步態是人類步行的行為特徵。步行是人類生存的基礎，是人類與其它動物區別的關鍵特徵之一。步行是全身肌肉參与,包括人體重心移位,骨盆傾斜旋轉,髖、膝、踝關節伸屈及內外旋展等,使人體位移的一種複雜的隨意運動。正常步行是不需要思考的，然而步行的控制十分複雜，包括中樞命令，身體平衡和協調控制，涉及足、踝、膝、髖、軀幹、頸、肩、臂的肌肉和關節協同運動，任何環節的失調都可能影響步態。步態分析方法已發展成為臨床工作中治療與康複評定的重要組成部分，對於因患神經系統或運動系統疾病而可能影響到行走能力的病人，有必要進行步態分析，以揭示有無異常步態，以及步態異常的性質和程度，為進行行走功能評定和矯治異常步態提供必要的客觀依據。
目前，步態分析己被廣泛運用於骨骼肌肉系統疾病的診斷以及治療的規劃與評估。步態分析在骨科生物力學、康復工程與醫學工程等領域一直扮演着重要的角色，其未來的發展勢必對這些領域有积極且正面的影響。在骨科，步態分析可以作為骨科疾病治療前後的診測及評估依據。用在康復上，它可以作為治療診斷，治療評估及恢復狀態衡量的參考標準。在義肢上，也可作為協助設計，測試及評價義肢或輔具適應程度的標準。步態分析應該被視為一個診斷病情的工具，就如同放射線檢查或生化檢查一樣，其所提供的資料足以協助定義一種特殊的疾病狀態。
一 人類正常的行走模式
所謂正常步態是指當一個健康成人用自我感覺最自然、最舒坦的姿態行進時的步態,它具有3個特點[1]:身體平穩、步長適當、耗能最少。正常步態應該是髖關節、膝關節、踝關節的靈活運動,身體良好的平衡能力以及頭、軀幹、四肢協調、流暢的配合運動[2]。正常步態很流暢的原因是重心最小限度地定位於骨盆,加上適宜的關節運動和適宜的力量,如果不能保證這些,就會出現異常步態。Grabiner等[3]認為正常步態的必須條件是:①支撐期良好的穩定性。②擺動期足部放鬆。③足夠的步長。④膝關節在支撐期吸收震蕩並且蓄積能量,在擺動期帶動小腿和足部運動，為完成這一作用,膝關節必須在支撐期完全伸直,在擺動期屈曲大約60°。正常步態應該是雙側對稱的,雖然有些人受左利或右利的影響會在行走時偏重於一側肢體,造成輕微的步態不對稱,但這種不對稱如果相差超過8%～10%,則應視為異常[4]。在正常行走過程中,從一側腳跟着地開始到該腳跟再次着地構成1個步態周期。對指定的下肢而言,1個步態周期的活動可分為支撐時相和擺動時相。支撐時相又分為腳跟着地、趾着地、支撐中期、腳跟離地、蹬離期和趾離地諸動作階段。擺動時相分為加速期、擺動期和減速期。常速行走時,支撐時相約佔整個步態周期的60%—65%,因此,當一側下肢進入支撐時相時,另側下肢尚未離地,兩下肢同時負重稱為雙肢負重期。雙肢負重期約佔全周期的28.8%,占支撐時相的44.8%,支撐時相的其它時間為單肢負重期。隨着年齡的增長,單、雙支撐時相占步態周期的比例也隨之增加。不同性別和身高的人,其支撐時相和擺動時相所佔的比例無明顯差異[5]。
二 步態分析在臨床骨科中的應用
2.1 在掌握病情嚴重程度方面
孫魯等[6]應用足底壓力步態分析系統對跟骨骨折33例進行了步態分析。結果隨着損傷的加重,患足較健側足的站立相時間逐漸延長,足弓指數升高,足跟旋后,距下關節的靈活性下降。江曉峰等[7]通過採集了30例偏癱患者和年齡、身高、體重匹配的30例正常人的行走影像,應用美國peak運動解析系統進行步態分析，得出通過分析偏癱患者膝關節角度,可以幫助確定偏癱步態基本特徵的嚴重程度,為分析步態異常原因並制定針對性的步態矯正方案提供依據。Olney等[8]從時間-距離參數、運動學參數、動力學參數、肌電圖、步態不對稱性等方面對偏癱步態特徵作了詳細的分析,並確定了一些評定了偏癱步態異常的客觀指標。通過對患有嚴重膝骨性關節炎的患者作對稱性平衡性等三維步態分析,然後將所得運動學參數、動力學參數、肌電活動參數指標與年齡匹配的正常人對比結果显示,其步態異常與步行站立相中膝關節不穩有關,此結論對患者的臨床治療和康復有重要影響[9]。
2.2判斷治療效果方面
權伍成[10]運用步態分析儀對膝骨性關節炎患者治療前後的足底壓力變化進行測量，對比得出針刀組在改善步態和膝關節評分上均優於電針組。Madsen用步態分析比較了髓關節置換手術的切口對步態的影響。通過步態分析改良Mallory前外側切口和后外側切口發現，全髖關節置換術后6個月時，相對於后外側切口，採用前外側切口的患者行走時髖關節有更大的軀幹傾斜角、髖關節在矢狀面上的活動度範圍更小、更加突出的負重不對稱。因此，相比較而言，採用后外側切口患者步態更接近於正常人[11]。於靈雲等[12]運用步態分析技術得出：中醫尤其是針灸能明顯改善偏癱步態,增加步行時的穩定性和對稱性,改善患者的步行能力,減少能量消耗。汪光曄等[13]利用步態分析系統結合三維有限元對髖臼後壁骨折ATMFS固定進行評價表明：髖臼後壁骨折ATMFS固定牢固可靠,能有效地降低頭臼間的接觸應力,增加接觸面積,維持骨折斷面接近正常生理載荷的記憶應力,有效促進骨折癒合,是臨床中值得推廣的一種新方法。郭林[14]利用三維步態分析對全膝關節置換前後的病人進行分析，置換後行走速度、步頻、步長及患肢站立相均有明顯改善，總結出全膝關節置換術的良好療效。王常海[15]具體到膝骨性關節炎,測量的肌肉為股中肌、股外側肌、腘繩肌及腓腸肌等,觀察它們的肌電強度、收縮時間所佔步態周期的比例及發生的時相,從中可以知道,病變發生在哪些肌肉,主要是哪一塊，這些肌肉發生病變的因果關係怎樣，通過和正常人比較,可以得出膝關節骨性關節炎的一些規律,通過治療,這些部位就應該接近恢復正常。所以,上述方法不僅可用於膝OA的診斷,還可用於療效的評定。人工膝關節置換術中對髕骨是否置換存在爭議, 周欣等[16]比較行髕骨置換及髕骨未置換患者的步態,通過術前步態分析及HSS評分可見,髕骨未置換組術前各步態參數及HSS評分明顯優於髕骨置換組。但術后3個月,兩者的步態參數無明顯差異,髕骨置換組與髕骨未置換組術后1年步態無明顯差異。並有研究證實, 運用三維步態分析對行全髖置換術的患者進行功能量化評價,可以更為準確地了解髖關節的生物力學變化,進而探索最佳的治療手段和手術后的康復方法[17]。
三 步態分析在康復應用
3.1評價與指導康復治療
跟骨骨折術后遺留的后遺症,常有跟骨的內外翻畸形,外觀上不易看出,通過足底應力分佈測試,分析足底應力分佈,找出步態的異同點；通過足底應力和步態分析,來判斷SandersⅢ、Ⅳ跟骨骨折術後跟骨變寬和高度丟失的程度；還可以推斷膝關節內、外翻與跟骨內外翻的關係,依據足底應力分佈和步態的分析結果,制定合適的功能活動和運動方法,對患者進行訓練,是康復醫療的一種最基本和最重要的措施[18]。趙政偉[19]應用單側斜孔多功能外固定器固定治療股骨粗隆間骨折，並應用自行研製的下肢骨折步態分析系統對傷肢進行步態測試以掌握骨折癒合及行走步態的穩定性，為功能鍛煉提供準確依據，結果骨折均癒合，無髖內翻發生。
疼痛是膝骨性關節炎主要癥狀,也是引發代償動作導致力矩增大、軟骨損害的重要原因。王常海[20]指出步態分析對於OA疼痛治療具有重要的應用價值，因為疼痛必然伴發肌肉動作的不協調,並加劇這種不協調,步態分析可以測出這樣的異常並給予康復調整。侯來永等[21]對已形成異常步態模式的腦卒中患者進行針對性步態訓練，分別在治療前、治療4周后、8周后對患者下肢運動功能、患側下肢平衡下負重能力、步態和步行速度進行評價，結果表明針對性步態訓練可以改善相對固定的異常步態。趙春華[22]將100例有行走障礙的患者隨機分為觀察組和對照組各50例。觀察組在計算機輔助步態分析系統的評價指導下進行步行能力訓練,對照組則不依據步態分析檢查結果進行訓練。結果康復治療3個月後,觀察組異常步態具有明顯改善,兩組比較具有顯著性差異。表明計算機步態分析系統指導步行訓練可有效地矯正或改善偏癱步態。使用韌帶重建后外複合體可以有效控制患者外旋角度.外旋撥號試驗和步態分析均可測量患者后外旋轉穩定性,且兩者測量外旋角度之間存在較強的直線相關關係[23]。
3.2 優化設計假肢或支具
李峰[24]對30名健康北京擊劍隊運動員進行步態檢測, 在弓步出劍時,足跟落地緩衝階段的極短時間內足部出現過度內翻、外翻的轉換,由此產生的扭力可能為擊劍運動員慢性膝損傷的原因之一。李艷霞[25]通過分析肥胖青年人平地自然行走過程中左右雙足平均峰力值、受力間期、衝量等參數特徵，得出肥胖人群足底各區域所受地面反作用力的衝量大，所以其鞋的設計應盡可能增大與腳的接觸面積，進而增加足與地面的接觸時間，以達到減小衝擊力值的目的。周大偉[26]運用步態分析技術對製作帶聚乙烯基(EVA)內襯套的PTK小腿假肢和帶鎖硅膠襯套小腿假肢進行比較，結果表明帶鎖硅膠假肢比PTK小腿假肢具有更好的懸吊穩定性。楊義勇[27]通過對步態測量、分析健康人體下肢結構構形與步態模式特徵,利用相似性原理,對下肢假肢機構進行仿生設計，為康復工程產品的更新換代和擬人機器人設計提供依據。
四 展望
綜上所述，步態分析方法在臨床診斷與治療中的應用已趨於廣泛。深入的實驗研究證明，臨床步態分析法為臨床骨科多種疾病引起的異常步態進行評估提供了科學量化的客觀依據。相信隨着新技術的發展，步態分析系統將更客易操作，分析所得資料將更精確、更完整、更方便判斷，在臨床工作中將得到更廣泛應用，在康復醫學中的價值也將得到更深入的研究和發掘。當然，醫療技術的發展終究必須以服務患者為依歸。因此，如何將這些技術用在疾病診斷以及治療的規劃與評估上，則有待臨床醫師、康復醫師與科研工作者的密切合作與共同努力。臨床步態分析法為臨床骨科多種疾病引起的異常步態進行評估提供了科學量化的客觀依據。相信隨着新技術的發展，步態分析系統將更客易操作，分析所得資料將更精確、更完整、更方便判斷，在臨床工作中將得到更廣泛應用。
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