1、步態分析與訓練步態分析與訓練李勇強李勇強一、步行的定義一、步行的定義 步行：是涉及全身多關節和肌群的一種周期性、移動性運動。正常步行是高度自動化的協調、均勻、穩定的運動，也是高度節能的運動二、步態分析的目的二、步態分析的目的1. 異常步態的診斷2. 異常步態的嚴重程度3. 比較不同的輔助具、矯形器、手術等對步態的影響和作用三、步行的功能三、步行的功能 從一個地方安全有效的轉移到另一地方四、自然步態的要點四、自然步態的要點1. 合理的步長、步寬、步頻 2. 上身姿勢穩定 3. 最佳能量消耗或最省力的步行姿態 五、步行的生物力學因素五、步行的生物力學因素1. 控制身體向前肌肉力量2. 在足觸地時有

2、效地吸收機械能，減小撞擊，并控制身體的前向進程3. 有合理髖膝踝角度和充分的支撐面4. 充分的下肢地面廓清和合理的足觸地姿勢控制 六、步行周期六、步行周期 支撐相（Stance phase)早期中期末期 擺動相(Swing phase)早期中期末期支撐相（支撐相（60%）早期：正常步速下，占步行周期10%12% 首次觸地-足跟觸地瞬間，下肢前向運動減速，參與肌肉包括脛前肌、臀大肌、腘繩肌 承重反應-首次觸地后重心由足跟向全足轉移過程，骨盆運動趨向穩定，參與肌肉包括股四頭肌、臀中肌、腓腸肌 雙支撐相-支撐足觸地相當于對側足減重，此時雙足均在地面，雙支撐相越長，速度越慢，步行越穩定，反之。跑步時雙

3、支撐相消失，很多步行障礙患者雙支撐相延長，速度減慢，穩定性增加 地面反作用力-正常步速時，GRF為體重的120%140%，步速越快，GRF越高，緩慢步態的GRF等于體重，患者在下肢承重能力減退時往往通過減慢步行速度以減輕下肢承重負荷支撐相支撐相中期中期(mid stance)(mid stance)：支撐足全部著地，對側足處于擺動相，是單足支撐全部重力的時相，正常步速時大約為步行周期的38%40% 支撐相中期功能：支撐相中期功能：保持膝關節穩定，控制脛骨前向慣性運動，為下肢向前推進做準備 參與的肌肉參與的肌肉主要為腓腸肌和比目魚肌腓腸肌和比目魚肌 下肢承重力小于體重或身體不穩定時此期縮短，患者

4、會將重心迅速轉移到另一足，保持身體平衡支撐相支撐相末期末期(terminal stance)(terminal stance)：下肢主動加速蹬離(push-off)的階段，開始于足跟抬起，結束于足離地約為步行周期的10%12% 此階段身體重心向對側下肢轉移，又稱擺動前期擺動前期 在緩慢步行時可以沒有蹬離，而只是足趾離開地面，稱之為足趾離地足趾離地 (toe off)(toe off) 踝關節保持跖屈跖屈，髖關節主動屈曲主動屈曲，參與的肌肉為腓腸肌和比目魚肌(等長收縮)、股四頭肌和髂腰肌(向心性收縮)擺動相（擺動相（40%） 早期早期(initial swing)-(initial swing)

5、-足廓清地面和屈髖帶動屈膝，加速肢體前向擺動，占步行周期的13%15%，參與的肌肉為脛前肌、髂腰肌、股四頭肌如果廓清地面障礙(如足下垂足下垂)，或加速障礙(髂腰髂腰肌和股四頭肌肌力不足肌和股四頭肌肌力不足)，將影響下肢前向擺動，導致步態異常 中期中期(mid swing)-(mid swing)-足廓清仍然是主要任務，占步行周期的10%，參與肌肉主要為脛前肌，保持踝關節背屈 末期末期(terminal swing)-(terminal swing)-主要任務是下肢前向運動減速運動減速，準備足著地準備足著地的姿勢，占步行周期的15%。參與的肌肉包括腘繩肌、臀大肌、脛前肌、股四頭肌正常步行周期中主

6、要肌肉的作用正常步行周期中主要肌肉的作用肌肉步行周期的作用腓腸肌和比目魚肌 支撐相中期至蹬離，首次觸地臀大肌擺動相末期-首次觸地至支撐相中腘繩肌擺動相中期-首次觸地至承重反應結束髂腰肌和股內收肌 足離地至擺動相早期股四頭肌擺動相末期，首次觸地至支撐相中期足離地至擺動相早期脛前肌首次觸地至承重反應結束足離地至再次首次觸地右足右足支撐相支撐相擺動相擺動相早期中期末期早期中期末期雙支撐雙支撐左足左足支撐相支撐相擺動相擺動相支撐相支撐相末期早期中期末期早期中期雙支撐雙支撐步行周期步態分析運動學特征步態分析運動學特征 人體重心：人體重心：人體重心位于第二骶骨前緣 骨盆運動骨盆運動骨盆前后傾斜-擺動側的髖

7、關節前向速度高于支撐側，造成骨盆前傾骨盆左右傾斜-擺動側骨盆平面低于支撐側骨盆側移-支撐相骨盆向支撐腿的方向側移 膝關節運動膝關節運動膝關節支撐相早期屈曲-支撐側膝關節屈曲15度膝關節支撐相晚期屈曲-支撐側膝關節屈曲3040度步行時減少重心擺動是降低能耗的關鍵 廓清機制廓清機制廓清：廓清：步行擺動相下肢適當離開地面，以保證肢 體向前進，包括擺動相早期-中期髖關節屈曲擺動相早期膝關節屈曲，擺動相中-后期踝關節背屈支撐相的影響：支撐中期踝跖屈控制(防止脛骨過分前向行進)，中期至末期膝關節伸展和末期足跟抬起(踝跖屈)動力學特征動力學特征 垂直重力垂直重力首次觸地時身體GRF超過體重，表現為第一次高峰

8、身體重心越過重力線，體重向對側轉移，GRF降低到最低點然后蹬地反作用力，GRF增加，與承重期應力相似足離地時壓力降低到零，進入擺動相 剪力剪力 垂直剪力在首次觸地時向前，越過重心線時剪力向后 力矩力矩 力矩是外力與內力的綜合，是動力學與運動學的結合，受肌肉力量、關節穩定度和運動方向的影響步態臨床分析步態臨床分析1.1.病史回顧：病史回顧：既往手術、損傷、神經病變病史2.2.體格檢查：體格檢查： 腱反射和病理反射 肌力和肌張力 關節活動度 感覺（觸覺/痛覺/本體感覺） 壓痛、腫脹、皮膚狀況(潰瘍/顏色)步態臨床分析步態臨床分析3.3. 步態觀察：步態觀察：注意全身姿勢和步態，包括步行節律、穩定性

9、、流暢性、對稱性、重心偏移、手臂擺動、諸關節姿態與角度、患者神態與表情、輔助裝置(矯形器、助行器)的作用等 在自然步態觀察的基礎上，可以要求患者加快步速，減少足接觸面（踮足或足跟步行）或步寬（兩足沿中線步行），以凸現異常 也可以通過增大接觸面或給予支撐（足矯形墊或矯形器），以改善異常，從而協助評估 診斷性治療診斷性治療診斷性神經阻滯(局部麻醉劑注射)有助于鑒別肢體畸形的原因和指導康復治療關節畸形可以分為動態畸形和靜態畸形動態畸形動態畸形指肌痙攣或張力過高導致肌肉控制失平衡，關節活動受限，診斷性治療可明顯改善功能靜態畸形靜態畸形指骨骼畸形以及關節或肌肉攣縮導致的關節活動受限，診斷性治療無變化步態

10、臨床觀察要點步態臨床觀察要點步態內容步態內容觀察要點觀察要點步行周期時相是否合理左右是否對稱行進是否穩定和流暢步行節律節奏是否勻稱速率是否合理疼痛是否干擾步行部位、性質與程度與步行障礙的關系發作時間與步行障礙的關系肩、臂塌陷或抬高前后退縮肩活動度降低軀干前屈或側屈扭轉擺動過度或不足骨盆前、后傾斜左、右抬高旋轉或扭轉膝關節擺動相是否可屈曲支撐相是否可伸直關節是否穩定踝關節是否可背屈和蹠屈是否下垂/內翻/外翻 關節是否穩定足是否為足著地跟是否為足趾離地是否穩定足接觸面足是否全部著地兩足間距是否合理是否穩定步行障礙的原因步行障礙的原因骨關節因素骨關節因素 運動損傷 骨關節疾病 先天畸形 截肢 手術

11、疼痛 關節松弛神經肌肉因素神經肌肉因素 中風腦外傷（偏癱步態) 脊髓損傷 腦癱（痙攣步態、剪刀步態、共濟失調步態） 帕金森（蹣跚步態） 外周神經損傷（臀大肌步態、臀中肌步態、股四頭肌步態）臨床觀察的局限性臨床觀察的局限性 時間局限時間局限步行速度較快，肉眼很難同時觀察到瞬間變化的情況，例如足在擺動相的旋轉，足跟著地時的旋轉傾斜、髖、膝、踝關節角度變化 空間局限空間局限人的視覺局限，難以進行三維方向觀察 記憶局限記憶局限人的記憶能力難以對長期縱向變化進行客觀和全面對比分析 思維局限思維局限步態的臨床觀察主要依賴個人的觀察能力和經驗，缺乏客觀數據，難以進行定量評估，從而在一定程度上影響評估的客觀性

12、和準確性步態運動學分析方法步態運動學分析方法 足印法足印法步長(Step length)步幅(Stride length)步行周期(cycle time)步頻 (cadence)步速(velocity)步寬(walking base)足偏角(toe out angle) 足開關足開關足開關是微型電子開關，裝置在鞋墊形狀的測板內，分別置放于前腳掌和腳跟測支撐相和擺動相 電子步態墊電子步態墊足印法和足開關的結合，有若干個壓感電阻均勻分布在墊下，計算機求出上述所有參數 同步攝像分析同步攝像分析在步行通道上設置2臺攝像機，攝取受試者步行，同步慢放，分解分析步行動作 三維步態數字化分析三維步態數字化分析

13、若干臺特殊攝像機連續獲取受試者步行時關節標記物的信號，通過計算機轉換為數字信號，分析受試者的三維運動特征省人醫步態試驗室省人醫步態試驗室步態動力學分析方法步態動力學分析方法 測力平臺測力平臺步行時人體GRF通過測力臺記錄，分析力的強度、方向和時間，測力臺測定運動時的垂直力和剪力，與運動學參數結合可分析內力，即肌肉、肌腱、韌帶和關節所產生的外力的動力，一般以力矩表示 足測力板足測力板采用超薄測力墊直接插入到受試者鞋內，測定站立或步行時足底受力分布及重心移動的靜態或動態變化，協助設計合適的矯形鞋和步態分析 動態肌電圖動態肌電圖動態肌電圖指在活動狀態同步檢測多塊肌肉電活動，揭示肌肉活動與步態的關系常

14、見病理步態常見病理步態1. 支撐相障礙支撐相障礙支撐面異常：足內翻、足外翻、單純踝內翻、單純踝外翻、足趾屈曲、踇趾背伸肢體不穩：由于肌力障礙或關節畸形導致支撐相踝過分背屈、膝關節屈曲或過伸、膝內翻或外翻、髖內收或屈曲，致使肢體不穩軀干不穩：一般為髖、膝、踝關節異常導致的代償性改變2.2. 擺動相障礙擺動相障礙 肢體廓清障礙：垂足、膝僵硬、髖關節屈曲受限、髖關節內收受限 肢體行進障礙：膝僵硬、髖關節屈曲受限或對側髖關節后伸受限、髖關節內收常見異常步態常見異常步態- -足內翻足內翻常見異常步態常見異常步態-足內翻足內翻 最常見的病理步態最常見的病理步態 多見上運動神經元病變，常合并足下垂和足趾卷屈

15、常合并足下垂和足趾卷屈 步行時足觸地部位主要是足前外側緣，特別是第五蹠骨基底部，常有承重部位疼痛，導致踝關節不穩，而影響全身平衡 髖關節也可發生代償性屈曲代償性屈曲，患肢擺動相地面廓清能廓清能力降低力降低，步態障礙患者糾正足內翻往往是改善步態的第一要素 與足內翻畸形相關的肌肉：脛前肌、脛后肌、趾長屈脛前肌、脛后肌、趾長屈肌、腓腸肌、比目魚肌、踇長伸肌和腓骨長肌肌、腓腸肌、比目魚肌、踇長伸肌和腓骨長肌足外翻足外翻 骨骼發育尚未成熟兒童或年輕患者（如腦癱），表現為支撐相足內側觸地，常有足趾屈曲畸形 導致舟骨部位胼胝生成和足內側(第一蹠骨)疼痛，明顯影響支撐相負重 步行時身體重心主要落在踝前內側，踝

16、背屈往往受限，同樣影響脛骨前向移動，增加外翻 嚴重畸形者可導致兩腿長度不等，跟距關節疼痛和踝關節不穩 早期支撐相可有膝關節過伸，足蹬離缺乏力量，擺動相踝關節蹠屈導致肢體廓清障礙 (膝關節和髖關節可產生代償性屈曲) 動態肌電圖：腓骨長肌、腓骨短肌、趾長屈肌、腓腸肌、比目魚肌過度活躍或痙攣，脛前肌、脛后肌活動降低或肌力下降足外翻足外翻足下垂足下垂足下垂：指擺動相踝關節背屈不足，常與足內翻或外翻同時存在，可導致廓清障礙代償機制：擺動相增加同側屈髖、屈膝，下肢劃圈行進，軀干向對側傾斜常見的病因：脛前肌無活動或活動時相異常單純的足下垂：脊髓損傷、兒麻和外周神經損傷 足下垂足下垂足趾卷曲足趾卷曲 支撐相足

17、趾保持屈曲支撐相足趾保持屈曲 常見于神經損傷、反射性交感神經營養障礙、長期制動和攣縮 常伴有足下垂和內翻足下垂和內翻 患者主訴穿鞋時足趾尖和蹠趾關節背面疼痛，伴胼胝生成 患者常縮短患肢步長和支撐時間縮短患肢步長和支撐時間，導致足推進相力量減少 動態肌電圖：趾長屈肌、踇長屈肌活動時間明顯延長，腓腸肌和比目魚肌異常活躍，趾長伸肌活動減弱踇趾背伸踇趾背伸 多見于中樞神經損傷患者 患者步行時踇趾均背伸，常伴有足下垂和足內翻 患者主訴：支撐相踇趾和足底第一蹠趾關節處踇趾和足底第一蹠趾關節處疼痛，在支撐相早期和中期負重困難，因此常縮短受累側支撐相，使擺動相時間超過支撐相，從而影響支撐相末期或擺動前期的足蹬

18、離力 動態肌電圖示腓腸肌群過度活躍腓腸肌群過度活躍；擺動相拇長伸肌加強活動，以代償足下垂，相應地趾長屈肌活動減弱；脛前肌和脛后肌則有可能減弱，但也可以活躍膝塌陷膝塌陷 小腿三頭肌或股四頭肌無力，脛骨在支撐相中期后期向前行進過分，致踝關節不穩或膝塌陷 患者膝關節過早屈曲，同時對側步長縮短，同側足推進延遲，如果如果患者采用股四頭肌收縮方式避免膝過早屈曲，并穩定膝關節，將導致將導致同側膝關節在支撐相末期屈曲延遲，最終導致伸膝肌過用綜合癥 患者在不能維持膝關節穩定時，必須使用上肢支持膝關節，以進行代償 有關的肌肉包括：腓腸肌-比目魚肌和股四頭肌，股四頭肌肌電活動可延長或者過度活躍膝僵直膝僵直 支撐相末

19、期和擺動初期的膝關節屈曲角度40度（正常為60度），同時髖關節屈曲程度及時相均延遲 擺動相膝關節屈曲是由髖關節屈曲帶動，髖關節屈曲減少將減少膝關節屈曲度，從而減少其擺動相力矩，結果導致拖足。患者往往在擺動相采用劃圈步態、盡量抬髖或對側下肢踮足（過早提踵）來代償 動態肌電圖通常顯示股四頭肌過分活躍，髂腰肌活動降低，有時臀大肌和腘繩肌活動增加 如果同時存在足內翻，將加重膝僵直 膝僵直常見于上運動神經元病變、踝關節蹠屈或髖關節屈曲畸形，固定膝關節矯形器和假肢也導致同樣的步態膝過伸膝過伸 膝過伸很常見，但一般是代償性改變，多見于支撐相早期 常見的誘因 一側膝無力導致對側代償膝過伸 踝跖屈肌痙攣或攣縮導

20、致膝過伸 膝塌陷步態時采用膝過伸代償 支撐相伸膝肌痙攣 軀干前屈時重力線落在膝關節中心前方，促使膝關節后伸以保持平衡膝屈曲膝屈曲 較少見，一般為骨關節畸形或病變造成 患者在支撐相和擺動相都保持屈膝姿勢，患者在支撐相時必須使用代償機制以穩定膝關節 患者在擺動相末期不能伸膝，致使步長縮短 腘繩肌、股四頭肌、腓腸肌、比目魚肌的動態肌電圖常顯示腘繩肌內側頭比外側頭活躍，腓腸肌通常過分活躍，特別是在擺動相 動力學研究常可見伸膝受限伴髖關節屈曲增加髖過屈髖過屈 主要表現支撐相髖關節屈曲，特別在支撐相中后期 如果畸形為單側，對側下肢呈現功能性過長，步長縮短，同時采用抬髖行進或軀干傾斜以代償擺動相的廓清功能

21、動態肌電圖：髂腰肌、股直肌、髖內收肌過度活躍，而伸髖肌和棘旁肌減弱 髖關節過屈時膝關節常發生繼發性屈曲畸形，加重步態障礙 髖關節屈曲及其繼發性畸形不僅影響步態，嚴重時還影響護理、大小便、甚至坐輪椅 治療可以用于不能步行的患者，目的改善其生活和護理質量髖內收過分髖內收過分 髖關節內收表現為剪刀步態，最常見腦癱和腦外傷 患者擺動相髖關節內收，與對側下肢交叉，步寬或足支撐面縮小，致使平衡困難，同時影響擺動相地面廓清和肢體前向運動 干擾日常生活，如穿衣、衛生、入廁和性生活 相關的肌肉包括：髖內收肌群，髖外展肌群、髂腰肌、恥骨肌、縫匠肌、內側腘繩肌和臀大肌 內收肌痙攣或過度活動即內收和外展肌群不平衡是主要的原因髖屈曲不足髖屈曲不足 屈髖肌無力或伸髖肌痙攣/攣縮可造成髖關節屈曲不足，使肢體在擺動相不能有效地抬高，引起廓清障礙 患者可通過髖關節外旋，采用內收肌收縮來代償 對側鞋抬高可以適當