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步態(tài)分析的臨床應(yīng)用進(jìn)展
勵(lì)建安南京醫(yī)科大學(xué)E-mail:lijianan@
1步行的價(jià)值步行是人類生存的基礎(chǔ),是人類與其它動(dòng)物區(qū)別的關(guān)鍵特征之一。
步行的基本功能:使用雙腳從某一地方安全、有效地移動(dòng)到另一地方。步態(tài)是步行的行為特征。2步行中樞?正常步行并不需要思考然而步行的控制十分復(fù)雜:中樞命令:皮層?脊髓?步行中樞?身體平衡和協(xié)調(diào)控制足、踝、膝、髖、軀干、頸、肩、臂的肌肉和關(guān)節(jié)協(xié)同運(yùn)動(dòng)。任何環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能影響步態(tài),而某些異常也有可能被代償或掩蓋。
3自然步態(tài)的要點(diǎn)(1)合理的步長、步寬、步頻。(2)上身姿勢穩(wěn)定。
(3)最佳能量消耗。
4自然步態(tài)的生物力學(xué)因素具備控制肢體前向運(yùn)動(dòng)的肌力或機(jī)械能??梢栽谧阌|地時(shí)有效地吸收機(jī)械能,以減小撞擊,并控制身體的前向進(jìn)程。支撐相有合理的肌力及髖膝踝角度(重力方向),以及充分的支撐面(足的位置)。擺動(dòng)相有足夠的推進(jìn)力、充分的下肢地面廓清和合理的足觸地姿勢控制。
5臨床步態(tài)分析臨床步態(tài)分析旨在通過生物力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)手段,揭示步態(tài)異常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和影響因素。協(xié)助康復(fù)評估和治療。協(xié)助臨床診斷、療效評估、機(jī)理研究等。6步行周期支撐相(Stancephase)早期中期末期擺動(dòng)相(Swingphase)早期中期末期7步行模式8步行時(shí)的軀干旋轉(zhuǎn)9肌肉的參與1011運(yùn)動(dòng)中的肌肉活動(dòng)12早期(earlystance)包括首次觸地和承重反應(yīng),正常步速時(shí)大約為步行周期的10%~12%。13首次觸地指足跟接觸地面的瞬間,使下肢前向運(yùn)動(dòng)減速,落實(shí)足在支撐相的位置。首次觸地的部位為足跟。參與的肌肉主要包括脛前肌、臀大肌、腘繩肌。首次觸地異常是造成支撐相異常的最常見原因之一。14承重反應(yīng)指首次觸地之后重心由足跟向全足轉(zhuǎn)移的過程,骨盆運(yùn)動(dòng)在此期間趨向穩(wěn)定。參與的肌肉包括股四頭肌、臀中肌、腓腸肌。支撐足首次觸地及承重反應(yīng)期相當(dāng)于對側(cè)足的減重反應(yīng)和足離地。由于此時(shí)雙足均在地面,又稱之為雙支撐相。15承重反應(yīng)期的骨盆傾斜和臀大肌作用16脛骨在支撐相的前傾趨向17小腿三頭肌對脛骨前傾的控制18雙支撐相雙支撐相的時(shí)間與步行速度成反比。跑步時(shí)雙支撐相消失,表現(xiàn)為雙足騰空。首次觸地時(shí)GRF一般相當(dāng)于體重和加速度的綜合,正常步速時(shí)為體重的120%~140%。步速越快,GRF越高。下肢承重能力降低時(shí)可以通過減慢步速,減少肢體首次觸地負(fù)荷。緩慢步態(tài)的GRF等于體重。
19中期(midstance)支撐足全部著地,對側(cè)足處于擺動(dòng)相,是唯一單足支撐全部重力的時(shí)相,正常步速時(shí)大約為步行周期的38%~40%。主要功能是保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定,控制脛骨前向慣性運(yùn)動(dòng),為下肢前進(jìn)做準(zhǔn)備。參與的肌肉主要為腓腸肌和比目魚肌。下肢承重力小于體重或身體不穩(wěn)定時(shí)此期縮短,以將重心迅速轉(zhuǎn)移到另一足,保持身體平衡。
2021末期(terminalstance)指下肢主動(dòng)加速蹬離(pushoff)的階段,開始于足跟抬起,結(jié)束于足離地。身體重心向?qū)?cè)下肢轉(zhuǎn)移,又稱為擺動(dòng)前期。在緩慢步行時(shí)可以沒有蹬離,而只是足趾離開地面,稱之為足趾離地(toeoff)。對側(cè)足處于支撐相早期,屬于雙支撐相,約為步行周期的10%~12%。參與的肌肉主要為腓腸肌和比目魚肌(等長收縮)、股四頭肌和髂腰肌(向心性收縮)。
2223擺動(dòng)相足在空中向前擺動(dòng)的時(shí)相占步行周期的40%24早期(initialswing)主要的動(dòng)作為足廓清地面和屈髖帶動(dòng)屈膝,加速肢體前向擺動(dòng),占步行周期13%~15%。參與的肌肉主要為脛前肌、髂腰肌、股四頭肌。如果廓清地面障礙(如足下垂),或加速障礙(髂腰肌和股四頭肌肌力不足),將影響下肢前向擺動(dòng),導(dǎo)致步態(tài)異常。
25中期(midswing)足廓清仍然是主要任務(wù),占步行周期的10%。參與的肌肉主要為脛前肌,保持踝關(guān)節(jié)背屈。
26末期(terminalswing)主要任務(wù)是下肢前向運(yùn)動(dòng)減速,準(zhǔn)備足著地的姿勢,占步行周期的15%。參與的肌肉包括腘繩肌、臀大肌、脛前肌、股四頭肌。
27跖筋膜的作用28足趾的作用29關(guān)節(jié)攣縮對步行能量消耗的影響30踝關(guān)節(jié)屈曲踝關(guān)節(jié)跖屈首次觸地障礙能量消耗增加支撐末期屈髖屈膝增加31膝關(guān)節(jié)屈曲32髖關(guān)節(jié)屈曲髖后伸受限運(yùn)動(dòng)能量消耗增加33下肢關(guān)節(jié)融合對步行效率的影響34江蘇省人民醫(yī)院臨床生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室353637Software——Cerebra/Head運(yùn)動(dòng)圖像采集軟件EvaRT4.2數(shù)據(jù)處理軟件OrthoTrak6.2。38運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)是步行時(shí)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)間和空間變化規(guī)律的研究方法,主要包括:步行時(shí)間與空間測定肢體節(jié)段性運(yùn)動(dòng)方向測定
39節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測定節(jié)段性運(yùn)動(dòng)測定是指對步行時(shí)特定關(guān)節(jié)或運(yùn)動(dòng)中心的多維動(dòng)態(tài)分析,即步行時(shí)關(guān)節(jié)各方向活動(dòng)角度的動(dòng)態(tài)變化及其與步行時(shí)相之間的關(guān)系,從而可以剖析運(yùn)動(dòng)障礙的具體環(huán)節(jié)和部位,以及各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。進(jìn)行節(jié)段性分析必須要能夠分解受試者的動(dòng)作,并同時(shí)從多維方向進(jìn)行觀察,因此必須使用必要的儀器。
40時(shí)間/空間參數(shù)測定足印法:是步態(tài)分析最早期和簡易的方法之一。在足底涂上墨汁,在步行通道(一般為4~6m)鋪上白紙。受試者走過白紙,留下足跡,便可以測量距離。也可以在黑色通道上均勻撒上白色粉末,讓患者赤足通過通道,留下足跡。步行同時(shí)用秒表記錄時(shí)間。這種方式不需要復(fù)雜設(shè)備,但是十分耗時(shí)。4142電子步態(tài)測定裝置4-6米10萬個(gè)壓力傳感器瞬時(shí)測定所有步行時(shí)間/空間參數(shù)43主要參數(shù)步長:指一足著地至對側(cè)足著地的平均距離。步長時(shí)間步幅:一足著地至同一足再次著地的距離。步行周期:指平均步幅時(shí)間(stridetime)。步頻:指平均步數(shù)(步/min)。步速:指步行的平均速度(m/s)
。步寬:兩腳跟中心點(diǎn)或重力點(diǎn)之間的水平距離。足偏角:足中心線與同側(cè)步行直線之間的夾角。44運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-Kinematics4546步動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)4748
SimplifyGaitGraphs:ColorNormalBars?49動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)(kenetics)分析是對步行時(shí)作用力、反作用力強(qiáng)度、方向和時(shí)間的研究方法。牛頓第三定律(作用力=反作用力)是動(dòng)力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)。
50步行動(dòng)力學(xué)特征5152足底壓力5354動(dòng)態(tài)肌電圖動(dòng)態(tài)肌電圖指在活動(dòng)狀態(tài)同步測定多塊肌肉電活動(dòng),揭示肌肉活動(dòng)與步態(tài)關(guān)系的肌肉電生理研究,是臨床步態(tài)分析必不可少的環(huán)節(jié)。
55動(dòng)態(tài)肌電圖56肘關(guān)節(jié)屈伸肌電比較(主縮肌/拮抗?。┲鲃?dòng)屈曲主動(dòng)伸展FlexorsExtensorsFlexorsExtensorsAgonistAgonistAntagonistAntagonist57診斷性阻滯利多卡因運(yùn)動(dòng)點(diǎn)或神經(jīng)干注射注射前后運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析5859Musclelengthofgasandsoleus60氣
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