步态分析方法

广义的步态分析包括用肉眼观察的定性分析和采用专用设备采集数据的定量分析。

（一）定性分析

步态的定性分析是临床中常用的步态检查方法。定性分析通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合以往的临床经验来认识异常步态的特征，找出问题所在。步态的观察应首先从总体上进行评价，注意身体的不同部位运动的对称性、协调性和节奏性。然后分别观察被检查者行走时动力链中的每一个部分的运动情况包括头、肩、上肢、躯干、骨盆、髋关节、膝关节、踝关节及足部。要注意观察头的位置，肩部是否下掣、上抬、前突或回缩；上肢摆动幅度正常、增加还是减小；躯干是否前倾或后倾，或向左、向右侧弯；骨盆抬高、下降或固定；髋关节是否过度伸展、过度屈曲、旋转、外展并外旋（画圈），或呈现出内收或外展体位；膝关节在步行周期的不同时期的伸、屈度及其稳定性。踝关节有否跖屈、背屈以及内、外翻情况，足蹬离动作是否充分。如果行走时出现疼痛，则应注意观察疼痛出现的时间，即在步行周期中何时出现疼痛。由于完成一个完整的步行周期所需要的时间极短（1～2s），因此，在临床中必须采用系统的方法评价每一个被检查者的步态。为避免漏诊，最好依照步态观察或分析表进行评定。观察顺序由远端至近端，即从足、踝关节观察开始依次评价膝、髋关节、骨盆及躯干。在评价每一个部位时，应对按步行周期中每一个环节的发生顺序进行仔细地观察，如从首次着地作为评价的起点。目测观察后，还要分别就患者在负重、单腿支撑以及迈步几个环节中存在的主要问题进行归纳总结，以便进一步分析异常的原因。

目测观察和分析步态不需要价格昂贵的设备，却仍然可以获得有关步态的特征性资料。但是，目测观察的结果具有一定的主观性，结果的准确性或可靠性与观察者的观察技术水平和临床经验有直接关系。因此，掌握目测观察步态技术，需要通过学习和培训，并在临床实践中不断积累经验。

（二）定量分析

定量分析是借助于专用设备对步态进行运动学和动力学的分析。步态的定量分析能够为制定治疗计划和评定治疗效果、检查医疗质量提供客观数据。

1．时空参数分析

（1）设备：测量时空参数的关键技术是如何获得行走中的足印。在传统的临床分析中，采用足印法来获得上述各种结果。目前这种古老的方法已为足底开关、视频系统、由许多压力传感器组成的步态垫等分析系统所代替。以步态垫为例，该测量系统是近年发展起来的、用于时空参数分析的高科技产品。该类步态垫由大约10万个压力传感器构成。当一个人走过该垫，其下的每一个压力传感器便将压力信号转变为电信号，计算机计算出每一个传感器的开关关闭的时间。由于垫的大小是已知的，因此可将步行速度、步态的空间参数即步长计算出来。该类系统的优势是免除了大量附件的干扰，成本低，便于携带。

（2）时空参数分析：时空参数指与时间和距离相关的参数，是临床常用的客观指标。步态的时间测量指与步行相关的时间事件，如步频、步行速度、跨步即步行周期时间、同侧站立相和迈步相时间百分比、左右侧站立相占时比或迈步相之比，单支撑期所占时间百分比、两个双支撑期所占时间百分比等参数的测量。步态的距离测量包括步长、跨步长、步宽、足偏角以及行走距离的测量。

通过结果分析，可以大致判断患者的步态是否对称以及步态的稳定性。步行时如出现左右步长不等，提示步态的对称性被破坏；步宽缩窄和足夹角减小都会使得人体站立的支持面积减小，因而使步行中身体的稳定性下降。步行速度是步态分析最基本、最敏感的指标，步速减慢是绝大多数病理步态的共同特征。肌力下降、关节疼痛或不稳定时，行走速度下降，患肢单支撑期时间缩短。步频所反映的是步态的节奏与稳定性。同侧站立相与迈步相时间之比也是反映步态对称性的另一个敏感指标。左、右站立相时间比或迈步相时间比也可以用于评定步态的对称性。

2．运动学分析

（1）设备：人行走的过程和行走的姿态中包含了人的运动系统和神经系统极为丰富的信息。精确地测量人体在运动过程中的位移，速度和加速度并对这些信息进行处理和分析，对于发现和诊断病理步态具有重要价值。运动学测量技术包括直接测量（电子关节角度计）与成像测量技术（红外光摄像技术、数字视频技术）。各种摄像测量技术均使用（反光或不反光）标志点进行光点轨迹采样。标志点分别置于趾、踝、膝、髋、肩等关节处。在捕获标志点数据的基础上进行三维图像重建，并由此获得运动轨迹、运动速度、加速度以及关节角度等参数。用于运动学分析的三维运动分析系统基本构成包括如下方面。①6～12个高速（红外或数字视频）摄像机。②三维运动捕获和分析软件系统，具有多台摄像机同步拍摄记录人体的运动；拍摄的数据通过IEEE-1394接口或视频采集卡存储到硬盘上并实时显示；自动识别标志点；自动地计算二维／三维数据；计算坐标值、速度和加速度、标记点间角度和距离；数据处理如平滑处理、数值分析；确定下肢运动模式；以表格、图表、棍图、图片序列和视频叠加等方式可视化显示结果；显示运动的三维模型等功能（图2-41）。

图2-41　光学式运动捕获系统结构图

（2）参数分析：运动学研究人体节段和关节在运动中的位置、角度、速度和加速度。步态的运动学分析是一种描述性的定量分析，所得结果反映了被检查者的步态特征。下肢诸关节在步行中的运动（屈曲、伸展、内旋、外旋、内收、外展）角度变化是临床步态分析的重要组成部分（图2-42）。通过分析被检查者躯干和下肢诸关节角度的变化以及这种变化与步行周期的对应关系，能够客观地评定步行中关节功能障碍的部位、出现的时间和程度，进而指导康复治疗。

图2-42　正常人髋、膝、踝关节于步行周期中运动轨迹

3．动力学分析

（1）设备：三维测力系统用于地反力的测量。该系统由测力平台、信号放大器和计算机数据采集与处理装置3部分构成。测力平台的主要结构为传感器，当脚踏上力台时，直接给出足底对力台表面的作用力的3个分量，即垂直分力（Fz）、前后分力（Fy）和内外分力（Fx）。该系统在此基础上计算作用于关节的力（力矩）等动力学数据。表面肌电图用于记录行走中肌肉的活动情况，详见本章第十节。

（2）参数分析：动力学分析是指对人体运动进行力学分析，在步态分析中进行有关力的分析，如地反力、关节力矩、人体重心、肌肉活动等及人体代谢性能量与机械能转换与守恒等的分析。通过动力学分析可以揭示特异性步态形成或产生的原因。随着科技不断进步以及医学的发展，动力学分析在临床中的应用已越来越受到重视。主要参数包括地反力，指人在站立、行走及奔跑中足底触及地面产生作用于地面的力量时，地面因此而产生的一个大小相等、方向相反的力。人体借助于地反力推动自身前进。地反力分为垂直分力、前后分力和内外分力。垂直分力反映行走过程中支撑下肢的负重和离地能力；前后分力反映支撑腿的驱动与制动能力；内外分力则反映侧方负重能力与稳定性。力矩是力与力作用线的垂直距离的乘积，它是使一个关节发生转动的力，是肌肉、韧带和摩擦力作用的最终结果。在正常步态中，关节角度并不达到其运动范围的终点，摩擦力也非常小。因此，力矩常被认为或看作是肌肉力矩。因此，当主动肌与拮抗肌肌肉力量失衡时，维持正常关节运动的力矩将发生改变。力矩分为伸展力矩、屈曲力矩和支持力矩。支持力矩为髋、膝、踝关节力矩的代数和，是保证站立相支撑腿不塌陷的支持力。