步态分析与训练.ppt

1、1,步态分析与步态训练,下肢运动功能的核心是步行 恢复步行是大多数患者最迫切的需求,3,步行的价值,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。 步行的基本功能：使用双脚从某一地方安全、有效地移动到另一地方。 人类的步态就是行走时的人体姿势,步态是步行的行为特征。,4,步行,正常步行并不需要思考 然而步行的控制十分复杂： 中枢命令：皮层？脊髓？步行中枢？ 身体平衡和协调控制 足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。,步态（gait）,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。 步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。

2、 任何神经、肌肉及骨关节疾患均可能导致步行功能障碍。,6,自然步态的生物力学因素,具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。 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。 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)。 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。,7,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。,8,临床步态分析,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。 协助康复评估和治疗。 协助临床诊断、疗效评估、机理研究等。,步态分析（

3、gait analysis）,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。,时间和空间测量 TEMPORAL AND SPATIAL ESCRIPTORS,Spatial Descriptors of Gait 空间参数 Stride length 步

4、幅 Step length 步长 Step width 步宽 Foot angle 足偏角 Temporal Descriptors of Gait 时间参数 Cadence 步调 Stride time 跨步时间 Step time 单跨步时间 Spatial/Temporal Descriptor空间/时间参数 Walking speed 步速,空间参数Spatial Descriptors of Gait,步幅（跨步长）:行走时，由一侧脚跟着地到该侧脚跟再次着地所进行的距离 Stride length is the distance between two successive heel

5、 contacts of the same foot. 步长：行走时，一侧脚跟着地到紧接着对侧脚跟着地所进行的距离称为步长，也称单步长 Step length is the distance between successive heel contacts of the two different feet.,步宽：双足足中线之间的宽度 Step width is the lateral distance between the heel centers of two consecutive foot contacts 足偏角：足跟中点到第二足趾连线与前进方向之间的夹角 Foot angle,

6、 the degree of toe out, is the angle between the line of progression of the body and the long axis of the foot.,空间参数Spatial Descriptors of Gait,Stride length,Step length,跨步长,步长,步宽,Step width,Foot angle,空间参数Spatial Descriptors of Gait,时间参数Temporal Descriptors of Gait,步调（步频）:指单位时间内行走的步数 cadence is the

7、 number of steps per minute, which is also called step rate. 跨步时间：行走时，一侧脚跟着地到该侧脚跟再次着地，这一过程所占用的时间，也就是步态周期 stride time is the time for a full gait cycle 单跨步时间：行走时，一侧脚跟着地到紧接着对侧脚跟着地，这一过程所占用的时间 step time is the time for the completion of a right or a left step.,空间/时间参数Spatial/Temporal Descriptor,步速：单位时间内

8、步行的距离 Walking speed combines both spatial and temporal measurements by providing information on the distance covered in a given amount of time.,Normal Values for Gait,Gait speed: 1.37 m/s (3 km/h) Step rate: 1.87 steps/s (110 steps/m) Step length: 72 cm (28 inches),步态周期 （Gait Cycle）,人在行走时，从一侧足跟着地起到该

9、侧足跟再次着地为止所用的过程被称为一个步行周期。 The gait cycle is initiated as soon as the foot contacts the ground. Because foot contact is normally made with the heel, the 0% point or beginning of the gait cycle is referred to as heel contact, or heel strike, The 100% point or cornpletion of the gait cycle occurs as soo

10、n as the same foot once again makes contact with the ground.,步态周期 （Gait Cycle）,支撑期 (Stance phase) 60%,摆动期(Swing phase) 40%,双腿支撑相 (Double support phase)10%x2,步态周期分期1,Stance phase：足跟着地、足掌着地、 支撑中期、足跟离地 、足尖离地 Swing phase：摆动早期、中期、晚期,步态周期分期2,步态周期 （Gait Cycle）,预承重期 (Loading response),0-10% of gait cycle Fr

11、om initial contact to opposite toe off 缓冲、减震（Shock absorption） 重力轴稳定（Weight bearing stability） 保持行进（Preservation of progression）,支撑中期 (Mid-stance),10-30% of gait cycle From opposite toe off to heel rise 行进到站立脚（Progression over the stationary foot） 肢体和躯干稳定（Limb and trunk stability）,支撑末期 (Terminal sta

12、nce),30-50% of gait cycle From heel rise to opposite initial contact 身体行进越过支撑脚（Progression of the body beyond the supporting foot）,摆动前期 (Pre-swing),50-60% of gait cycle From opposite initial contact to toe off 双腿支撑期（Double support period） 体重过渡和重力转移（Weight release & weight transfer） 确定肢体摆动的位置,摆动初期 (I

13、nitial swing),60-73% of gait cycle From toe off to feet adjacent 脚离开地面（Foot clearance of the floor） 肢体从后摆向前（Advancement of the limb from its trailing position）,摆动中期 (Mid-swing),73-87 % of gait cycle From feet adjacent to tibia vertical 肢体向前摆动（Limb advancement） 脚离开地面（Foot clearance from the floor）,摆动

14、末期 (Terminal swing),87-100% of gait cycle From tibia vertical to initial contact for the next stride 肢体向前摆动完成 准备肢体站立（Prepare limb for stance）,身体重心的移动和控制,The bodys CoM is located just anterior to the second sacral vertebra 人体重心位于人体第二骶椎椎体的前缘 Walking can be defined as a series of losses and recoveries

15、of balance 步行是一个连续地失去平衡和恢复平衡的过程,重心移动（躯体运动）Displacement of the Center of Mass,Total vertical displacement: 5 cm 垂直移动,vertical displacement,medial-lateral displacement,Total medial-lateral displacement: 4 cm 侧方移动,重心移动（躯体运动）Displacement of the Center of Mass,躯体的垂直运动 Total vertical displacement,垂直运动是指从双

16、腿站立相（步态周期的最低点）到单腿站立相中期（步态周期的最高点）身体重心的垂直运动距离。,躯体的侧方运动 Total medial-lateral displacement,侧方移位是每一次跨步时，身体重心从一侧到另一侧总的移动距离，指从一侧单腿站立相中期到另一侧单腿站立相中期重心的侧方运动,动能和势能Kinetic and potential energy considerations,动能：步行速度是人体步行时动能的直接反应 势能：是人体质量因重力作用而表现的能量。,步态周期动能/势能关系,运动学分析,目前多采用三维红外光点运动分析系统进行节段性运动测定，对步行时关节或运动中心的多维动态进

17、行分析，计算步行期间关节的位置，从而剖析运动障碍的具体环节和部位，以及各环节之间的关系。,Pelvis 骨盆,前后倾斜运动：2-4度 由骶髂关节和髋关节屈伸运动来完成 右足跟着地，骨盆处于中间位， 双腿支撑期，骨盆后倾 单腿支撑期，骨盆前倾 CoM位于支撑腿后时骨盆后倾，位于支撑腿前时前倾；位于两腿中间或支撑腿时为中间位,Hip 髋关节,正常步态髋关节:前屈30度，后伸10度； 在摆动相，前屈30度，由下肢屈曲完成； 在支撑相，后伸10度，由骨盆前倾与腰椎前凸协助完成,右髋僵硬畸形,骨盆前倾斜增大 健髋代偿性过度屈曲 患侧膝关节支撑相代偿性过度屈曲,Knee 膝关节,膝关节充分伸展，屈曲60度

18、 足跟着地时，膝关节屈曲约5度 支撑早期，最大屈曲15-20度 屈伸由股四头肌与身体的重力间相互协调完成。 足跟开始离地时，膝关节伸展；接着膝关节继续屈曲， 足趾离地时，膝屈曲35度； 摆动中期，膝屈曲60-65度 从摆动中期到末期，膝关节伸展。,膝关节屈肌痉挛：导致伸膝受限，出现短腿畸形，呈蹲缩步态，身体重心移动增大，步行时耗能增加。 膝关节伸肌痉挛：膝关节屈曲受限，在摆动相，髋关节出现代偿性过度屈曲和外展，出现画圈步态。,膝关节功能障碍,Ankle 踝关节,正常步态踝关节背屈约10度，跖屈约20度。 足跟着地时，跖屈0-5度 足跟着地瞬间处中间位或微背屈，然后迅速跖屈后再背屈 足跟着地后，

19、随胫骨前移开始背屈 足跟离地时，背屈约10度。 足跟离地后，踝关节又开始跖屈， 足尖离地时，跖屈15-20度 摆动相，重新背屈到中立位,The Tarsometatarsal joint跗庶关节,正常步态，跗庶关节产生轻度跖屈和背屈，在步态周期中使足弓保持正常屈曲状态。,The Metatarsophalangeal Joint 跖趾关节,正常步态中，踇趾的跖趾关节活动很重要 足跟着地时，跖趾关节轻微背伸，从足跟着地到足跟离地，跖趾关节处于中立位； 足跟离地时，跖趾关节开始背伸，到足趾离地，跖趾关节背伸45-50度。 跖趾关节活动受限，导致足外展，并出现代偿性膝、踝活动异常。,45,肌肉的参与

20、,46,早期(early stance),包括首次触地和承重反应，正常步速时大约为步行周期的10%12%。,47,首次触地,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。,48,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。,49,承重反应期的骨盆倾斜和臀大肌作用,50,胫骨在支撑相的前倾趋

21、向,51,小腿三头肌对胫骨前倾的控制,52,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。,53,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行周期的38%40%。 主要功能是保持膝关节稳定，控制胫骨前向惯性运动，为下肢前进做准备。 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

22、期缩短，以将重心迅速转移到另一足，保持身体平衡。,54,55,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。 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，约为步行周期的10%12%。 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)。,56,摆动相,足在空中向前摆动的时相 占步行周期的40%,57,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

23、动，占步行周期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)，或加速障碍(髂腰肌和股四头肌肌力不足)，将影响下肢前向摆动，导致步态异常。,58,中期(mid swing),足廓清仍然是主要任务，占步行周期的10%。参与的肌肉主要为胫前肌，保持踝关节背屈。,59,末期(terminal swing),主要任务是下肢前向运动减速，准备足着地的姿势，占步行周期的15%。 参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌。,60,踝关节屈曲,踝关节跖屈 首次触地障碍 能量消耗增加 支撑末期屈髋屈膝增加,61,膝关节屈曲,62,髋关节屈曲,髋后伸受限 运动能量消耗增

24、加,63,膝关节僵直,膝关节僵直指步态摆动前相和摆动初期的关节屈曲角度40度（正常为60度），同时髋关节屈曲程度及时相均延迟。 摆动相膝关节屈曲是由髋关节屈曲带动，髋关节屈曲减少将减少膝关节屈曲度，从而减少其摆动相力矩。结果导致拖足。患者往往在摆动相采用患肢划圈步态、尽量抬髋或对侧下肢踮足（过早提踵）来代偿。,64,膝过伸,膝过伸很常见，但一般是代偿性改变，多见于支撑相早期。 治疗的关键在于纠正原发病因。,65,膝过伸,常见诱因： 一侧膝关节无力导致对侧代偿膝过伸； 蹠屈肌痉挛或挛缩导致膝过伸； 膝塌陷步态时采用膝过伸代偿； 支撑相伸膝肌痉挛； 躯干前屈时重力线落在膝关节中心前方，促使膝关节后

25、伸以保持平衡。,66,膝关节屈曲,患者在支撑相和摆动相都保持屈膝姿势。患者在支撑相时必须使用代偿机制以稳定膝关节。由于患者在摆动相末期不能伸膝，致使步长缩短。 腘绳肌、股四头肌、腓肠肌、比目鱼肌的动态肌电图常显示腘绳肌内侧头比外侧头活跃，腓肠肌通常过分活跃，特别是在摆动相。,67,膝关节屈曲,步态动力学研究常可见伸膝受限伴髋关节屈曲增加。,步态分析,步态分析(Gait Analysis GA) 是利用力学概念和已掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走功能的状态进行客观的定性分析和（或）定量分析，并为临床及康复治疗进行有益的指导和疗效评价。 分析方法分为临床分析和实验室分析。,临床分析,包括观察法

26、和测量法。 观察法为定性分析，一般采用目测的方法获得第一手资料，然后根据经验进行分析。 测量法是一种简单定量分析方法，常用足印法测定时间参数、距离参数。,观察法,定义:是采用肉眼观察并分析步行中人体运动的形式与姿势情况。,观察法-病史回顾,既往手术、 损伤、 神经病变等病史,观察法-体格检查,体格检查是判断步态障碍的基础。 体检的重点在生理反射和病理反射、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。,观察法-步态观察,一般采用自然步态，即最省力的步行姿态。观察包括前面观、侧面观和后面观。需要注意全身姿势和步态，包括步行节律、稳定性、流畅性、对称

27、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。 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。,步态内容 观察要点步行周期 时相合理 左右对称 行进稳定和流畅步行节律 节奏匀称 速率合理 疼痛 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 摆动相可屈曲 支撑相可伸直 关节稳定踝关节 是背屈和蹠屈 下垂/内翻/外翻 关节稳定足 是否为足着地跟 足趾离地 稳定足接触面 足全部着地 两足间距 稳定,步态临床观察要点,常见异常步态,减痛步态,一侧下肢出现疼痛时，常呈现出逃避疼痛的减痛步态，其特点为患侧支撑期时间缩短，以尽量减少患肢负重，步幅变短。此外，患者常一手按住疼痛部位，另一上肢伸展。疼痛部位不同，表现可有些差异。