步態(tài)分析的臨床應(yīng)用和進(jìn)展

步態(tài)分析的臨床應(yīng)用進(jìn)展

勵(lì)建安南京醫(yī)科大學(xué)E-mail:1第一頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行的價(jià)值步行是人類生存的基礎(chǔ)，是人類與其它動(dòng)物區(qū)別的關(guān)鍵特征之一。

步行的基本功能：使用雙腳從某一地方安全、有效地移動(dòng)到另一地方。步態(tài)是步行的行為特征。2第二頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行中樞？正常步行并不需要思考然而步行的控制十分復(fù)雜：中樞命令：皮層？脊髓？步行中樞？身體平衡和協(xié)調(diào)控制足、踝、膝、髖、軀干、頸、肩、臂的肌肉和關(guān)節(jié)協(xié)同運(yùn)動(dòng)。任何環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能影響步態(tài)，而某些異常也有可能被代償或掩蓋。

3第三頁(yè)，共七十三頁(yè)。自然步態(tài)的要點(diǎn)(1)合理的步長(zhǎng)、步寬、步頻。(2)上身姿勢(shì)穩(wěn)定。

(3)最佳能量消耗。

4第四頁(yè)，共七十三頁(yè)。自然步態(tài)的生物力學(xué)因素具備控制肢體前向運(yùn)動(dòng)的肌力或機(jī)械能?？梢栽谧阌|地時(shí)有效地吸收機(jī)械能，以減小撞擊，并控制身體的前向進(jìn)程。支撐相有合理的肌力及髖膝踝角度(重力方向)，以及充分的支撐面(足的位置)。擺動(dòng)相有足夠的推進(jìn)力、充分的下肢地面廓清和合理的足觸地姿勢(shì)控制。

5第五頁(yè)，共七十三頁(yè)。臨床步態(tài)分析臨床步態(tài)分析旨在通過生物力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)手段，揭示步態(tài)異常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和影響因素。協(xié)助康復(fù)評(píng)估和治療。協(xié)助臨床診斷、療效評(píng)估、機(jī)理研究等。6第六頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行周期支撐相（Stancephase)早期中期末期擺動(dòng)相(Swingphase)早期中期末期7第七頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行模式8第八頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行時(shí)的軀干旋轉(zhuǎn)9第九頁(yè)，共七十三頁(yè)。肌肉的參與10第十頁(yè)，共七十三頁(yè)。11第十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。運(yùn)動(dòng)中的肌肉活動(dòng)12第十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。早期(earlystance)包括首次觸地和承重反應(yīng)，正常步速時(shí)大約為步行周期的10%~12%。13第十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。首次觸地指足跟接觸地面的瞬間，使下肢前向運(yùn)動(dòng)減速，落實(shí)足在支撐相的位置。首次觸地的部位為足跟。參與的肌肉主要包括脛前肌、臀大肌、腘繩肌。首次觸地異常是造成支撐相異常的最常見原因之一。14第十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。承重反應(yīng)指首次觸地之后重心由足跟向全足轉(zhuǎn)移的過程，骨盆運(yùn)動(dòng)在此期間趨向穩(wěn)定。參與的肌肉包括股四頭肌、臀中肌、腓腸肌。支撐足首次觸地及承重反應(yīng)期相當(dāng)于對(duì)側(cè)足的減重反應(yīng)和足離地。由于此時(shí)雙足均在地面，又稱之為雙支撐相。15第十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。承重反應(yīng)期的骨盆傾斜和臀大肌作用16第十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。脛骨在支撐相的前傾趨向17第十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。小腿三頭肌對(duì)脛骨前傾的控制18第十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。雙支撐相雙支撐相的時(shí)間與步行速度成反比。跑步時(shí)雙支撐相消失，表現(xiàn)為雙足騰空。首次觸地時(shí)GRF一般相當(dāng)于體重和加速度的綜合，正常步速時(shí)為體重的120%~140%。步速越快，GRF越高。下肢承重能力降低時(shí)可以通過減慢步速，減少肢體首次觸地負(fù)荷。緩慢步態(tài)的GRF等于體重。

19第十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。中期(midstance)支撐足全部著地，對(duì)側(cè)足處于擺動(dòng)相，是唯一單足支撐全部重力的時(shí)相，正常步速時(shí)大約為步行周期的38%~40%。主要功能是保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定，控制脛骨前向慣性運(yùn)動(dòng)，為下肢前進(jìn)做準(zhǔn)備。參與的肌肉主要為腓腸肌和比目魚肌。下肢承重力小于體重或身體不穩(wěn)定時(shí)此期縮短，以將重心迅速轉(zhuǎn)移到另一足，保持身體平衡。

20第二十頁(yè)，共七十三頁(yè)。21第二十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。末期(terminalstance)指下肢主動(dòng)加速蹬離(pushoff)的階段，開始于足跟抬起，結(jié)束于足離地。身體重心向?qū)?cè)下肢轉(zhuǎn)移，又稱為擺動(dòng)前期。在緩慢步行時(shí)可以沒有蹬離，而只是足趾離開地面，稱之為足趾離地(toeoff)。對(duì)側(cè)足處于支撐相早期，屬于雙支撐相，約為步行周期的10%~12%。參與的肌肉主要為腓腸肌和比目魚肌(等長(zhǎng)收縮)、股四頭肌和髂腰肌(向心性收縮)。

22第二十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。23第二十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。擺動(dòng)相足在空中向前擺動(dòng)的時(shí)相占步行周期的40%24第二十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。早期(initialswing)主要的動(dòng)作為足廓清地面和屈髖帶動(dòng)屈膝，加速肢體前向擺動(dòng)，占步行周期13%~15%。參與的肌肉主要為脛前肌、髂腰肌、股四頭肌。如果廓清地面障礙(如足下垂)，或加速障礙(髂腰肌和股四頭肌肌力不足)，將影響下肢前向擺動(dòng)，導(dǎo)致步態(tài)異常。

25第二十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。中期(midswing)足廓清仍然是主要任務(wù)，占步行周期的10%。參與的肌肉主要為脛前肌，保持踝關(guān)節(jié)背屈。

26第二十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。末期(terminalswing)主要任務(wù)是下肢前向運(yùn)動(dòng)減速，準(zhǔn)備足著地的姿勢(shì)，占步行周期的15%。參與的肌肉包括腘繩肌、臀大肌、脛前肌、股四頭肌。

27第二十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。跖筋膜的作用28第二十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。足趾的作用29第二十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。關(guān)節(jié)攣縮對(duì)步行能量消耗的影響30第三十頁(yè)，共七十三頁(yè)。踝關(guān)節(jié)屈曲踝關(guān)節(jié)跖屈首次觸地障礙能量消耗增加支撐末期屈髖屈膝增加31第三十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。膝關(guān)節(jié)屈曲32第三十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。髖關(guān)節(jié)屈曲髖后伸受限運(yùn)動(dòng)能量消耗增加33第三十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。下肢關(guān)節(jié)融合對(duì)步行效率的影響34第三十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。EadweardMuybridge1830-190435第三十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。FatherofGaitAnalysis(inUS)187236第三十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。FirstMotionPictures1870s37第三十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。FalconAnalogCameraIntroducedin1996SPECIFICATIONSFPS Resolution60 640x480120 640x480240 640x24038第三十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。SPECIFICATIONSFPS Resolution1-200Frames/secondPoE:PoweroverEthernetPortablesystemshawk-iDigitalCameraIntroducedin200539第三十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。40第四十頁(yè)，共七十三頁(yè)。

SimplifyGaitGraphs:ColorNormalBars?41第四十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。江蘇省人民醫(yī)院臨床生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室42第四十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。43第四十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。44第四十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。45第四十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。46第四十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)是步行時(shí)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)間和空間變化規(guī)律的研究方法，主要包括：步行時(shí)間與空間測(cè)定肢體節(jié)段性運(yùn)動(dòng)方向測(cè)定

47第四十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測(cè)定節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測(cè)定是指對(duì)步行時(shí)特定關(guān)節(jié)或運(yùn)動(dòng)中心的多維動(dòng)態(tài)分析，即步行時(shí)關(guān)節(jié)各方向活動(dòng)角度的動(dòng)態(tài)變化及其與步行時(shí)相之間的關(guān)系，從而可以剖析運(yùn)動(dòng)障礙的具體環(huán)節(jié)和部位，以及各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。進(jìn)行節(jié)段性分析必須要能夠分解受試者的動(dòng)作，并同時(shí)從多維方向進(jìn)行觀察，因此必須使用必要的儀器。

48第四十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。時(shí)間/空間參數(shù)測(cè)定足印法：是步態(tài)分析最早期和簡(jiǎn)易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般為4~6m）鋪上白紙。受試者走過白紙，留下足跡，便可以測(cè)量距離。也可以在黑色通道上均勻撒上白色粉末，讓患者赤足通過通道，留下足跡。步行同時(shí)用秒表記錄時(shí)間。這種方式不需要復(fù)雜設(shè)備，但是十分耗時(shí)。49第四十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。50第五十頁(yè)，共七十三頁(yè)。電子步態(tài)測(cè)定裝置4-6米10萬個(gè)壓力傳感器瞬時(shí)測(cè)定所有步行時(shí)間/空間參數(shù)51第五十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。主要參數(shù)步長(zhǎng)：指一足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均距離。步長(zhǎng)時(shí)間步幅：一足著地至同一足再次著地的距離。步行周期：指平均步幅時(shí)間(stridetime)。步頻：指平均步數(shù)（步/min）。步速：指步行的平均速度(m/s)

。步寬：兩腳跟中心點(diǎn)或重力點(diǎn)之間的水平距離。足偏角：足中心線與同側(cè)步行直線之間的夾角。52第五十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-Kinematics53第五十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。54第五十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。步動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)55第五十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。56第五十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。

SimplifyGaitGraphs:ColorNormalBars?57第五十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)(kenetics)分析是對(duì)步行時(shí)作用力、反作用力強(qiáng)度、方向和時(shí)間的研究方法。牛頓第三定律（作用力=反作用力）是動(dòng)力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)。

58第五十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。步行動(dòng)力學(xué)特征59第五十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。60第六十頁(yè)，共七十三頁(yè)。足底壓力61第六十一頁(yè)，共七十三頁(yè)。62第六十二頁(yè)，共七十三頁(yè)。3-D運(yùn)動(dòng)分析和關(guān)節(jié)活動(dòng)模擬63第六十三頁(yè)，共七十三頁(yè)。動(dòng)態(tài)肌電圖動(dòng)態(tài)肌電圖指在活動(dòng)狀態(tài)同步測(cè)定多塊肌肉電活動(dòng)，揭示肌肉活動(dòng)與步態(tài)關(guān)系的肌肉電生理研究，是臨床步態(tài)分析必不可少的環(huán)節(jié)。

64第六十四頁(yè)，共七十三頁(yè)。動(dòng)態(tài)肌電圖65第六十五頁(yè)，共七十三頁(yè)。肘關(guān)節(jié)屈伸肌電比較（主縮肌/拮抗肌）主動(dòng)屈曲主動(dòng)伸展FlexorsExtensorsFlexorsExtensorsAgonistAgonistAntagonistAntagonist66第六十六頁(yè)，共七十三頁(yè)。診斷性阻滯利多卡因運(yùn)動(dòng)點(diǎn)或神經(jīng)干注射注射前后運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析67第六十七頁(yè)，共七十三頁(yè)。68第六十八頁(yè)，共七十三頁(yè)。Musclelengthofgasandsoleus69第六十九頁(yè)，共七十三頁(yè)。氣體代謝測(cè)量70第七十頁(yè)，共七十三頁(yè)。OxygenCost氧價(jià)（OxygenCost，OC）是一種定量評(píng)估運(yùn)動(dòng)能量消耗的指標(biāo)，以運(yùn)動(dòng)時(shí)單位體重、單位距