步态分析在线视频

同学们大家好

今天我们来讨论人体步态分析

所谓步态

就是行走的姿态

也就是行走的方式和模式

行走是人在出生之后

伴随着发育过程不断实践

而习得的一种能力

虽然我们大多数人都会走

都能走

行走看似一种人的基本能力

但确实有的人由于先天的或者后天的原因

不能走

也有一些人走不好

不会走

学过运动解剖和生理的同学应该知道

步态有赖于中枢神经系统

周围神经系统以及运动系统的协调作用

任何步态的问题

也就是行走的问题

都可能与神经系统或运动系统的问题有关

当然神经系统或运动系统的问题

也很可能从步态上表现出来

步态分析

就是利用力学的概念和人体解剖

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

因此对步态进行分析

不但可以人步行能力进行评价

辅助诊断神经系统

或运动系统的疾病或损伤

为康复方案提供依据

而且对步行机器人的研发设计

也有重要意义

那么下面

我们就给大家介绍

有关步态分析的一些概念

指标和方法思路

首先步态分析最基本的概念

就是步态周期

一般的

我们以一侧足跟着地

到同侧足跟再次着地来定义一个复步

也就是一个步态周期

一个步态周期

可以分为支撑期和摆动期

一般的

支撑期占一个复步时间的60%

摆动期占40%

根据研究目的的不同

学者们对步态周期中

支撑期和摆动期的进一步划分标准不同

也就是有不同的步态阶段划分系统

我这里给大家介绍一个

比较常用的步态分期方案

这个划分标准把支撑期划分为支撑前期

支撑中期又叫承重反应期

支撑末期和预摆期

支撑前期指从足跟着地到足放平

支撑中期指足底着地到足跟离地

支撑末期指足跟离地到跖趾关节离地

也就是到足趾离地之前的那一瞬间

预摆期指跖趾关节离地到趾尖离地

另外支撑期还可分为第一双支撑期

单支撑期和第二双支撑期

摆动期则可以划分为摆动前期

摆动中期和摆动后期

从足尖离地到足前摆动到支撑腿侧

是摆动前期

从支撑腿侧继续前摆到最前面

是摆动中期

向下摆动的过程是摆动后期

描述步态周期的指标

可以分为时间 距离 关节角度

地面反作用力 关节力矩

和肌肉控制几大类指标

时间指标包括

一个步态周期的时间

各个阶段的时间

特别是各个阶段的时间

占步态周期时间的百分比

例如支撑阶段一般占整个步态周期的60%

摆动阶段一般占40%

再例如支撑前期大约占10%

支撑中期占20%左右

另外

时间指标还包括步频

距离指标主要有

单步步长 复步步长 步宽

单步步长指从一侧脚着地点

到另一侧脚着地点间的前后距离

复步步长指的从一侧脚着地点

到同侧脚再次着地点间的前后距离

复步步长包括一个左单步和一个右单步

一般人体步态具有对称性

左步长等于右步长

但在一些病理情况下

例如双下肢不等长

就会造成两侧单步长不相等的情况

步宽指的是步行时左右两足间的横向距离

一般以足跟中点为测量点

一般情况下

步宽越窄

步行的稳定性越差

当然步宽较大

也可能是由于为增加步态稳定性

而采取的补偿策略

这个表给出了一般的成人步态的时间

和距离参数

角度指标包括关节角和环节角两大类

环节角指身体的各个环节

例如足 躯干 大腿等

与前进方向或垂直方向的夹角

例如步向角

也叫足偏角

是指足着地后

足长轴与向前方向的夹角

这个角的大小

就是我们平时说的内八字 外八字

有的研究认为

人行走时

一般会有一个向外5°左右的步向角

但也有研究认为正常人的步向角应为0°

也就是既不向内也不向外

关节角是身体相邻环节间的角度

例如下肢髋关节 膝关节和踝关节角

都是步态分析时最常观测的角度

这张图给出了正常人和髋关节炎患者

行走过程中膝关节角度的变化

从图上可以看出

与正常人相比

髋关节炎患者

膝关节着地后不进行屈曲缓冲

关节活动范围也明显降低

步态动力学指标包括

地面反作用力指标和关节力矩指标

地面反作用力包括支撑阶段人受到的前后

左右和垂直方向的地面反作用力

以及力的作用点位置

就是压力中心轨迹

另外

我们还可以获得足底压力分布的数据

更加详细地了解足底各位置

在支撑过程中的受力特点

这张图中上面的脚印表现

就是足底压力分布情况

下面的曲线是行走支撑阶段的

垂直地面反作用力的曲线

下肢关节力矩和关节反力结果

一般通过人体运动学和动力学数据

进行逆动力学计算获得

关节动力学数据

有助于我们了解关节受力的机制

分析与步态异常间的关系

但需要注意的是

通过逆动力学计算获得的关节力矩

和关节间作用力的大小是合力矩和合力

既包括关节周围肌肉收缩产生力或力矩

也包括关节囊 韧带等关节结构

所产生的力

是所有相关力矩的合力矩

所有相关力的合力

例如

这两张图是前交叉韧带损伤患者

步态周期过程中

两侧膝关节角度和膝关节屈伸力矩

从图中可以看出

这位前交叉韧带损伤的人

显示了一种

叫做避免股四头肌用力的步态模式

导致支撑阶段膝关节伸力矩减小多达60％

膝关节屈曲角度减小

步态分析的肌肉控制指标

主要基于对相关肌肉激活的测试与分析

例如肌肉的激活起始时间

激活程度 激活持续时间 肌肉激活顺序等

这两个图

分别是健康成年人

平地行走的一个步态周期

内髋关节和膝关节周围肌肉的激活情况

从图中我们可以看出

各块肌肉在步态周期的不同时刻激活

协调完成步行的肌肉控制

好

以上我们大体介绍了步态分析的主要概念

指标和方法

那么总结一下

一般步态周期是指从一侧足跟着地

到同侧足跟再次着地的过程

可分为支撑期和摆动期

而支撑期和摆动期

又根据动作特征分成几个阶段

步态分析主要是生物力学分析

分析的指标总的来说包括运动学指标

动力学指标和肌电指标

运动学指标包括

距离 时间 速度 角度等

动力学指标包括地面反作用力

足底压力分布等

肌电指标包括激活时间和激活程度等

最后

还想说一点

步态分析是人体动作生物力学

分析的一个典型应用

无论从测试的方法 指标

还是研究的目的和思路

都是基于人体动作的生物力学分析

因此充分掌握步态分析的方法

也会对进行其他人体动作的生物力学分析

产生触类旁通的作用

好我们这节课就到这里谢谢大家