行走运动控制

行走运动控制内容第一节与运动相关的神经系统结构与反射第二节运动控制的调节第三节运动控制第2页,共50页，2024年2月25日，星期天第三节运动控制姿势控制上肢控制行走运动控制一三二学习内容第3页,共50页，2024年2月25日，星期天行走运动控制步态分析的时空参数身体重心的转移与控制关节运动学肌运动学步态控制机制步态异常第4页,共50页，2024年2月25日，星期天步态分析的时空参数步态周期（gaitcycle）：行走最基本的组成单元始于一侧足跟与地的接触止于同侧足跟再次着地跨步长（stridelength）：是指同一足的足跟相继触地之间的距离步长（steplength）

：是指不同足的足跟相继触地之间的距离第5页,共50页，2024年2月25日，星期天步态分析的时空参数步宽（stepwidth）：是指两次连续的足触地时双侧足弓之间的距离，通常是7～9cm

足角（footangle）：是身体前进的方向与足的长轴之间的夹角，正常人大约是7°第6页,共50页，2024年2月25日，星期天步态分析的时空参数步频（striderate）：是对步态最基本的时间描述，即每分钟的步数步态周期：一个完整步态循环的时间步时：完成左或右足一步的时间通常情况下对称的步态其步时决定于步频，步时是步频的倒数。第7页,共50页，2024年2月25日，星期天步态分析的时空参数站立与摆动阶段第8页,共50页，2024年2月25日，星期天步态周期的阶段划分第9页,共50页，2024年2月25日，星期天站立与摆动阶段的分期支撑阶段：足跟触地足平放中期支撑足跟离地足趾离地

摆动阶段早期摆动中期摆动末期摆动

第10页,共50页，2024年2月25日，星期天站立与摆动阶段第11页,共50页，2024年2月25日，星期天身体重心的转移与控制行走可被定义为一系列的失衡与恢复平衡。在行走初期身体是向前倾斜的，为了防跌，需要把另一只足向前移到一个新的位置而暂时的恢复平衡。一旦开始行走，身体向前的动力会使身体的重心向前越过足的位置，这样就迫使另一只足向前一步。通过双足连续的、交替的移动而使身体向前进。只要身体还在向前移动，这种流畅的、受控制的恢复平衡的行为会一直持续。当足的位置阻碍了身体向前移动的动力，并且在双足支撑的静止时期恢复平衡，行走就停止了。第12页,共50页，2024年2月25日，星期天身体重心垂直的转移在垂直方向，每一个步态周期中身体重心可由两个完整的正弦波来描述身体重心的最低点发生于两侧下肢支撑期的中点（步态周期的5％和55％）身体重心的最高点发生于两次单下肢支撑期的中点（步态周期的30％和80％）

第13页,共50页，2024年2月25日，星期天身体重心的横向转移行走时身体重心的横向转移形成了在水平方向的正弦波身体重心在右侧的最远点发生于右下肢支撑阶段的中点（步态周期的30％）身体重心在左侧的最远点发生于左下肢支撑阶段的中点（步态周期的80％）。

第14页,共50页，2024年2月25日，星期天动能和潜能尽管从表面上看，步行以一个恒定的前进速度进行的，但事实上每一步的速度都在发生变化。当处于支撑阶段的下肢位于身体重心的前方时，速度就慢下来。相反，当处于支撑阶段的下肢位于身体重心的后方时，速度就快起来。因此，在支撑中期，一旦身体上移至支撑下肢，它就达到它的最低速度；在双下肢支撑期，一旦身体从支撑下肢下移并尚未上移至对侧下肢时，它就达到它的最高速度。最小运动能量在支撑中期（步态周期的30％～80％）第15页,共50页，2024年2月25日，星期天动能和潜能最大运动能量在双下肢支撑期（步态周期的5％～55％）最小运动能量在支撑中期（步态周期的30％～80％），潜能是指地心引力作用于身体重量和身体重心的高度时所产生的能。而动能由潜能补给第16页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学矢状面：关节的角旋转主要发生在矢状面冠状面：重心旋转非常重要，特别是在髋关节和距下关节水平面：研究很有限第17页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学矢状面运动第18页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动骨盆在矢状面的运动向前、后倾斜的范围是很小的（大约为2°～4°）发生在髋部（骨盆与股骨间的屈伸）和腰骶关节（骨盆与腰椎间的屈伸）骨盆在整个步态周期中的运动模式就类似两个完整波形的正弦波骨盆的运动范围会随着行走速度的增加而增加有屈髋关节肌明显挛缩的病人在支撑期的后半部分（步态周期的30％～60％）就会出现极其严重的骨盆前倾第19页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动髋关节在矢状面的运动正常行走时，髋关节大约需要30°的前屈和10°的后伸运动幅度与行走速度呈正相关有髋部活动受限的病人在行走时也许不会出现步态的偏离，这是由于骨盆和腰椎的运动可对减少的髋部运动进行代偿第20页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动膝关节在矢状面的运动当足跟触地时，膝关节大约屈曲5°在步态周期的前15％，再屈曲10°～15°

之后膝关节逐渐伸直到几乎完全的伸直位一直到足跟离地（步态周期的40％）膝关节开始屈曲，到达大约35°的屈曲角度时，足趾离地（步态周期的60％）最大膝关节屈曲角度为60°，是发生在摆动中期开始时（步态周期的73％）第21页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动踝关节在矢状面的运动当足跟触地时，踝关节处于轻度的跖屈（0°～5°）在足跟触地后不久，足平放于地面当胫骨前移越过支撑足时，踝背屈增加到10°（步态周期的8％～45％）在足跟离地不久（步态周期的40%），踝关节开始跖屈，最大到15°～20°，一直到足趾离地在摆动阶段，踝关节再次背屈到中立位以使足趾完全离地第22页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动踝关节跖屈受限可能会导致前移推动力下降，也可能会导致步长缩短如果由于跟腱挛缩导致支撑期不充分的踝背屈，可能引起不完全的足跟离地，导致“跳跃”步态，限制了身体的前移，步长也会缩短患有马蹄足畸形的病人，以过度伸直的足趾行走，而足跟却不能触地，最常见于脑瘫患者踝背屈受限也会影响摆动阶段的足趾离地。为了代偿，就必须增加髋或膝关节的屈曲第23页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动第一跗跖关节在矢状面的运动可进行轻度的跖屈和背屈，以便在行走时为足内侧纵弓提供灵活性。第24页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动第一跖趾关节在矢状面的运动足跟触地时，第一跖趾关节呈轻度的过伸位从足跟触地后不久到足跟离地，第一跖趾关节处于相对的中立位从足跟离地到足趾离地前，第一跖趾关节处于45°～55°的过伸位在支撑阶段的后半期和摆动初期，该关节屈曲从而位回到中立位第25页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——矢状面运动第一跖趾关节在矢状面的运动软组织的损伤，可导致第一跖趾关节过伸受限，例如关节的扭伤或退形性改变，均可引起明显的“外八字”步态。导致不能有效地前移，还会增加膝关节和足内侧结构的压力第26页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动骨盆在冠状面的运动从前方或后方观察髂嵴的升降在支撑下肢的骨盆―股骨间总的内收和外展幅度大约为10°～15°

第27页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动髋关节在冠状面的运动髂嵴的升降反映了髋部在冠状面上的运动在支撑阶段，髋部在冠状面的运动几乎完全源于骨盆与股骨间的运动在摆动阶段，骨盆和股骨的运动导致髋关节回到中立位第28页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动膝关节在冠状面的运动

膝关节在冠状面上是稳定的踝关节背屈时可伴随轻度的外翻和外展踝关节跖屈时伴随着轻度的内翻与内收第29页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动距下关节在冠状面的运动旋前与旋后的三维运动是距下关节与横向的跗骨关节相互作用的结果旋前运动包含了外翻、外展和背屈旋后运动包含了内翻、内收和跖屈第30页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动距下关节在冠状面的运动

在足跟触地时，距下关节内翻的角度大约为2°～3°

足跟触地后不久，跟骨开始快速外翻并一直持续到支撑中期（步态周期的30％～35％），最大外翻角大约为2°。与此同时，距下关节向相反的方向运动，开始向内翻第31页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动距下关节在冠状面的运动在步态周期的40％～45％（接近足跟离地时），跟骨处于相对中立的位置从足跟离地到足趾离地这段时间，跟骨继续内翻直到大约6°的内翻角在摆动阶段，跟骨处于轻度内翻姿势，直到下一次足跟触地第32页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——冠状面运动δ=冠状面的距下关节角测量后距下关节活动的方法。它的翻转角度δ是由两条线构成，分别是下肢的轴线和跟骨线。这个测量可以作为足内旋角度的测量指标

第33页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——水平面运动骨盆在水平面的运动骨盆向每个方向旋转的角度为3°～4°。在步速和步长增加时，会出现较大的骨盆旋转股骨在在水平面的运动股骨向每个方向旋转的角度为6°～7°

胫骨在在水平面的运动向每个方向旋转的角度大约为8°～9°

第34页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——水平面运动第35页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——水平面运动髋关节在水平面的运动股骨与骨盆几乎同时发生旋转膝关节在水平面的运动在足跟触地时，膝关节处于大约2°～3°的相对于股骨的外旋位到足趾离地时，膝关节处于大约5°的相对内旋位踝关节和足在在水平面的运动运动范围很小，可以不用考虑第36页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——水平面运动第37页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——躯干与上肢躯干躯干的移动方式是在水平面上围绕垂直轴进行旋转肩带骨的旋转是与骨盆的方向相反的，平均旋转范围大约为7°行走时，躯干活动受限将导致能量消耗提高10％第38页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——躯干与上肢肩关节在矢状面，肩关节呈现的是正弦的运动模式当股骨后伸时，同侧的肱骨就前屈在足跟触地时，肩关节处于最大的后伸位，从中立位测量大约为25°在步态周期的50％，肩关节逐渐旋前达到最大前屈角度，约为10°肩关节的运动幅度随着步速的增加而增加上肢的摆动不完全是被动的，有部分主动的成分第39页,共50页，2024年2月25日，星期天关节运动学——躯干与上肢肘关节肘关节在足跟触地时大约处于20°的屈曲位在步态周期的前50％，肩关节前屈，肘关节也前屈到最大角度约45°在步态周期的后半段，肩关节后伸，肘关节回到20°的屈曲位第40页,共50页，2024年2月25日，星期天减少能量消耗的关节运动学行走时的能量消耗是以每公斤体重行走每米消耗了多少千卡来计算，即kcal/m/kg。通常，能量消耗是直接通过耗氧量来计算的。行走时，身体尽力使能量消耗最小。能量节约是通过减少身体重心的转移幅度而获得的。节约能量最适的步速大约为1.33m/s，或80m/min。该速度不但可使身体最大效率地利用能量，同时也与人们在街上自由行走所采用的速度是完全一致的。大于或慢于最适速度都会增加行走时的能量消耗。第41页,共50页，2024年2月25日，星期天减少能量消耗的关节运动学第42页,共50页，2024年2月25日，星期天减少能力消耗的关节运动学减少身体重心水平转移的方法第43页,共50页，2024年2月25日，星期天肌运动学在一个步态周期中，下肢的大多数肌肉都有一到两次电活动的爆发，持续约100～400ms（步态周期的10％～40％）。像所有其它步态的构成元素一样，肌肉的电活动形式在每一步都是重复的。假如临床医生通过肌肉的电活动对特定的肌肉在步行时的功能有全面