步态分析
一、概述
    行走是人体躯干、骨盆、下肢以及上肢各关节和肌的一种周期性规律运动，步态是指行走时人体的姿态，是人体结构与功能、运动调节系统、行为以及心理活动在行走时的外在表现。正常的步态有赖于中枢神经系统以及骨骼肌肉系统的正常、协调工作，当中枢神经系统或/和骨骼肌肉系统因疾病或损伤而受到损害时，就有可能出现步态的异常。步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。
    （一）步态分析步骤
1、描述研究对象的步态模式和步态参数，并与正常步态进行比较出其差异；
2、分析出现差异的原因，研究产生异常步态的机制；
3、确定改善步态的方案，包括步态训练的方法、假肢或矫形器的装配、助行器的选择。
    （二）步态分析方法
    1．运动性步态分析  对步行的运动模式或步行时身体节段间的相关进行描述，此类分析既可定性也可定量，临床上应用简单，易于开展，后面将详细介绍。
    2．动力性步态分析  需要具备专业的知识技术和昂贵的专用设备，目前在我国只有少数单位开展了此项工作，社区中不可能开展，此处不予介绍。
    二、正常步态
（一）步态周期
行走过程中，从一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所经历的时间称为一个步态周期。在一个步态周期中，每侧下肢都要经历一个离地腾空并向前迈步的摆动相（迈步相）和一个与地面接触并负重的站立相（支撑相）。摆动相是指从足尖离地到足跟着地，足部离开支撑面的时间，约占步态周期的40％；站立相是指从足跟着地到足尖离地，即足部支撑面与地板接触的时间，约占步态周期的 60％。其中，重心从一侧下肢向另一侧下肢转移，双侧下肢同时与地面接触的时间称之为双支撑相，一个正常步态周期中会出现两次双支撑相，各占步态周期的10%。详见图1。
（二）步态分期
常用的步态分期方法有两种：一种是传统划分法，主要是以足能否着地为基础划分，将步态周期分为足跟着地、全足着地、站立中期、足跟离地、足尖离地、加速期、迈步中期、减速期共八个时期。另一种是目前通用的、由美国加州 Rancho Los Amigos医学中心提出RLA分期，此方法认为步行时有3个基本任务：承受体重、单腿站立和迈步向前，3个基本任务中又分为8个独立的时期。步态分期中传统划分与RLA法对应比较见表1。
表1 步态分期：传统划分法与RLA法比较
跑步技巧
传统法
RLA 法
站  立  相
足跟着地
支撑腿足跟刚刚着地的一瞬间
开始着地
支撑足的任一部分开始着地，在正常步态中，足跟为最先着地部位，在异常步态中，可能是全足或足尖首先着地
heel strike，
HS
关于陶喆
initial contact
全足着地
在足跟着地之后，整个足着地的一瞬间
预承重期
由一侧下肢开始着地到对侧下肢离开地面，相当于双足支撑期
foot flat,
FF
loading response
站立中期
身体重心刚好落在支撑面的正上方
支撑中期
由对侧下肢离地到身体正好在支撑面上
mid-stance，
MST
mid-stance
足跟离地
支撑腿足跟离开地面的一瞬间
支撑末期
随支撑中期之后到对侧下肢开始着地
heel off，
HO
terminal stance
足尖离地
支撑腿仅剩足尖着地
摆动前期
从对侧下肢开始着地到支撑腿足趾即将离地的阶段
toe off，
TO
Pre-swing
摆  动  相
加速期
从支撑腿足尖离开地面摆动到身体下方的一瞬间
摆动初期
由足尖离地以后到摆动腿膝关节屈曲到最大限度为止
acceleration，
ACC
initial swing
摆动中期
摆动腿刚好在身体的正下方
摆动中期
由膝关节屈曲到最大限度继续向前摆动到胫骨与地面垂直
mid-swing，
MSW
mid-swing
减速期
摆动腿继续向前摆动，减速准备足跟着地的瞬间
摆动末期
由胫骨与地面垂直开始直到再次开始着地之前
deceleration，
DEC
terminal
swing
（三）步态参数
    1、步长  从一侧足跟着地处至另一足足跟着地处之间的线性距离，以cm为单位，正常人约为50~80cm。
    2、跨步长  同一腿足跟着地处至再次足跟着地处之间的线性距离，以cm为单位，正常人跨步长是步长的两倍，约为100~160cm。
    3、步宽  两足与行进线之间的宽度。
    4、步角  足跟中点至第二趾之间连线与行进线之间的夹角，一般小于15度。
5、步频  在单位时间内行走的步数，一般用平均每一分钟行走的步数表示，以步／min计，正常人平均自然步频约为95~125步／min。
6、步速  即步行速度，在单位时间内行走的距离，用m／s或m／min计，正常人平均自然步速约为1.2m/s。在临床上，一般是让测试对象以平常的速度步行10m的距离，测量所需的时间，来计算其步行速度。
步态参数受诸多因素的影响，即使是正常人，由于年龄、性别、身体肥瘦、高矮、行走习惯等不同，个体差异较大，因此正常值比较难以确定，表2中的数据可供参考。
表2  正常人步态参数参考值
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参  数
参  考  值
男
女
步长
66.54±5.15cm
60.10±4.82cm
跨步长
140.83cm±2.16 cm
125.37cm±3.26 cm
步宽
8±3.5cm
8±3.5cm
步角
6.75°
6.75°
步频
113±9步/min
117±9步/min
步速
91±12m/min
74±9m/min
（四）步态周期中的关节角度变化
见表3。
表3 正常步态周期中骨盆和下肢各关节的角度变化
步态周期
关节运动范围
骨盆
髋关节
膝关节
踝关节
开始着地
5°旋前
30°屈曲
0°
长风破浪会有时直挂云帆济沧海的意思
0°
预承重期
5°旋前
30°屈曲
0°~15°屈曲
0°~15°跖屈
站立中期
中立位
30°屈曲~0°
15°~5°屈曲
15°跖屈~10°背屈
站立末期
5°旋后
0°~10°过伸
5°屈曲
10°背屈~0°
摆动前期
5°旋后
10°过伸~0°
5°~35°屈曲
0°~20°跖屈
摆动初期
5°旋后
0°~20°屈曲
35°~60°屈曲
20°~10°跖屈
摆动中期
中立位
20°~30°屈曲
60°~30°屈曲
10°跖屈~0°
摆动末期
5°旋前
30°屈曲
30°屈曲~0°
0°
三、临床步态分析
（一）目测步态分析法
目测步态分析法是指不借用任何仪器，分析者通过直接注意某一关节或身体的某一节段来达到步态分析的目的的方法，多数是通过检查表或简要描述的方式完成，检查者需要记录步态周期中存在的问题及其原因。
    1．分析方法 为了更好地识别步态是否异常及对异常原因进行分析，就必须先熟悉在一个步态周期内各个不同阶段，不同时期髋、膝、踝、足关节的角度，参与的肌肉活动等情况，以下分别从矢状面、额状面、水平面进行分析。
（1）矢状面分析  维持正常步态的条件是：髋关节屈曲至少要有30度，后伸达10度，膝关节能充分伸展，并能屈曲达60度，踝关节跖屈约20度，背伸至少有15度，为了维持这些关节活动范围，在步态周期不同阶段由不同的肌肉参与活动，若肌肉无力，将会出现不同的异常步态及相应代偿情况。踝足、膝和髋关节的矢状面分析结果分别见表4~6。
（2）额状面分析  当单足支撑时，重心升高，双足支撑时，重心下降，为了减少重心的上
下移动，步行时骨盆配合有一定的运动。
在正常步态中，当支撑腿达到MST位置时，身体重心达到最高点，此时除去支撑腿稍有弯曲外，骨盆倾斜，即摆动腿一侧骨盆下降，可使身体重心下降，整个摆动相，重心上下移动约5CM。由于骨盆倾斜，支撑腿髋关节处于内收位，臀中肌必须工作，以维持身体平衡。
（3）水平面分析  在一步态周期中，摆动期摆动腿一侧的骨盆有旋前运动，对侧骨盆有旋后运动。旋前、旋后角度大约分别为4度，合计总的旋转范围为8度。骨盆旋前、旋后可使步长加大，并可减少重心下降程度。
表4  步态分期中踝足矢状面分析
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步态分期
正常动作
力矩
正常肌肉动作
无力结果
可能代偿
足跟着地至足底着地
0～15度跖屈
跖屈
胫前肌离心性收缩对抗跖屈力矩，因此通过控制跖屈防止足拖拽
缺乏对抗跖屈能力，行走足拖拽
为了避免足拖拽或消除跖屈力矩，足底着地或先足趾着地，避免足跟着地
HS-FF
足底着地至支撑中点
跖屈15度～背伸10度
趾屈
～
背伸
腓肠肌和比目鱼肌离心性收缩对抗背伸并控制胫骨前移
过度背伸，胫骨前移运动失控
为了避免过度背伸，踝关节保持在跖屈位
FF-MST
支撑中点至足跟离地
背屈10～15度
背伸
腓肠肌和比目鱼肌离心性收缩对抗背伸，控制胫骨前移
过度背伸，胫骨前移失控
踝保持在跖屈位，如果足不能平放，背伸动作消失，产生台阶步
MST－HO
足跟离地至足尖离地
背伸15度～跖屈20度
背伸
腓肠肌、比目鱼肌、腓骨短肌、腓骨长肌、跖长屈肌收缩
无滚动动作
整个足提起离开地面
HO-TO
加速期到摆动中期
背伸至中立位
无
背伸肌收缩使踝处于中立位，防止足趾在地上拖
足下垂和/或足趾拖拽
为了防止足趾拖拽增加髋膝屈曲，摆动腿呈勾状或划圈状
旧欢如梦李克勤
ACC-MSW
摆动中期至减速期
中立位
无
背伸
足下垂或足尖拖步
为了防止拖拽，增加髋、膝屈曲，摆动腿可能划圈
MSW-DEC