二、步态分析
步态分析是利用力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理知识对人体行走的功能进行对比分析的一种生物力学研究方法。步态分析有临床步态分析及实验室步态分析。
（一）临床步态分析
临床步态分析也称为定性步态分析，即目测步态分析，是临床医生经常使用的，通过目测的方法观察病人的行走过程，根据印象或按照一定的观察项目进行评价，并得出初步分析结论。目测法步态分析要求医生有一定的临床经验，所得结果只是定性，无法提供量化信息，并且由于人类步行的速度和复杂化等原因，有很多局限性。分析内容包括：
1.病史回顾
病史是判断步态异常的前期。进行步态分析前应仔细询问病史，包括既往史、手术史、具体的康复治疗措施等，最好能明确步态异常的原因。
2.体格检查
体格检查是判断步态异常的基础，尤其是神经系统和骨骼肌肉系统的检查。
3.步态观察
步态观察应采用自然步态，需从侧、前、后三个方向分别观察患者行走时的各关节、肌肉、骨盆的运动情况及全身姿势的协调状况，包括步行节律、稳定性、流畅性，对致性、重心偏移、手臂摆动、诸关节姿态与角度、患者神态与表情、辅助装置（矫形器、助行器）的作用等。必要时可在自然步态观察的基础上，要求患者加快步行速度，减少足接触面（踮足或足跟步行）或步宽（两足沿中线步行），以凸现异常；也可通过增大接触面或给予支撑（足矫形垫或矫形器），以改善异常，从而协调评估。
（二）实验室步态分析
实验室步态分析即步态的定量分析，为步态的客观评定提供了一种精确有效的方法，并且可对步态分析的基础参数（步速、步频、步长）、时相与周期、站立相力矩及下肢关节角度等多种步态指标进行定量分析，指导步态训练。
1.运动学分析（kinematicanalysis）
运动学分析是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法，主要包括：步行整体时间与空间测定和肢体节段性运动方向测定。时间—空间参数测定：传统的测定方法是足印法，即在足底涂上墨汁，在步行通道（一般4～6m）铺上白纸，受试者走过白纸，用秒表记录步行时间，并通过足迹测定步行空间。也可以在黑色通道上均匀撒上白色粉末，让受试者赤足通过通道，留下足迹，即可测得步长、步宽等数据。现代实验室也可采用数字化三维分析或电子步态分析系统（表6-13）。
表6-13 实验室运动学步态分析时间—空间参数
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（1）节段性运动（segmental motion）测定：是针对特定关节或运动中心的三维动态分析，通过这一测定，可获得步行时关节各方向活动的角度的动态变化及其步行时相之间的关系。常用的分析方法有：
①同步摄像分析：在4～8m的步行通道周围设置2～6台摄像机，同时记录受试者步行图像，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）连续获得受试者步行时关节标记物的反射信号，通过计算机转换成数字信号，分析受试者的三维运动特征。假如关节的同一标记物被两台以上的检测仪同时获取，即可进行三维图像的重建和分析。
（2）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变化，转化为数字信号并用计算机重建步态。
2.动力学分析（kineticanalysis）
动力学分析是对步行时作用力（反作用力）、反作用力强度、方向和时间的研究方法。动力学分析的基础是牛顿第三定律，即作用力=反作用力。动力学分析系统的主要设备是三维测力板。测力板由对称分布在力板四角的传感器组成，可以实时反映步行时的垂直、水平和侧向作用力。主要特征包括：
（1）地面反作用力：正常步行时地面反作用力呈双峰型，下肢承重能力降低或步行速度降低时，地面反作用力双峰曲线降低或消失。
（2）剪力：前后剪力表现为反向尖峰图形。左右剪力形态相似，但是幅度减小。
（3）力矩：是力与关节活动范围的乘积，是动力学和运动学的结合点，其受肌肉力量、关节稳定性和运动方向的影响。
（4）测力平台：用于记录步行时压力变化的规律。
（5）足测力板：采用超薄的测力垫插入受试者鞋内，测定站立或步行时足底受力的动态或静力变化，协助设计矫形鞋和纠正步态。
3.表面肌电图（surfaceelectro-myography，SEMG）
也称动态肌电图（dynamic electro-myography），是步态分析非常重要的组成部分，是研究步行时肌肉活动与步态关联的方法。表浅肌肉一般采用表面电极，置放于与相邻肌肉距离最远并且接近肌腹的部位，深部肌肉可以采用植入式电极。由于神经疾病患者步态分析的发展临床对于明确导致步行障碍的关键神经肌肉的需求日益提高，因此，表面肌电图的诊断价值也越来越突出。
4.能量利用率测定（energyutility）
能量利用率的测定主要是通过心率、氧耗、氧损失来求得。在正常情况下，合适的步行速度可以使单位距离的消耗减少到最低。步行周期的运动学要求身体重心在水平和垂直方向的移动均减少到最低及最佳能量消耗的运动。步行时，身体因为各节段的移动而消耗动能，也因为关节韧带和肌肉的牵拉以及重心的转移而产生势能，步行时产生的势能大约50%可以被再利用。以正常的步态行进时，在接近最大心率之前，心率和氧耗呈线性关系。