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第九章 步态分析
步态(gait)
❖ 人体在行走时的姿态。 ❖ 通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动
身体沿着一定方向移动的过程。
❖ 正常步态有赖于中枢神经系统、周围神经系
统以及骨骼肌肉系统的协调工作。
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自然步态的要点 (1) 合理的步长、步宽、步频。 (2) 上身姿势稳定。
❖ 步行时相(gait phase/period) 行走中每个步态周期都包含 着一系列典型姿位的转移。人们通常把这种典型姿位变化划 分出一系列时段,称之为步态时相(gait phase),一个步行 周期可分为支撑相(stance phase)和摆动相(swing phase)。 一般用该时相所占步态周期的百分数(cycle%)作为单位来 表达,有时也用秒(s)表示。
❖ 4. 踝关节 正常步行时踝关节的跖屈、
背伸运动中最大背伸发生在足跟离地,约15°,足 跟离地时为最大跖屈,约20°,共35°。一个步行 周期中有2次跖屈和背伸,尤其在支撑相的驱动期 踝关节从跖屈位急剧变为背伸位。
❖ 除屈伸运动外,踝关节还有旋转、内外翻运动。踝 关节外旋8°、内旋2°,共约10°范围;外翻3°、 内翻12°,共约15°范围。
❖ 步频(cadence) 行走中每分钟迈出的步数称为步 频,又称步调,通常用steps/min表示。健全人通常 步频大约是95~125 steps/min,东方男性的步频平 均约为112.2±8.9 steps/min,女性平均为 123.4±8.0 steps/min。双人并肩行走时,一般是短 腿者步频大于长腿者。
❖ 3.膝关节 正常步行时膝关节屈伸运动中最大屈曲约 为65°(摆动中期)、最大伸展为0°(足跟着 地),共约65°范围。在屈伸运动中,可见轻度屈 伸与大范围屈伸两次(双重膝作用)。支撑相中足
跟着地与足跟离地时膝关节几乎是伸展状态,支撑 相的中期可见约15°的屈伸。
❖ 除屈伸运动外,膝关节还有旋转运动,足跟离地时 为最大外旋,约4°,摆动中期为最大内旋,约 12°,共16°范围,其顺序为从足跟着地(内旋) 到足底着地(内旋),以后外旋直到足跟离地。
到该侧足跟再次着地所进行的距离称为步幅,又称 复步长或跨步长,如上图示Ⅱ,用cm表示,通常是 步长的两倍。
❖ 步宽(stride width) 在行走中左、右两足间的
距离称为步宽,通常以足跟中点为测量参考点,如 上图示Ⅲ,通常用cm表示,健康人约为8±3.5cm。
3、足角和步频
❖ 足角(foot angle) 在行走中前进的方向与足的长 轴所形成的夹角称为足角,如上图示,通常用°表 示,健全人约为6.75°。
其它部位(1)
❖ 头 头的上下移动与重心的上下移动几乎一致, 上下振幅约5~6cm,左右移动振幅约5~ 6cm。
❖ 上体 上体垂直,双肩平齐,速度加快时稍有 前倾;行走时上体有与骨盆旋转方向相反的 转动,这个动作可以减少整个身体的扭转。
其他部位(2)
❖ 上肢 正常行走时双上肢交替前后摆动,其方向与同侧 下肢的摆动方向和骨盆的旋转方向正好相反,如当左 下肢与左侧骨盆向前摆动和旋转时,左上肢向后摆动, 右上肢向前摆动。此时,上肢的关节运动主要发生在 肩关节,足跟着地时为最大伸展,为21.1°,足跟离 地时为最大屈曲,为17.4°,共约40°范围。肘关节 屈伸是在双足同时支撑时期改变运动方向,最大屈曲 为38.9°,最大伸展为-0.4°,共约40°范围。
步 态 周 期 中 的 肌 肉 活 动
正常步态中关节和肌肉的活动
❖ (一)身体主要部位及关节的活动 ❖ 人在步行时为了减少能量的消耗,身体各部位要尽量维持正常活动范围
的运动,减少身体的重心移动。 ❖ 1.骨盆 骨盆移动可以被认为是重心的移动。正常成人在步行时身体重
心的位置在骨盆的正中线上,从下方起男性约为身高的55%,女性约为 50%的高度。步行时重心的上下移动为正弦曲线,在一个步行周期中出 现两次,其振幅约4.5cm,最高点是支撑中期,最低点是足跟着地;骨 盆的侧方移动也是正弦曲线,在一个步行周期内左、右各出现一次,其 振幅约3cm,最大移动度是在左、右足处于支撑中期时出现的,在双足 支撑期重心位于左右中间。 ❖ 骨盆在水平面内沿垂直轴旋转角度单侧为4°,双侧为8°。这种旋转可 以减少骨盆的上下移动,最大内旋位发生在足跟着地后期,最大外旋位 发生在摆动早期。骨盆在矢状面内沿冠状轴的倾斜运动范围约5°,双 足支撑相骨盆几乎成水平,支撑中期时处于摆动相的骨盆倾斜角度最大, 它可以减少重心的上下移动。在一个步行周期中左右各倾斜一次。
占优势,膝关节屈曲活动受限,完成困难。 ❖ (6)足尖离地:自步行周期的60%开始,身体的重心线移到踝关节前方,
足趾用力着地,通过下肢的蹬踏动作,产生向前的推进力。偏瘫患者由于下 肢痉挛,足下垂、内翻,下肢分离运动不充分,所以不能较好地完成此动作, 是步态异常的重要原因之一。
1.2、双支撑相
❖ 双足支撑是步行的最大特点。在一个步行周期中, 当一侧下肢完成足跟抬起到足尖向下蹬踏离开地面 的时期内,另一侧下肢同时进行足跟着地和全足底 着地动作,所以产生了双足同时着地的阶段。一般 占一个步行周期的20%,此阶段的长短与步行速度 有关,速度越快,双支撑相就越短,当由走变为跑 时,双支撑相变为零。双支撑相的消失,是走和跑 的转折点,故成为竞走比赛时判断是否犯规的唯一 标准。
❖ 2.臀大肌(gluteus maximus) 为髋关节伸肌,收缩活动 始于摆动相末期,并于支撑相,即足底全面与地面接触时达 到高峰。在摆动相后期臀大肌收缩,其目的在于使向前摆动 的大腿减速,约在步行周期85%,大腿的运动方向改变为向 后,成为下一个步行周期的准备。在支撑相,臀大肌起稳定 骨盆、控制躯干向前维持髋关节于伸展位的作用。
❖ 4.股四头肌(quadriceps femoris) 为全身最大的肌,其中股直肌起于 髂前下棘,股内侧肌、外侧肌分别起自股骨粗线内、外侧唇,股中间肌 起自股骨体的前面;四个头向下形成一腱,包绕髌骨的前面和两侧,往 下续为髌韧带,止于胫骨粗隆。为膝关节强有力的伸肌,股直肌还可屈 髋关节。股四头肌收缩活动始于摆动相末期,至支撑相负重期达最大值。 此时作为膝关节伸肌,产生离心性收缩以控制膝关节屈曲度,从而使支 撑中期免于出现因膝关节过度屈曲而跪倒的情况。步行周期中,股四头 肌的第二个较小的收缩活动见于足跟离地后,足趾离地后达峰值。此时 具有双重作用:其一,作为髋关节屈肌,提拉起下肢进入摆动相;其二, 作为膝关节伸肌,通过离心性收缩来限制和控制小腿在摆动相初、中期 向后的摆动,从而使下肢向前摆动成为可能。
站立相中期过后, 支撑腿足跟离地 的瞬间。
足趾离地 (50~60%GC)
支撑腿足趾离地 的瞬间,标志着 站立相结束和迈 步相开始。
迈步相分期
❖ 初期 ❖ 中期 ❖ 末期
迈步相初期 (60~70%GC)
❖ 从支撑腿离地到 该腿膝关节达到 最大屈曲时。
迈步相中期 (70~85%GC)
指下肢向前摆动 的动作过程中,从 膝关节最大屈曲摆 动到小腿与地面垂 直的时期。
4、步速、步行周期和时相
❖ 步速(walking velocity) 行走时单位时间内在行进的方向上 整体移动的直线距离称为步速,即行走速度,通常用m/min 表示。一般健全人通常行走的速度约为65~95m/min。也可 以用步行10m所需的时间来计算。
❖ 步行周期(gait cycle) 在行走时一侧足跟着地到该侧足跟 再次着地的过程被称为一个步行周期,通常用时间秒(s) 表示。一般成人的步态周期约为1~1.32 s左右。
二)步行周期
1、支撑相
❖ 支撑相是在步行中足与地面始终有接触的阶 段,支撑相包括单支撑相和双支撑相。

1.1、单支撑相
❖ 通常指一侧下肢足跟着地到同侧足尖离地的过程,单位为s, 一般占一个步行周期的40%。为了进行步态矫正和训练的方 便,提出以下动作要点:
❖ (1)足跟着地:下肢伸肌张力增高,伴有足下垂、内翻的患者难以完成。 ❖ (2)全足底着地:自步行周期的7.6%开始,全足底在地面放平。伴有足内
(二)参与的主要肌肉活动
❖ 3.髂腰肌(iliopsoas) 为髋关节屈肌,髋关节于足跟离地至足趾离地 期间伸展角度达到峰值(10°~15°)。为对抗髋关节伸展,从支持相 中期开始至足趾离地前,髂腰肌呈离心性收缩,最终使髋关节从支撑相 末期由伸展转为屈曲。髂腰肌第二次收缩活动始于摆动相初期,使髋关 节屈曲,以保证下肢向前摆动。
(3) 最佳能量消耗。
常用的术语
❖ 正常步行必须完成三个过程:支持体重,单 腿支撑,摆动腿迈步。
❖ 步态分析中常用的基本参数包括步长、步幅、 步频、步速、步行周期、步行时相,其中步 长、步频和步速是步态分析中最常用的3大要 素,其内涵是有关行走的生物力学分析所涉 及的最基本知识,进行步态分析者应当熟练 掌握。
❖ 2.髋关节 正常步行时髋关节屈伸运动中最大屈曲 约30°(摆动相中期),最大伸展约20°(足跟离 地),共约50°范围,其运动为正弦曲线,如图 12-2;内收、外展运动中最大外展约6°(足跟离 地)、最大内收约4°(足底着地),共约10°范 围,其运动几乎是直线性变化;内外旋运动中外旋 4°(足趾离地到足跟着地的摆动相)、内旋4° (从足跟着地到足跟离地的摆动相),共约8°范 围,其运动呈曲轴状,从支撑相到摆动相、摆动相 到支撑相过渡时产生急剧变化。
❖ 3.髋关节最大屈曲 自步行周期的84.6%开始。此阶段已完 成下肢向前摆出的动作,开始减速,直至足跟着地。
❖ 4.足跟着地 完成步行周期的100%。
3、步行周期
站立相分期
❖ 首次着地 ❖ 足放平(负荷反应期,预负荷) ❖ 站立中期 ❖ 足跟离地(站立相末期) ❖ 足趾离地(迈步相前期)
首次着地(0%)
2、摆动相
❖ 摆动相是在步行中始终与地无接触的阶段,通常指从一侧下 肢的足尖离地,到同侧足跟着地的阶段,单位为s,一般占 一个步行周期的40%。此阶段的动作要点是:
❖ 1.足上提 从一个步行周期的63.6%开始,是足尖离地、下 肢向前摆动的加速期。
❖ 2.膝关节最大屈曲 是从一个步行周期的67.9%开始的, 摆 出的下肢刚刚通过身体的正下方。
翻、足下垂的病人难以完成。 ❖ (3)重心转移到同侧:由于单侧下肢支撑身体重量,偏瘫、关节疼痛、平
衡能力低下的患者往往时间过短。 ❖ (4)足跟离地:自步行周期的41.5%开始,是向下蹬踏的起始动作, 偏瘫
病人往往完成不充分。 ❖ (5)膝关节屈曲增大:自步行周期的54.1%开始,偏瘫病人由于下肢伸肌
❖ 上肢与下肢 上肢摆动方向与下肢相反,才可以达到维 持身体平衡,减少转动。
❖ 肩关节 自由摆动约30 °(屈曲约6°,后伸约24°)。
❖ (二)参与的主要肌肉活动
❖ 步行的动力主要来源于下肢及躯干的肌肉作用,在一个步行 周期中,肌肉活动具有保持平衡、吸收震荡、加速、减速和 推动肢体运动的功能。
❖ 1.竖脊肌(erector spinae) 为背部深层肌,纵列于脊柱 两侧,下起骶骨、髂骨,上止椎骨、肋骨、枕骨,作用为使 脊柱后伸、头后仰和维持人体于直立姿势。在步行周期站立 相初期和末期,竖脊肌活动达到高峰,以确保行走时躯干正 直。
❖ 步行周期和站立 相的起始点,指 足跟或足底的其 它部位第一次接 触地面的瞬间。
足放平 (0~10%GC)
❖ 整个足底着地的 瞬间。即首次着 地至支撑腿于站 立相过程中膝关 节达到最大屈曲 角度的时期。
站立中期
(10~40%GC)
❖ 从对侧下肢离地 到躯干位于支撑 腿正上方。
足跟离地 (40~50%GC)
迈步相末期 (85~100%GC)
❖ 从与地面垂直的 小腿向前摆动到 该侧足跟再次着 地之前。此时小 腿减速向前摆动。
或者采用PLA分期法 ❖ 分为8个期
❖ 重心移动
行走时,身体重心随着骨盆 的向前移动而上下移动大约 5cm,侧方移动约5百度文库m
骨盆旋转
当摆动腿向前迈步时,骨盆 向前及向对侧发生一定的旋转, 正常约4°
一)步行时空参数
1、步长(step length)
❖ 行走时一侧足跟着地到紧接着的对侧足跟着 地所行进的距离称为步长,又称单步长,如 下图示Ⅰ ,通常用cm表示。健康人平地行走 时,一般步长约为50~80cm。个体步长的差 异主要与腿长有关,腿长,步长也大。
2、步幅和步宽
❖ 步幅(stride length) 行走时,由一侧足跟着地
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