一生中会发生足溃疡或坏疽,14%～24%的足部溃疡病人需要截肢治疗。足底压力增高可用于预测糖尿病足溃疡，是足溃疡发生的独立危险因素，相关性高达79-90%。应用足底压力测量仪测定足底不同部位的压力分布,探讨足部生物力学的改变,可了解糖尿病病人足底压力是否有异常变化,筛查糖尿病足的高危人群,为糖尿病足的早期干预和指导治疗提供证据。

脑瘫患儿步行常表现出特殊的病理性步态,严重时甚至导致步行功能障碍，对脑瘫儿童进行步态分析，帮助其提高姿势控制和平衡协调能力，建立和改善步行能力。

随着生活质量的提高，肥胖在我国已成为一个日益严峻的问题，而青少年肥胖更是不容忽视。对肥胖青年这个特殊人群的足底压力步态研究提示我们：肥胖人群足底各区域所受地面反作用力的冲量大，所以其鞋的设计应尽可能增大与脚的接触面积，进而增加足与地面的接触时间，达到减小冲击力值的目的；肥胖青年行走时重心运动轴线符合正常人体生理规则，前脚掌处压力中心过于密集，若长期大负荷刺激第2、3跖骨头处易形成胼胝体。

3、步态分析在康复领域的应用：

随着科学技术的发展和进步，一个人的足底压力和步态会像血压、体温那样，从一个侧面反映出人体的健康状况和病变特征。步态分析技术在康复领域已有广泛的应用：可进行康复训练前后的足底压力对比测试，评价康复训练的效果；也可用足底压力步态分析的数据与曲线鉴别、评定肢体伤残的程度，为制定整体的康复计划提供客观依据等等。

3.1步态分析用于术后功能与疗效评定：

步态分析可在足部手术前后分别进行，用来评估足部手术的疗效。

目前对跟骨骨折的疗效评价多为患者的自觉症状，缺乏客观指标，较常用的评分系统也各自存在缺陷，而足底压力步态分析为跟骨骨折术后更加精确化、客观化的疗效评价作了初步探索，可为跟骨骨折临床术式的选择及术后康复治疗提供客观指导。

拇外翻患者由于先天或者后天因素导致拇趾骨和第一跖骨的关节倾斜超过15度，穿鞋、久

站、久行时前足产生疼痛，严重时影响走路姿势。正因为足底形态构造发生改变，较正常人其承重中心外移。拇外翻患者在实施跖骨远端截骨术后，通过重建骨骼框架而达到正常的足底负荷平衡状态，即前足底压力发生了改变。

3.2步态分析用于评价康复治疗的效果：

脑梗死又称缺血性脑卒中，由于急性脑血管破裂或闭塞，导致局部或全脑神经功能障碍，约有80%的脑卒中患者遗留有不同程度的运动功能障碍，其中偏瘫是常见的一种。偏瘫后由于其一侧下肢肌力降低或肌张力异常,引起左右平衡功能下降,从而进一步导致患者站立、行走的困难,是直接影响患者生存质量的主要原因。

3.3步态分析用于找寻合适的负荷和判断标准：

对于训练中负荷的选择是直接影响到康复训练的效果与进程的，很多人将其归于经验的范畴，但是个体的差异使我们需要更准确的测量指标与手段，来为个体找寻到适宜的负荷，兼顾安全与疗效。

通过足底压力分布特征及步态分析可以推断出坐骨神经是根性损伤还是干性损伤；是腓总神经损伤还是胫神经损伤或是腓总神经和胫神经的复合损伤，来指导临床诊断定位以及术后康复指导和疗效观察。

3.4步态分析为假肢设计提供数据，用于判定治疗方案的可行性

脑瘫儿童由于中枢神经损伤，神经肌肉控制能力受限，步行功能受到了极大的影响，并常常产生异常的步态模式，影响步行的平衡性和协调性。采用踝足矫形器（AFO）治疗脑瘫儿童，不仅可以纠正和预防踝足畸形的产生，还可以抑制异常的姿势反射，促进正常运动模式的建立。

穿戴式步态分析技术是近年来迅速发展的新型医疗监测技术，其突破了以往医疗机构监测诊断的空间范围限制，采用嵌入鞋内或鞋内垫的柔性压力传感器，实时反映足底压力分布，连续记录运动状态下的足底压力，实现对动态人体足底压力的日常监测，可为人体足部医疗保健、运动姿态矫正及科学制鞋提供依据。鞋垫测量可以对足部与鞋的接触特性作出评价,对设计具有特殊功能的各种类型的鞋有较高的实用价值。更重要的是,鞋内垫装置可以连续记录行进中的足部压力,而测力板和测力台只能测量足底压力，不能评定足与鞋/矫形器之间的受力情况。

结论：

1、步态分析在临床医疗领域有广泛应用：糖尿病足的早期干预、帮助脑瘫患儿改善步行能力、肥胖青少年足部疾病预防、判断运动性疲劳等。

2、步态分析在康复医疗领域的应用：

2.1步态分析可评定术后功能与疗效评定；

2.2步态分析可评价康复治疗的效果，用于修改治疗方案；

2.3步态分析可为PBWST找寻合适的负荷，并可作为一些疾病的判断标准；

2.4步态分析为假肢设计提供数据，用于判定治疗方案的可行性。

临床步态分析

临床步态分析行走是一种双下肢交替进行并使人体产生移动的周期性循环运动，是人在出生后，伴随着发育过程，不断实践而习得的一种能力。步态体现的是行走的方式或模式。正常步态有赖于中枢神经系统、周围神经系统以及运动系统的协调运作。由于疾病状态可以改变肌肉、骨骼、关节乃至脑、脊髓、周围神经的正常生理功能以及相互间的协调与平衡，因此上述系统病变或损伤均可导致异常步态。步态分析是对一个人行走方式的检查，它在多种疾病与外伤康复中具有重要的障碍诊断价值。一、步行周期与时空参数（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。每一侧下肢有其各自的步行周期。每一个步行周期分为站立相和迈步相两个阶段。站立相又称支撑相，为足底与地面接触的时期；站立相根据动作的发生顺序又分为首次着地、负荷反应、站立中期、足跟离地、足趾离地期；迈步相亦称摆动相，指支撑腿离开地面向前摆动的阶段，分为迈步初期、中期、后期。站立相大约占步行周期的60%，迈步相约占40%。站立相与迈步相时间比例与步行速度有关，随着步行速度的加快，迈步相时间相应延长，而站立相时间缩短。（二）时空参数 1．步频与步速（1）步频单位时间内行走的步数称为步频（Cadence），以步数／min表示。正常人平均自然步频约为95～125步／min左右。（2）步行速度单位时间内行走的距离称为步行速度（Velocity），以m/s表示，亦可以用身高或下肢长百分比表示。正常人平均自然步速约为1.2m/s左右。步速也通过下列公式计算得之。可以看出，步行速度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，反之亦然。 2．步长与跨步长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（Step length），以cm 为单位表示。步长与身高成正比，即身材愈短，步长愈短。正常人约为50～80cm。一步的概念还可以时间来衡量，即单步所用的时间。正常人行走时左右侧下肢步长及时间基本相等。左、右步长的不一致性则是反映步态不对称性的敏感指标。如果左脚向前迈一步，右脚随后向前跟进与左脚保持平行或落后，而不是越过左脚，则右步长为零或负值。病理步态如偏瘫步态的不对称性表现在健侧步长缩短，而患侧相对延长。跨步长（stride length）指同一侧足跟前后连续两次着地点间的纵向直线距离，相当于左、右两个步长相加，约为100-160cm。被试者走直线时（绕圈行走例外），即便出现明显地不对称步态，左、右跨步长也基本相等。因此，通过测量跨步长来判断步态的对称性与否是无效的。跨步时间（stride time）即步行周期时间，以秒为计时单位。用于被试者之间或自身比较时，跨步时间通常采用百分比的方式表达。

临床三维步态分析系统的组成原理及其临床应用

三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用-孟殿怀、励建安三维步态分析系统的组成、原理及其临床应用孟殿怀、励建安南京医科大学第一附属医院康复医学科步行是人类的基本功能，任何神经、肌肉及管关节疾患均可能导致步行功能障碍。步态分析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。步态分析分为定性（目测）分析和定量分析两大类。前者是由医务人员通过目测观察患者的行走过程，并作出大体的分析，此法比较粗略，仅限于定性分析。定量步态分析研究始于19世纪末，早期主要是借助一些简单的设备（如卷尺、秒表等）辅助分析，常见的如足印法、电子角度计测定法等。20世纪70年代以后定量步态分析发展较快，80年代以后转向采用高速摄像设备的三维步态分析。目前常用的临床步态分析系统进行定量步态分析的频率已经达到每秒60帧以上，测量长度的误差小于1毫米。随着我国经济的快速发展、人民生活水平的提高，临床三维步态分析系统已经越来越受到国内医学界人士的青睐。可以预见，在未来的几年中，国内将有多家医疗单位添置临床三维步态分析系统。 1、步态分析的主要内容定量步态分析所用参数大致可归纳为如下几类： ●时间-距离参数，包括步长、步幅、步宽、步向角、步速、步频、步行周期、支撑相时间、摆动相时间等。 ●运动学参数，是指步行中髋、膝、踝等关节的运动规律（角度、位移、速度、加速度等），骨盆倾斜和旋转、身体重心位置的变化规律等。 ●动力学参数，指引起运动的力学参数，包括地板反力、功与功率等。 ●肌电活动参数，指步行过程中下肢主要肌肉的电生理活动指标。 ●能量代谢参数，指人体运动过程中的能量代谢情况。 2、组成及原理完整的临床三维步态分析系统应该包括：（1）步态分析仪；（2）测力平板；（3）动态体表肌电仪；（4）气体代谢分析仪。 2.1 步态分析仪步态分析仪的功能主要是摄取人体在步行过程中各个关节点的运动轨迹，通 1

步态分析04569

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。 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

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 humanb ody 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。 1.3 步态分析方法步态分析的方法有定性和定量两种，定性法即目测分析法，医生通过目测观察患者的行走过程，凭借其丰富的临床经验得出初步分析结论 ; 定量法即仪器分析法，定量分析包括运动学分析、动力学分析、时空参数的分析、动态肌电图等。目前最先进的方法是采用步态分析系

临床步态分析

临床步态分析（Clinical Gait Analysis） ——基础与临床孟殿怀 *偏瘫的治疗： 1、并发症及伴发症的治疗 2、运动功能——肌力肌张力 ROM 平衡协调体位转换站立与步行运动功能训练的终点目标 3、作业功能 4、感觉 5、认知 6、言语 7、吞咽 8、家居环境改造正确站姿：纵向——要感觉头顶有根绳子拉紧，整个身体向上挺拔；横向——两肩打开，不要缩成一团。步态：例1——保护性跛行：患侧足刚一点地则健足就赶快起步前移；触地时间：健足长、患足短患腿迈步小、健腿跨步大患腿负重小、健腿负重大可能存在的问题：关节不稳定——关节稳定的因素：骨性结构基础韧带与关节囊静态因素肌肉动态因素 *单腿支撑时稳定主要靠静态因素维持，步行虽然是动态稳定，但只要步行速度够慢，稳定性还是可以得到保证，因此关节不稳不是保护性步行的可能原因。肌无力——每个关节都有抗重力肌及其优势运动方向，如果抗重力肌无力，则关节往往固定在非优势方向，形成特殊的步态，因此也不是。疼痛——最常见的原因感觉障碍——往往是步态不稳，表现为深一脚浅一脚，因此也不是。*所有单侧下肢有问题的患者，步态都表现为患腿支撑时间短而健腿支撑时间长，因此这不是特征性的表现，还要结合临床考虑。例2——高跟鞋步态鞋跟越高，重心面越小，稳定性越差；足的形态会有改变；向前迈步时，除了髂腰肌、股四头肌等内力的作用，还需要外力，即小腿三头肌的蹬地，地面的相反的推动力，此时小腿三头肌进行等长收缩。跖屈时其初始长度缩短，不利于蓄能，易疲劳，且会得到强化，长时间后横截面积会

增加，出现肌肥大；长时间短缩可能出现跟腱的缩短；可出现踝关节及足的韧带的前后力量不均衡 *影响肌力的因素：肌肉的初始长度——最适初长度是其静息状态的1.2倍。肌纤维的募集肌肉的横截面积肌肉的长轴与离得方向杠杆一、步态分析的基本概念步行的基本概念：从某一地安全、有效地移动到另一地方。步态：行走时的人体姿态，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。步态分析：利用力学的概念和已经掌握的解剖、生理学知识对人体的行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。步态分析方法：定性分析——目测，由医务人员通过目测观察，作大体分析。定量分析——足印法电子角度计测定法三维步态分析作用：判断功能状态辅助制定治疗方案判断治疗效果预测功能转归辅助疾病机理的研究功能分级的标准 *有很多患者，尤其是老年患者，其腰背痛的原因可能是姿势不当造成的，比如脊柱侧弯或长短腿，导致重心的偏移，双侧肌力不均衡。二、步态分析基础 1、生物力学：力的作用杆杆原理功与功率关节自由度 2、解剖学：下肢主要骨 *肩外展：由冈上肌发动（运动的前30°），由三角肌发力（30°以后）。肌肉：髋肌——前群髂腰肌—止于小转子，屈曲外旋髋关节后群臀大肌—主要后伸髋关节，部分外旋外展髋关节，下部纤维紧张髂胫束臀中肌—止于大转子外上，外展髋关节。臀中肌在步行时最主要的作用是反向作用，在单腿支撑相时，保证重心落在支撑侧足的内侧，避免躯干过度屈曲。若臀中肌无力则出现“鸭步”。大腿肌—前群股四头肌—股直肌跨髋关节，可以伸膝屈髋，其余三头作用均为伸膝。*股内侧肌在0~30°起作用，股外侧肌在30~90°时起作用，超过90°主要是股直肌，股中间肌全程均有作用，但较弱。因此膝

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

步态分析在康复中的应用

[步态分析在康复中的应用] 摘要随着科学技术的发展和进步，一个人的足底压力和步态会像血压、体温那样，从一个侧面反映出人体的健康状况和病变特征。步态分析技术在康复领域已有广泛的应用：可进行康复训练前后的足底压力对比测试，评价康复训练的效果；也可用足底压力步态分析的数据与曲线鉴别、评定肢体伤残的程度，为制定整体的康复计划提供客观依据等等。

步态分析在康复中的应用 1、足底压力（PlantarPressure）与步态分析（GaitAnalysis）：步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体的行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。足底压力是人体在静止站立或者动态行走时，在自身重力的作用下，足底在垂直方向上受到的一个地面的反作用力。足底压力测定是步态分析的一个重要组成部分，是分析和衡量异常足底应力分布和步态的基础，它对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义，因此其临床应用越来越广泛。足底压力分布能反映下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息，对足底压力的研究可揭示人体在不同状态下的足底压力特征,即运动过程中足的动力学特性。当下肢功能及足内结构轻微变化时,都将改变足底压力负荷的分配,因此研究人体不同状态下（正常人与病人之间、站立和步态之间）的足底压力的变化，可以用来进一步分析并获得人体各部位的受力情况和生理、病理学参数，从而可以与病史、其他检查联合使用对人体健康程度进行诊断。2、步态分析在临床医疗领域的应用：步态分析技术提供定量的功能评估，该技术是重要的定量检查与分析的手段，从而改变了沿用已久的定性分析和直观描述，可揭示人体在不同状态下的足底压力特征，即运动过程中足的动力学特性。它已逐渐成为临床生物力学研究与足部康复评定的重要手段,为足疾的功能康复、疗效评定和手术后效果鉴定提供客观评价。随着新型传感器技术的发展与计算机技术的广泛应用，足底压力测量技术在临床医疗领域得到越来越广泛的应用，测量技术也不断的发展成熟，指标也逐步丰富，测量的精度也随之提高。糖尿病足部病变是糖尿病常见的并发症，15%以上的糖尿病病人一生中会发生足溃疡或坏疽,14%～24%的足部溃疡病人需要截肢治疗。足底压力增高可用于预测糖尿病足溃疡，是足溃疡发生的独立危险因素，相关性高达79-90%。应用足底压力测量仪测定足底不同部位的压力分布,探讨足部生物力学的改变,可了解糖尿病病人足底压力是否有异常变化,筛查糖尿病足的高危人群,为糖尿病足的早期干预和指导治疗提供证据。脑瘫患儿步行常表现出特殊的病理性步态,严重时甚至导致步行功能障碍，对脑瘫儿童进行步态分析，帮助其提高姿势控制和平衡协调能力，建立和改善步行能力。随着生活质量的提高，肥胖在我国已成为一个日益严峻的问题，而青少年肥胖更是不容忽视。对肥胖青年这个特殊人群的足底压力步态研究提示我们：肥胖人群足底各区域所受地面反作用力的冲量大，所以其鞋的设计应尽可能增大与脚的接触面积，进而增加足与地面的接触时间，达到减小冲击力值的目的；肥胖青年行走时重心运动轴线符合正常人体生理规则，前脚掌处压力中心过于密集，若长期大负荷刺激第2、3跖骨头处易形成胼胝体。 3、步态分析在康复领域的应用：随着科学技术的发展和进步，一个人的足底压力和步态会像血压、体温那样，从一个侧面反映出人体的健康状况和病变特征。步态分析技术在康复领域已有广泛的应用：可进行康复训练前后的足底压力对比测试，评价康复训练的效果；也可用足底压力步态分析的数据与曲线鉴别、评定肢体伤残的程度，为制定整体的康复计划提供客观依据等等。 3.1步态分析用于术后功能与疗效评定：步态分析可在足部手术前后分别进行，用来评估足部手术的疗效。目前对跟骨骨折的疗效评价多为患者的自觉症状，缺乏客观指标，较常用的评分系统也各自存在缺陷，而足底压力步态分析为跟骨骨折术后更加精确化、客观化的疗效评价作了初步探索，可为跟骨骨折临床术式的选择及术后康复治疗提供客观指导。拇外翻患者由于先天或者后天因素导致拇趾骨和第一跖骨的关节倾斜超过15度，穿鞋、久

三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用

三维步态分析在骨科康复等临床医学的应用作者：刘安民先生，英国曼彻斯特索尔福德大学健康学院研究员一步态分析研究的历史行走是人类最基本的运动，行走的姿态可分为不同的类型。步态分析是一门有关人行走过程中, 体态, 骨骼间 (关节) ，肌肉与肢体，以及肢体与外界物体间相对运动，力学关系的分析方法。步态分析是固体力学在生物系统应用 (即生物力学)的典型范例。人类对动物及自身姿态及运动的兴趣和研究起源可以上溯到公元前三个多世纪的亚里士多德。他的‘动物的行走’被广泛认为是人类有关包括自身在内的动物行走研究的最早专著。文艺复兴时期的艺术家达分奇被认为是生物力学的先驱之一，因为他首次在力学环境下研究人的骨骼解剖结构。十七世纪的法国物理家勒内·笛卡尔最早提出人和所有动物的行走都遵循统一的力学法则，他的这一思想对促进和推动生物力学的持续发展起到了重要作用。同一时期的意大利物理家乔瓦尼·阿方索·博雷利接受了这一思想，并对鸟和鱼等走，跑、跳、飞和游等动作进行了研究，他甚至在力学框架内研究了心脏的活塞运动。确定人体重心的位置，测量出吸和呼的空气量，并指出吸气是肌肉收缩造成，而呼气是由于身体组织弹性造成。博雷利首次阐明骨肌系统的杠杆结构对运动而不是力本身的放大作用。肌肉必须产生足以克服运动阻力的力才能实现运动。受伽利略影响，他在牛顿三大定律发表前便建立了直观了解关节静力平衡规律的方法。

运动是生物力学的重要组成部分，有关动物运动及人类步态的研究随着工业革命的开始得到进一步发展，首先，著名的德国爱德华·韦伯和威廉·韦伯兄弟正式系统地对人类行走进行了研究，1836年合著了‘人类行走力学’。随后, 相机的发明对生物运动学产生了巨大推动作用。该时期的法国生理学家艾蒂安·朱尔斯·马雷在专著‘动物机械原理’中，提出了动物，人和机器都遵守同一物理法则，人体仅是有生命的机器的理论。他利用自己发明的步枪式连拍照相机成功记录了鹈鹕等多种鸟，动物及人的动作。英国人爱德华·迈布瑞奇(与其同龄,同与1904去世)几乎于同一时期在美国利用多架相机，成功捕捉了奔马连续动作的多幅照片，不仅证明马在奔跑的过程中会产生四蹄离地的瞬间，而且证明了法国人马雷理论的正确性。这二位开创性的工作使得他们被后人尊为生物力学的先驱。他们采用的联系动作连拍摄影的方法到目前为止还是步态分析的重要组成部分。上个世纪四十年代，二战造成的众多伤残人员对假肢的大量需求促进了步态分析的研究。当时的假肢无论在设计和临床应用都没有成熟的步态生物力学理论可寻。每个残疾人的假肢都是经多次重复试验确定，不仅设计匹配无优化，而且耗时。美国的骨科医生维恩·托马斯·茵曼和结构工程师出身的著名假肢设计师的霍华德·戴维斯·艾博哈特(初为茵曼的截肢病人)共同开展了大量针对人类行走生物力学的系统研究1,2,3,4。不仅确定了各个肢体在每个步态周期的运动，而且测得了着地足的地面支反力以及肌肉在收缩时的肌电信号。力和肌电信号的引入极大地推动了步态生物力学的发展。他们发现的

励建安临床步态分析

励建安临床步态分析临床步态评估步态是步行的行为特征。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。近10年来计算机技术的发展促进了步态数据处理和分析能力，极大地推动了步态分析的发展和临床应用。第一节正常步态一、基本概念 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。 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(重力方向)，以及充分的支撑面(足的位置)。 (4)摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制。二、步态周期 1、支撑相足接触地面和承受重力的时相，占步态周期的60%，包括： (1) 早期(early stance)：包括首次触地和承重反应，正常步速时大约为步态周期的10%~12%。首次触地是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。首次触地的正常部位为足跟，参与的肌肉主要包括胫前肌、臀大肌、腘绳肌。首次触地异常是造成支撑相异常的最常见原因之一。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。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。双支撑相的时间与步行速度成反比。跑步时双支撑相消失，表现为双足腾空。首次触地时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。 (2) 中期(mid stance):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态周期的38%~40%。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。 (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。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)。对侧足处于支撑相早期，属于双支撑相，约为步态周期的10%~12%。踝关节保持蹠屈，髖关节主动屈曲，参与的肌肉主要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)。 2、摆动相足在空中向前摆动的时相，占步态周期的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，占步态周期的13%~15%。参与的肌肉主要为胫前肌、髂腰肌、股四头肌。如果廓清地面障碍(如足下垂)，或

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。

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

临床步态分析

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

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。