康復(fù)醫(yī)學(xué)講義：步態(tài)分析方法

步態(tài)分析方法（一）臨床分析臨床分析是步態(tài)評(píng)估的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室的檢查結(jié)果最終都必須與臨床分析結(jié)合。1、內(nèi)容（1）病史回顧包括既往手術(shù)、損傷、神經(jīng)病變等病史。（2）體格檢查重點(diǎn)在腱反射和病理反射、肌力和肌張力、關(guān)節(jié)活動(dòng)度、感覺(jué)（觸覺(jué)/痛覺(jué)/本體感覺(jué)）、壓痛、腫脹、皮膚狀況(潰瘍/顏色)等。（3）步態(tài)觀察注意全身姿勢(shì)和步態(tài)，包括步行節(jié)律、穩(wěn)定性、流暢性、對(duì)稱性、重心偏移、手臂擺動(dòng)、諸關(guān)節(jié)姿態(tài)與角度、患者神態(tài)與表情、輔助裝置(矯形器、助行器)的作用等（表3-13）。在自然步態(tài)觀察的基礎(chǔ)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(xiàn)異常；也可以通過(guò)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(xié)助評(píng)估。（4）診斷性治療診斷性神經(jīng)阻滯(局部麻醉劑注射)有助于鑒別肢體畸形的原因和指導(dǎo)康復(fù)治療。關(guān)節(jié)畸形可以分為動(dòng)態(tài)畸形和靜態(tài)畸形。動(dòng)態(tài)畸形指肌肉痙攣或張力過(guò)高導(dǎo)致肌肉控制失平衡，使關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，診斷性治療可明顯改善功能。靜態(tài)畸形指骨骼畸形以及關(guān)節(jié)或肌肉攣縮導(dǎo)致的關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，診斷性治療無(wú)變化。表3-13步態(tài)臨床觀察要點(diǎn)步態(tài)內(nèi)容觀察要點(diǎn)步行周期時(shí)相是否合理左右是否對(duì)稱行進(jìn)是否穩(wěn)定和流暢步行節(jié)律節(jié)奏是否勻稱速率是否合理疼痛是否干擾步行部位、性質(zhì)與程度與步行障礙的關(guān)系發(fā)作時(shí)間與步行障礙的關(guān)系肩、臂塌陷或抬高前后退縮肩活動(dòng)度降低軀干前屈或側(cè)屈扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)過(guò)度或不足骨盆前、后傾斜左、右抬高旋轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)相是否可屈曲支撐相是否可伸直關(guān)節(jié)是否穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)是否可背屈和蹠屈是否下垂/內(nèi)翻/外翻關(guān)節(jié)是否穩(wěn)定足是否為足著地跟是否為足趾離地是否穩(wěn)定足接觸面足是否全部著地兩足間距是否合理是否穩(wěn)定2、步態(tài)障礙的病因和病理基礎(chǔ)步態(tài)障礙主要表現(xiàn)為活動(dòng)障礙、安全性降低和疼痛。異常步態(tài)的代償導(dǎo)致步行能耗增加。障礙的主要原因?yàn)樯窠?jīng)肌肉因素和骨關(guān)節(jié)因素。骨關(guān)節(jié)因素由于運(yùn)動(dòng)損傷、骨關(guān)節(jié)疾病、先天畸形、截肢、手術(shù)等造成的軀干、骨盆、髖、膝、踝、足靜態(tài)畸形和兩下肢長(zhǎng)度不一致。疼痛和關(guān)節(jié)松弛等也對(duì)步態(tài)產(chǎn)生明顯影響。神經(jīng)肌肉因素中樞神經(jīng)損傷，包括中風(fēng)、腦外傷、脊髓損傷和疾病、腦癱、帕金森氏綜合癥等造成的痙攣步態(tài)、偏癱步態(tài)、剪刀步態(tài)、共濟(jì)失調(diào)步態(tài)、蹣跚步態(tài)等。原發(fā)性原因主要是肌肉張力失衡和肌肉痙攣；繼發(fā)性因素包括關(guān)節(jié)和肌腱攣縮畸形、代償性步態(tài)改變等。外周神經(jīng)損傷，包括神經(jīng)叢損傷、神經(jīng)干損傷、外周神經(jīng)病變等導(dǎo)致的特定肌肉無(wú)力性步態(tài)，例如臀大肌步態(tài)、臀中肌步態(tài)、股四頭肌步態(tài)等。原發(fā)因素為肌肉失神經(jīng)支配，肌肉無(wú)力或癱瘓；繼發(fā)因素包括肌肉萎縮、關(guān)節(jié)和肌腱攣縮畸形、代償性步態(tài)改變；兒童患者可伴有繼發(fā)性骨骼發(fā)育異常，導(dǎo)致步態(tài)異常。3、臨床觀察的局限性時(shí)間局限由于步行速度較快，臨床肉眼很難同時(shí)觀察到瞬間變化的情況，例如足在擺動(dòng)相的旋轉(zhuǎn)，足跟著地時(shí)的旋轉(zhuǎn)傾斜、髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度變化等?？臻g局限由于人的視覺(jué)局限，因此難以進(jìn)行三維方向觀察。記憶局限人的記憶能力難以對(duì)長(zhǎng)期縱向變化進(jìn)行客觀和全面對(duì)比分析。思維局限步態(tài)的臨床觀察主要依賴個(gè)人的觀察能力和經(jīng)驗(yàn)，缺乏客觀數(shù)據(jù)，難以進(jìn)行定量評(píng)估，從而在一定程度上影響評(píng)估的客觀性和準(zhǔn)確性。（二）運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1、定義運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)是研究步行時(shí)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)間和空間變化規(guī)律的科學(xué)方法，主要包括：步行整體時(shí)間與空間測(cè)定和肢體節(jié)段性運(yùn)動(dòng)方向測(cè)定。2、時(shí)間/空間參數(shù)測(cè)定（1）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(guò)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(guò)通道，留下足跡。獲得的參數(shù)包括：①步長(zhǎng)(Steplength)指一足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均距離。國(guó)內(nèi)也有稱之為步幅。②步長(zhǎng)時(shí)間(steptime)指一足著地至對(duì)側(cè)足著地的平均時(shí)間。③步幅(Stridelength)指一足著地至同一足再次著地的距離，也有稱為跨步長(zhǎng)。④步行周期(cycletime)指平均步幅時(shí)間(stridetime)，相當(dāng)于支撐相與擺動(dòng)相之和。⑤步頻(cadence)指平均步數(shù)（步/min），步頻=60(s)÷步長(zhǎng)平均時(shí)間(s)。由于步長(zhǎng)時(shí)間兩足不同，所以一般取其均值。有人按左右步長(zhǎng)單獨(dú)計(jì)算步頻，以表示兩側(cè)步長(zhǎng)的差異。⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期。⑦步寬(walkingbase)：也稱之為支撐基礎(chǔ)(supportingbase)，指兩腳跟中心點(diǎn)或重力點(diǎn)之間的水平距離，也有采用兩足內(nèi)側(cè)緣或外側(cè)緣之間的最短水平距離。左右足分別計(jì)算。⑧足偏角(toeoutangle)指足中心線與同側(cè)步行直線之間的夾角。左右足分別計(jì)算。（2）足開(kāi)關(guān)足開(kāi)關(guān)是一種微型的電子開(kāi)關(guān)，裝置在類似于鞋墊形狀的測(cè)定板內(nèi)，分別置放于前腳掌（掌開(kāi)關(guān)）和腳跟（跟開(kāi)關(guān)）。電子開(kāi)關(guān)由足跟觸地首先觸發(fā)跟開(kāi)關(guān)，前腳掌觸地時(shí)觸發(fā)掌開(kāi)關(guān)，腳跟離地時(shí)關(guān)閉跟開(kāi)關(guān)，腳尖離地時(shí)關(guān)閉掌開(kāi)關(guān)。這是最常用的時(shí)間定位標(biāo)志。除了可以迅速獲得上述參數(shù)外，還可以獲得下列資料：①第一雙支撐相，跟開(kāi)關(guān)觸發(fā)至掌開(kāi)關(guān)觸發(fā)的時(shí)間。②單足支撐相，跟開(kāi)關(guān)與掌開(kāi)關(guān)同時(shí)觸發(fā)的時(shí)間。③第二雙支撐相，跟開(kāi)關(guān)關(guān)閉和掌開(kāi)關(guān)關(guān)閉之間的時(shí)間。④擺動(dòng)相，掌開(kāi)關(guān)關(guān)閉至下次跟開(kāi)關(guān)觸發(fā)的時(shí)間。⑤各時(shí)相在步行周期的比例。（3）電子步態(tài)墊電子步態(tài)墊是足印法和足開(kāi)關(guān)的結(jié)合，其長(zhǎng)度為3~4m，有10,000個(gè)壓感電阻均勻分布在墊下。受試者通過(guò)該墊時(shí)，足底的壓力直接被監(jiān)測(cè)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)立即求出上述所有參數(shù)。3、節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測(cè)定節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測(cè)定是指步行時(shí)特定關(guān)節(jié)或運(yùn)動(dòng)中心的三維動(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。常用的分析方式有：（1）同步攝像分析在4~8米的步行通道的周圍設(shè)置2~6臺(tái)攝像機(jī)，同時(shí)記錄受試者步行圖象，并采用同步慢放的方式，將受試者的動(dòng)作分解觀察和分析。（2）三維數(shù)字化分析通過(guò)2~6臺(tái)檢測(cè)儀(數(shù)字化檢測(cè)儀或特殊攝像機(jī))連續(xù)獲取受試者步行時(shí)關(guān)節(jié)標(biāo)記物的信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，分析受試者的三維運(yùn)動(dòng)特征（圖3-14）。同一標(biāo)記物被兩臺(tái)以上的檢測(cè)儀同時(shí)獲取時(shí)，即可進(jìn)行三維圖象重建和分析。輸出結(jié)果包括：數(shù)字化重建的三維步態(tài)、各關(guān)節(jié)三維角度變化、速率和時(shí)相。關(guān)節(jié)標(biāo)記物一般置放于需要觀察的關(guān)節(jié)或重力中心。（3）關(guān)節(jié)角度計(jì)分析采用特制的關(guān)節(jié)角度計(jì)固定于被測(cè)關(guān)節(jié)，記錄關(guān)節(jié)活動(dòng)的角度改變，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并用計(jì)算機(jī)重建步態(tài)。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，特別是上肢檢查十分方便；缺點(diǎn)是難以正確記錄旋轉(zhuǎn)和傾斜活動(dòng)。C4C4步行通道步態(tài)墊壓力板C5C2步行通道步態(tài)墊壓力板C5C2C1C1EMGC6C3EMGC6C3中心處理計(jì)算機(jī)中心處理計(jì)算機(jī)圖3-14、三維數(shù)字化步態(tài)分析系統(tǒng)示意圖C1-C6指攝象機(jī)或數(shù)字化記錄儀膝關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)踝關(guān)節(jié)踝關(guān)節(jié)步行周期圖7-4、正常人步行時(shí)側(cè)面髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度變化趨勢(shì)（三）動(dòng)力學(xué)分析1、定義動(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)。2、測(cè)定方法(1)測(cè)力平臺(tái)步行時(shí)人體GRF可以通過(guò)測(cè)力平臺(tái)記錄，以分析力的強(qiáng)度、方向和時(shí)間。測(cè)力平臺(tái)一般平行設(shè)置在步行通道的中間，可以平行或前后放置，關(guān)鍵是保證連續(xù)記錄一個(gè)步行周期的壓力。測(cè)力平臺(tái)測(cè)定身體運(yùn)動(dòng)時(shí)的垂直力和剪力。垂直力是體重施加給測(cè)力平臺(tái)的垂直應(yīng)力，而剪力是肢體行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的前后/左右方向的力。與運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)結(jié)合可以分析內(nèi)力，即肌肉、肌腱、韌帶和關(guān)節(jié)所產(chǎn)生的控制外力的動(dòng)力，一般以力矩表示。(2)足測(cè)力板采用特制超薄的測(cè)力墊直接插入到受試者鞋內(nèi)，測(cè)定站立或步行時(shí)足底受力分布及重心移動(dòng)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)變化，協(xié)助設(shè)計(jì)合適的矯形鞋和步態(tài)分析。（四）動(dòng)態(tài)肌電圖1、定義動(dòng)態(tài)肌電圖指在活動(dòng)狀態(tài)同步檢測(cè)多塊肌肉電活動(dòng)的測(cè)定方法，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)。2、生理基礎(chǔ)肌肉收縮是步行的基礎(chǔ)因素，涉及肌肉收縮的時(shí)相和力量。肌肉活動(dòng)具有步行速度及環(huán)境依賴性。參與步行控制的肌肉數(shù)量和質(zhì)量均有很大的冗余或儲(chǔ)備力，從而使關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與肌肉