一、步行

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 。步行的基本功能是从某一地方安全、有效地移动到另一地方。

“行走”虽然很简单，但并不是所有的人一辈子都走的“英姿飒爽”

1.影响行走能力的因素（功能）   

（1）神经的精确控制

（2）关节的正常活动

（3）肌肉协调运动

2.影响行走能力的因素（运动控制） 

（1）任务

（2）个体

（3）环境

步态（Gait）是一个人行走时的表现形式，即行走模式。

1.步长（step length）

行走时左右足跟或足尖先后着地时两点间在前进方向上的直线距离。正常50-2000px。

跨步长（stride length）

同侧足跟（或足尖）前后两次着地点间的距离。正常人跨步长是步长的两倍，约为100-4000px.

2.步宽（stride width）

指左、右两足间的横向距离，通常以足跟中点为测量点，正常大约5-250px。步宽愈窄，步行的稳定性愈差。

3.步角（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。健全人约为6.75°。

4.步频（cadence）

（1）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。

（2）健全人通常步频大约是95～125 steps/min。

（3）步频反映步态节奏与稳定性。

5.步行速度

（1）单位时间内行走的距离。

（2）步速（m/s）=（跨步长×步频）/ 120

（3）正常人平均自然步速约为1.2m/s。

（4）步行速度是步态分析最基本、最敏感的指标。

6.步行周期

从一侧足跟着地起，到此侧足跟再次着地为止称为一个步行周期。

7.步行速度与步行能力关系

（1）脑卒中患者步行能力预测

（2）步行速度大0.27m/s，可进行室内活动

（3）步行速度大0.58m/s，可进行中等强度社区活动

（4）步行速度大1.2m/s才能够按交通信号灯通过商业街。

8.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100px，侧方移动约125px.

步态分析是利用力学的概念和已掌握的解剖、生理学知识对人体的行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。

（一）定性分析

用肉眼观察的方法获得第一手资料,然后根据经验进行分析。

分析步骤

（1）病史回顾

（2）体格检查

（3）步态观察

①观察病人向你走来时的步态

②观察病人远离你的步态

③侧面观察病人的步态

④观察歩幅的长短、手臂的摆动、

脚跟触地、脚趾离地、骨盆倾斜及

肩部的配合

⑤寻找步态的功能容量

（二）定量分析

借助器械或专门的设备获得的客观数据对步态进行分析的方法。

简单工具：卷尺、秒表、量角器等测量工具以及能留下足印的相应物品；

先进设备：电子角度计、肌电图、录相或高速摄影、三维测力台等专用测量分析设备。

1.足印法

足印法是步态分析最早期和简易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般为4~6 m）铺上白纸。受试者走过白纸，留下足迹，便可以测量距离。

此外还有滑石粉法、吸水纸法、印油式步行毯法。这种方式不需要复杂设备，但是十分耗时，准确度欠佳。

2.足开关

足开关是一种微型的电子开关，装置在类似于鞋垫形状的测定板内，分别置放于前脚掌（掌开关）和脚跟（跟开关）。电子开关由足跟触地首先触发跟开关，前脚掌触地时触发掌开关，脚跟离地时关闭跟开关，脚尖离地时关闭掌开关。这是最常用的时间定位标志。

除了可以迅速获得上述参数外，还可以获得下列资料：①第一双支撑相，跟开关触发至掌开关触发的时间。②单足支撑相，跟开关与掌开关同时触发的时间。③第二双支撑相，跟开关关闭和掌开关关闭之间的时间。④摆动相，掌开关关闭至下次跟开关触发的时间。⑤各时相在步行周期的比例。

3.电子步态垫

电子步态垫是足印法和足开关的结合，其长度为3~4 m，有10,000个压感电阻均匀分布在垫下。受试者通过该垫时，足底的压力直接被监测，并转换为数字信号，通过计算机立即求出上述所有参数。

（三）多维动态分析

1.同步摄像分析

在4~8米的步行通道的周围设置2~6台摄像机，同时记录受试者步行图象，并采用同步慢放的方式，将受试者的动作分解观察和分析。

2.三维数字化分析

通过2~6台检测仪(数字化检测仪或特殊摄像机)连续获取受试者步行时关节标记物的信号，通过计算机转换为数字信号，分析受试者的三维运动特征。同一标记物被两台以上的检测仪同时获取时，即可进行三维图象重建和分析。输出结果包括：数字化重建的三维步态、各关节三维角度变化、速率和时相。关节标记物一般置放于需要观察的关节或重力中心。 

3.关节角度计分析

采用特制的关节角度计固定于被测关节，记录关节活动的角度改变，转换为数字信号并用计算机重建步态。优点是操作简便，特别是上肢检查十分方便；缺点是难以正确记录旋转和倾斜活动。

（四）动力学分析

测量方法

（1）测力台

（2）足测力板

（五）动态肌电图

气体代谢测量

氧价（Oxygen Cost，OC），定量评估运动能量消耗的指标，以运动时单位体重、单位距离消耗的氧气量来表示，单位为ml/(kg·m)。

1.定义：

是利用力学原理和人体解剖学、生理学知识对人类行走状态进行对比分析的一种研究方法，包括定性分析和定量分析。

2.步态（gait）：是指人体步行时的姿势。包括步行（walking）和跑（running）

步长: 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

步频: 行走中每分钟迈出的步数

步速: 行走时单位时间内在行进的方向上整体移动的直线距离

步幅: 行走时，由一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所进行的距离

步行周期:在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的过程

步行时相:一个步行周期可分为支撑相和摆动相

1.支撑相

支撑相是指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）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，一般占一个步行周期的40%。

（2）双支撑相：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。

2.摆动相

摆动相是指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，一般占一个步行周期的40%。

人体在行走过程中承受着来自地面的地反应力和力矩。地反应力分为垂直分力、前后分力和侧向分力.

静态站立时，地面反应力等于体重。走路时人的重心在不断地上下移动，双支撑相时重心最低，相当于以双腿为边步长为底的等腰三角形的高。而摆动相中期的重心最高，相当于腿长（实际上还要加一个常量）。

1.竖脊肌: 在步行周期支撑相初期和末期，竖脊肌活动达到高峰，以确保行走时躯干保持正直。

2.臀大肌: 收缩活动始于摆动相末期，并于支撑相中期达到高峰。在摆动相后期臀大肌收缩，约在步行周期的85%.

3.髂腰肌:  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°）。

4.股四头肌:  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。

5.缝匠肌:  在支撑相末期和摆动相初期，作用为屈膝、屈髋，在摆动相末期和支撑相初期，使膝关节旋内。

6.腘绳肌:  主要收缩活动始于摆动相末期。

7.胫前肌: 足跟着地时，胫前肌离心性收缩以控制踝关节跖屈度，防止在足放平时出现足前部拍击地面的情况。足趾离地时，胫前肌收缩，再次控制或减少此时踝关节的跖屈度，保证足趾在摆动相能够离开地面，使足离地动作顺利完成。

8.小腿三头肌: 主要与站立时小腿与足之间的稳定有关。在支撑相，能固定踝关节和膝关节，以防止身体向前倾斜。

（一）影响步行能量消耗的决定因素

正常人的身体重心位于解剖位的第二骶椎前面。随着步行进程的发展，重心沿着一条正弦曲线做规律性的上下、左右移动，重心上下移动所消耗的能量要大于克服水平移动所需要的能量，移动幅度越大，消耗的能量就越多。

（二）步行的能量消耗

步行过程中的能量消耗除与身体重心的转移幅度有关外，还与心肺功能、患者的心情和温度、气候等因素有关。

Burdett等建议用生理能耗指数为指标来估计能耗。生理能耗指数等于步行时心率减去静息时心率，然后除以步行速度。PCI越大，表明步行能耗越大。