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第五章正常人体步态分析 第一节正常人体步态一 基本概念二 正常步态的一般特征三 步态周期中下肢关节的运动四 步态周期中地面反力对下肢关节的作用五 步态周期中的肌肉活动六 步态观察方法 第一节正常人体步态 一 基本概念1 重心 含义 人体受到重力的合力点 身体的重量集中于该点 位置 人体重心位于骨盆中间 约在第一骶椎的前缘 注意 人体重心位置与身体姿势有关 与各环节的重量分布有关 2 重力线 重力线是人体重力合力方向 它是通过重心的铅垂线 额状面内 它平分人体为左右对称 矢状面内 重力线相对身体各部位的位置 特别是相对下肢主要关节 髋 膝 踝 的位置 随着人体站立姿势的变化而不同 当人们以最舒适的自然姿势站立时 重力线通过髋关节股骨头中心稍偏后 髋关节屈曲轴后 膝关节髌骨骨后面 膝关节屈曲轴前 踝关节的前面 足长中间偏后 3 步态周期及其划分 1 步态周期定义 步行中 从一侧足跟着地始到同侧足跟再次着地止 这段时间称为一个步态周期 或步行周期 在此期间 该侧下肢经历了两个阶段 即地面支撑阶段和空中摆动阶段 因此 一个步态周期又分为支撑期 站立期 和摆动期 也称支撑相 站立相 和摆动相 2 支撑期 站立期 从脚跟着地到足趾离地的时期 称为支撑期 站立期 该时期约占整个步态周期60 时间 在此时间内 足完成了从跟着地到趾离地整个动作 经历了跟着地 足平放 地面 跟离地 趾离地几个时间点 根据这几个时间点 站立期又可细分为以下几个时期 站立期又可细分为以下几个时期 站立早期 跟着地到全足放平时期 在此时期 足底吸收地面的冲击 井开始承重 也称缓冲期 该时期为步态周期的0 15 的时间段 站立中期 全足放平到跟离地时期 在此时期 身体体全部体重转移到支撑足 该时期为步态周期的15 30 的时间段 蹬离期 站立末期 距离地到趾离地时期 此间 身体重量逐步向对侧转移 并产生蹬地动作 推动身体向前 该时期为步态周期的30 60 的时间段 3 摆动期 概念 趾离地后到足跟再次着地时期 称为摆动期 摆动相 该时期约占整个步态周期的40 摆动期内 下肢在主中摆动 不与地面接触 而腿在空中的摆动运动 有一个从加速运动到减速运动的过程 由此 摆动期又可细分为摆动前期 加速期 摆动中期 摆动后期 减速期 摆动前期 足趾离地后 整个下肢立即加速向前摆动摆动的时期 故此又称为加速期 摆动中期 下肢加速摆动后 经过身体下方之时 摆动后期 摆到身体前方的下肢 在足跟着地前逐渐减缓其摆动速度 该时期又称为减速期 举例说明 4 双支撑期 定义 在步行过程中 有一个时期 两侧足都与地面接触 一侧足处于蹬离期 一侧足处于站立前期 双足同时都处于支撑期 这个时期 称为双支撑期 双支撑期不是步态周期中除站立期和摆动期外又一个特定时期 而是在观察双侧足的步态周期时 两侧足各自站立期的相互重叠的一个时期 在一个步态周期中 有两个双足支撑期 每次约占步态周期的11 12 特点 双支撑期时间长短与步行速度有关 步行速度慢时 双支撑期延长 步行速度快时 双支撑期将缩短 4 双支撑期 概念与术语 传统的步态周期的划分 主要以运动形态特征为基础 RLA划分法以步行中的力的承载和传递的变化特征为基础 步行参数 步长步频步行速度 4 常用步行参数 步宽 是指通过双脚跟部中心 且与行进方向平行的两直线间的距离 成年男性的步宽一般为5一10CM 步长 步行时 一侧足着地位置到对侧足跟着地位置之间的距离 后跟一后跟 步频 步行时每分钟迈步的步数 一般为70 120步 分钟 步行速度 单位时间内步行的距离 二 正常步态的一般特征 1 重心的移动步行时 人体重心在向前运动的过程中 不仅上下移动 而且还有左右移动 重心的移动是均匀和谐的 1 重心的上下移动从侧面观察步行时 可见身体重心有规律地上下反复移动 其运动轨迹为均匀的正弦波 上移最高点为站立中期的正中 向下运动的最底点在双支撑期内 2 重心的侧向移动步行中 当一侧下肢支撑转移到另一侧下肢支撑时 身体的重心也从一侧支撑腿移动到另一侧支撑腿 支撑腿的交替变换 具体重心也随之左右反复移动 重心移动轨迹在水平面内同样形成均匀的正弦曲线 二 正常步态的一般特征 2 骨盆的的运动1 骨盆的水平转动一侧下肢迈出时 另一侧下肢滞后 这就形成了骨盆的扭转 步行中 下肢交替迈出 骨盆也随之在水平面内来回转动 其运动幅度与步长有关 一般为内旋外旋各4度 2 骨盆的倾斜运动在正常步行的支撑中期 重心向支撑腿移动 身体的上部向支撑侧倾斜 骨盆产生了向支撑侧倾斜的运动 运动幅度约为5度 由于骨盆倾斜运动 加上支撑期下肢的内收 降低了重心上升的幅度 3 骨盆的侧向移动步行中 随着承重足的左右变更 为了在单足支撑时保持身体的平衡 重心向支撑腿移动 骨盆随着也产生向承重侧的左右移动 3 跟着地后的膝屈曲 正常人跟着地时 膝关节有15 20度的屈曲 以减少重心的上下移动 膝踝的协调运动使人体重心的轨迹基线变得更平坦光滑 二 正常步态的一般特征 三 步态周期中下肢关节的运动 1 髋关节跟着地时 髋关节屈曲约为30度 随着身体重心向前移动 髋关节逐渐做伸的运动 屈曲角度减小 直到站立中期后 身体重心移到髋关节前 髋关节才从屈的状态变为后伸状态 并在趾离地前达到最大伸直状态 之后 髋关节开始由伸向屈的方向运动 准备屈髋向前摆腿 进入摆动期后 髋关节屈曲角度增大 大腿向前迈出 髋关节的屈曲阶段一直延续到跟着地 2 膝关节跟着地时也处于屈曲状态 在站立前期 一直保持屈曲状态 以减少重心的上升 在站立期 膝关节逐渐伸 在蹬离期前完全伸直 然后又开始屈曲 在摆动前期屈曲角度达到最大 在摆动后期 为准备跟着地 膝关节开始伸 屈曲角度减小 直到跟着地时期 3 踝关节在跟着地后开始跖屈运动 前在逐渐援触地面 随着身体的前移使踝关节跖屈角度减小 踝关节开始背屈运动 到蹬离期 为了产生蹬地动作 踝关节快速跖屈运动 在摆动期 跖屈角度减小 足尖稍抬起 避兔擦地 四 步态周期中地面反力对下肢关节的作用 在支撑期 下肢髋 膝 踝关节受地面反作用力的情况如下 1 踝关节跟着地时外力作用线位于踝后 产生轻度的跖屈力矩 随着承重的增加路跖作用力矩迅速增大 并在全足平着地时达到最大 从支撑中期开始 外力作用线移到踝关节前 从而产生较强的背屈力矩 其在蹬离期达到最大 2 膝关节膝关节从跟着地到支撑中期 地面反作用力的力线位于膝关节后 产生使膝关节屈曲的 屈曲力矩 越过支撑中期后 地面反作用力线由后向前向膝轴移动 在跟离地时移至膝前方 促使膝关节伸展 趾离地前 当身体重心移到跖趾关节之前时 膝关节开始屈曲运动 此时地面反作用力线通过膝轴后方 促使膝屈曲 3 髋关节跟着地到全足平放时期 地面反作用力力线位于髋关节前方 促使髋关节屈曲 在支撑中期之后 外力作用线逐渐移至髋关节后 其作用又变为促使髋关节伸展 五 步态周期中的肌肉活动 肌肉活动 通过肌电信号来反映 肌电信号强 表明肌肉收缩活动大 反之 肌电信号弱 则肌肉收缩活动也小 人们通过测量步行时正常人下肢主要肌肉的电信号的强弱 描绘出了下肢主要肌肉电信号幅值在整个步态周期中的变化曲线 它直接反映了肌肉活动情况的变化 从肌肉活动曲线图中可以看到 胫前肌群在站立早期有一个活动高峰 胫后肌群在蹬离期有一个活跃高峰 股四头肌在站立早期有一个较大的活跃高峰 然后在站立后期及摆动前期又有一个小的活动高峰 股后肌群在摆动后期和跟着地时较活跃 外展肌在站立早期和中期较活跃 臀大肌在站立早期活跃 为什么下肢肌肉呈现这样一杆洁用状态呢 它与下肢步态周期中受到的外力和内力的平衡有密切关系 与下肢主要关节的活动密切相关 与人体维持平衡 保持稳定密切相关 跟着地时期 主要是身体稳定与平衡问题 而前面的结论已经知道 此时外力的作用是使髋 膝关节屈曲 亦即使下肢关节失稳 因此臀大肌和股四头肌此时均强烈收缩 使髋 膝伸展 防止屈曲 防止跌倒 从而维持身体前后方向的稳定 跟着地时期 外力对踝关节的作用是使其跖屈 为了使跟关节的历屈运动得到控制 胫前肌群收缩 对抗外力 使全足平稳着地 在站立中期 一侧腿支撑时 骨盆向支撑侧倾斜 此时为了维持骨盆的侧向稳定和身体重心的平衡 髋外展肌收缩 防止身体向一侧过度倾斜 从而维持身体的恻向稳定 胜后肌群的活动在蹬离期达到最大 是为了更好地完成蹬地动作 胫后肌群的强烈收缩 在克服外力背屈作用后 使足跖屈运动 产生前进的推力 使人向前迈步 从肌肉活动曲线图中可以看到 六 步态观察方法 1 步态观察分析患者步态时 要全面客观地评定 观察步态应在三个面内进行 要点 1 首先必须注意运动的对称性和平稳性 2 观察步态的步幅长度和步宽 3 还应仔细观察身体的各组成部分 头 两肩 骨盆 髋 膝 踝 足运动 4 两肩应观察其下垂 抬高 凹陷 前伸 后缩以及自由运转 应注意躯干部分的倾斜 不对称的上臂摆动 异常倾斜 升高 下垂 和固定僵硬等 5 髋关节的环行运动6 其它异常步态还有膝关节的稳定性和足的过度内 外翻等 2 常见的异常步态 1 两腿长度不等步态 两腿长度不等是一种常见的结构异常 步态上呈现出腿长侧肩抬高和腿短侧肩下垂的现象 它依靠短侧骨盆下降来代偿 人们可以看到摆动时 长长腿髋关节 膝关节和踝关节过度屈曲 如假肢装配中 假肢太短时 常出现这种步态 当两腿长度相差较大时 病人通常采用另一种代偿形式 即腿短侧踮着足尖行走 以达到延长肢体的目的 举例说明 2 膝关节强直步态 膝关节强直时 其代偿运动常发生在脊柱腰段 因为骨盆和躯干的侧倾代替髋关节的运动 所以在脊柱腰段和健侧髋关节处可见过度的运动 举例说明 3 膝关节屈曲挛缩步态 膝关节因挛缩而活动范围受限 则患者缩短 并具有腿短跛行的所有特征 举例说明 4 膝关节强直于伸直位步态 膝关节强直于伸直位 则患肢因膝不能屈曲而变得相对过长 为了摆动患肢 健侧髋关节伸高或踏足行走 站立期时 由于膝关节不能屈而使骨盆和重心过分升高 举例说明 5 痛性步态或疼痛步态 痛性步态或疼痛步态以避免患肢侧负重为特征 表现为患侧站立期时间缩短 患肢尽可能不负重 举