步态分析完整版-尚江.ppt
《步态分析完整版-尚江.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《步态分析完整版-尚江.ppt(215页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、步态分析及步行能力训练,临沂市交通医院康复医学科:尚江,有人将步态分析比作是核心武器,一、概述1、相关术语2、步行发育与控制二、步态参数分类1、时空参数2、运动学参数3、动力学参数4、表面肌电5、参量代谢三、临床步态分析及异常步态析因,一、概述,行走及其步态是中枢神经系统的终极目标在生物力学水平上的体现。神经学水平 肌肉水平 关节水平,生物学水平,生物力学水平,步行,步行是人类最重要的运动能力,全国康复医学培训班,步行的价值,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:从某一地方安全、有效地移动到另一地方,步态,步态是人类步行的行为特征,步态特征,根据一个人走路的
2、姿势可以认出是谁,步态与康复治疗,康复治疗的目标之一就是在现有功能障碍基础上帮助患者实现较高水平的功能独立步行是功能独立的基本要素之一,很多疾患均可导致步行能力障碍及步行姿势异常,步态与康复治疗,康复治疗常以恢复或改善步行能力与步态为目标步态分析就是分析步行姿态、步行效率、关节及肌肉活动、平衡协调控制等多方面因素的一种检查方式明确特定步态异常的特征及其原因,辅助诊断并指导治疗方案的制订评估治疗效果,确定辅助具选择是否得当等,步行的发育,儿童学习行走需要激活身体多部位肌肉复杂的收缩模式,而产生协调的迈步运动必须有强壮的肢体来支撑体重足够的平衡控制能力学会随着环境变化而调整步态,胎儿期的发育,上下
3、肢的分离运动在胎儿期9周 出现下肢交替的类似出生后步行的运动大约在胎儿16周的时候行成,早期的步行行为,新生儿在正确的条件下引出步行动作:例如将双手置于腋下使其处于直立姿势,足底着地并使身体微向前倾,可以表现出一种类似步行的协调性运动:踏步反射1个月后难以引出,2个月后消失,数月后又重新出现高级神经系统发育成熟后对原始反射的抑制4个月的婴儿在水中能出现迈步动作去除了体重的影响,步行发育的7步-McGraw,1 踏步反射2 踏步反射消失3 踏步反射重新出现4 辅助行走5 行走时手位于高处6 直立行走时手在身体两侧7 直立行走时身体和头部逐渐直立,早期步行的特点(第1年),站立期没有蹬地动作步宽很
4、宽手臂位置较高依靠躯干前倾来推动身体前进摆动期很短高步频摆动期髋屈曲增加、踝关节屈曲减少,伴足下垂,早期步行的特点(1年以后),骨盆倾斜、髋部外展外旋减少足触地时膝关节屈曲波出现2岁时75%的儿童出现上肢的交替摆动摆动期踝关节背屈,足下垂消失2岁末,站立期开始出现蹬地动作,独立行走的发育和成熟,第一阶段(行走3-6月):学会平衡控制第二阶段(行走5年以上):运动能力逐步提高一般在7岁时,步行的大多数肌肉和运动模式和成人非常相似,步行控制,步态模式发生器下传影响感觉反馈和步态适应,全国康复医学培训班,步行中枢?,正常步行并不需要思考然而步行的控制十分复杂:中枢命令:皮层?脊髓?步行中枢?身体平衡
5、和协调控制足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂肌肉和关节协同运动。任何环节的失调都可能影响步态,而某些异常也有可能被代偿或掩盖,步态模式发生器1,CPG脊髓离断猫在跑步机上行走的肌肉活动类似于正常猫(减重下)在站立相膝和踝的伸肌活动早于爪的着地证明了伸展不是接触地面反应的简单反射,而是中枢程序的一部分当脊髓离断猫从走变成跑步时,它充分募集了脊髓内的运动单元,步态模式发生器2,脊髓被离断的猫可以适应步态循环障碍穿越吗?是的如果用一根玻璃棒触碰摆动相的猫爪顶部时,被刺激腿将表现屈曲反应,同时对侧伸展,它抬起刺激腿并越过障碍物,并且对侧腿表现为支撑姿势而在站立相时以同样的方式去刺激猫爪背面,可导致伸展增
6、加,并使猫爪迅速绕过障碍因此,在迈步循环不同时相中对皮肤进行相同的刺激,可功能性的激活不同部分的肌肉以适应性的代偿猫爪在受不同障碍物干扰时的反应,步态模式发生器3,为弄清网装系统是怎样精细地协调而使运动中不同的肌肉群在适当的时间工作:对八日鳗的脊髓及脑干网状系统中的模式发生回路的研究表明,不同的调节系统在脊髓网状系统中工作来改变脉冲活动的比率,步态模式发生器4,尽管脊髓模式发生器可以引起传统刻板运动模式并且表现出特定的适应功能,高位中枢的下传通路和外周感觉反馈将允许运动模式和环境适应性有广泛的变化,下传影响,来自脑高位中枢的下传影响对运动活动的控制同样重要中脑运动区小脑在步态循环调节中的作用,
7、下传影响-中脑运动区,去大脑的猫不能在跑步机上正常行走,但是刺激中脑运动区,猫开始正常步行:来自中脑运动区的神经元激活了内侧网状结构,然后激活脊髓运动系统特征为体重支持、主动前进!,下传影响-小脑,小脑接受感觉感受器的传入反馈,并通过中脑核向脊髓传递,并且向脑干发出传递信号,根据任务的需要精细的协调运动两个假设:1肌肉的传入信号到小脑,并在运动中定向激活2 接受脊髓中央模式发生器输出的信息改变步态类型:经过不平坦地面,腿依靠视觉对障碍物的测量来抬高或降低,肌肉反应模式可以调整小脑根据视觉输入信号下传肢体屈曲(伸展)的指令,下传影响-大脑皮层,判断来自不同观察点的事件(比如的有冲突的信息),加工
8、后下传指令,感觉反馈和步态适应,步态调整中的反应性策略躯体感觉系统前庭系统视觉预先反应策略视觉用于发现环境中潜在的障碍物预知性常用来估计潜在的失稳效果,并且与其对步行周期进行调控,预先反应策略,避免性策略改变足的放置增加地面廓清以避免障碍当发现不能廓清障碍时,改变步行方向停止适应性策略涉及长期调控,例如在冰面上行走时减小步长,爬楼梯时将来自踝关节的推进力转移到髋膝关节的肌肉,自然步态的要点,合理的步长、步宽、步频 上身姿势稳定 最佳能量消耗,自然步态的生物力学因素,具备控制肢体前向运动的肌力或机械能 可以在足触地时有效地吸收机械能,以减小撞击,并控制身体的前向进程 支撑相有合理的肌力及髋膝踝角
9、度(重力方向),以及充分的支撑面(足的位置)摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制,二、步态参数分类,时空参数运动学参数动力学参数表面肌电能量代谢,1、时空参数,时空参数基本术语包括步长、步幅、步频、步速、步行周期、步行时相,其中步长、步频和步速是步态分析中最常用的3大要素,其内涵是有关行走的生物力学分析所涉及的最基本知识。,步长(step length),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称为步长,又称单步长,如下图示,通常用cm表示。健康人平地行走时,一般步长约为5080cm。,影响步长的因素,足落地的位置:如足下垂者下肢的单支撑能力下肢摆动的能力
10、下肢推进力身高穿鞋?,跨步长(stride length),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称为步幅,又称复步长或跨步长,如上图示,用cm表示,通常是步长的两倍。,步宽(stride width),在行走中左、右两足间的距离称为步宽,通常以足跟中点为测量参考点,如上图示,通常用cm表示,健康人约为83.5cm。,足角(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,如下图示,通常用表示,健全人约为6.75。,步频(cadence),行走中每分钟迈出的步数称为步频,又称步调。健全人通常步频大约是95125 steps/min,双人并肩行走时,一般是短
11、腿者步频大于长腿者。,步速(walking velocity),行走时单位时间内在行进的方向上整体移动的直线距离称为步速,即行走速度,通常用m/min表示。约为6595m/min。推进力、个人习惯、中枢控制、步频可影响步速。,2、运动学参数,1、步行周期,进行步态分析所必须的基础知识,基本坐标面 水平面Horizontal plane额状面 Frontal plane矢状面 Sagittal plane基本坐标轴X方向向前,矢状面内的矢状轴Y方向向上,垂直于水平面的垂直轴Z方向向右,水平面内的额状轴,站立相(stance phase),步行周期中从足跟着地到足趾离地的过程。约占60%GC。其中
12、包含两个双支撑期和一个单支撑期。,双支撑(double support),行走中双脚与地面同时接触的时期。以秒为计时单位,或步行周期百分比表示(各占10%GC,共20%GC)。,单支撑(single support),行走中仅一侧下肢与地面接触的时期。以秒为计时单位,或以步行周期百分比表示。行走时,一侧下肢单支撑期所占时间实际上完全等于对侧下肢的迈步相时间。,摆动相(swing phase),步行周期中从足趾离地到同侧足跟再次着地的过程。约占40%GC。一侧下肢迈步相时间等于对侧下肢单支撑期时间。,站立相分期,首次着地足放平(负荷反应期,预负荷)站立中期足跟离地(站立相末期)足趾离地(迈步相前
13、期),首次着地(0%),步行周期和站立相的起始点,指足跟或足底的其它部位第一次接触地面的瞬间。,足放平(承重反应)(010%GC),首次着地至支撑腿于站立相过程中膝关节达到最大屈曲角度的时期(此时对侧足趾离地)。,站立中期(1040%GC),从对侧下肢离地到该侧支撑腿脚跟离地,主要功能是保持膝关节稳定,控制胫骨前向惯性运动,为下肢向前推进做准备。,站立末期(4050%GC),开始于同侧足跟抬起,结束于对侧足跟着地。主要功能是为对侧下肢向前推动作支撑。,摆动前期(5060%GC),指从对侧下肢足跟着地到支撑腿足趾离地。在缓慢步行时可以没有蹬离,而只是足趾离开地面,称之为足趾离地(toe off)
14、。,迈步相分期,初期中期末期,迈步相初期(6070%GC),从支撑腿离地到该腿膝关节达到最大屈曲时。主要的动作为足廓清地面和屈髋带动屈膝,加速肢体前向摆动。,迈步相中期(7085%GC),指下肢向前摆动的动作过程中,从膝关节最大屈曲摆动到小腿与地面垂直的时期。足廓清依然是主要目的。,迈步相末期(85100%GC),从与地面垂直的小腿向前摆动到该侧足跟再次着地之前。此时小腿减速向前摆动。,2、步行中关节运动轨迹,进行步态分析所必须的基础知识,基本坐标面 水平面Horizontal plane额状面 Frontal plane矢状面 Sagittal plane基本坐标轴X方向向前,矢状面内的矢状
15、轴Y方向向上,垂直于水平面的垂直轴Z方向向右,水平面内的额状轴,足跟着地,骨盆:5旋前 髋关节:30 屈曲 膝关节:0 踝关节:0,承重反应期,骨盆:5旋前 髋关节:30 屈曲 膝关节:0-15 屈曲 踝关节:0-15 跖屈,站立中期,骨盆:中立位髋关节:30-0膝关节:15-0 踝关节:15跖屈-10背屈,足跟离地(站立末期),骨盆:5后旋髋关节:0-10过伸展膝关节:0 踝关节:10背屈-0趾关节:0-10过伸展,足趾离地(迈步前期),骨盆:5后旋髋关节:10过伸展-0膝关节:0-35 踝关节:0-20跖屈(关键点:膝关节被动屈曲),迈步相初期,骨盆:5后旋髋关节:0-20屈曲膝关节:35
16、-60屈曲 踝关节:20-10跖屈,迈步相中期,骨盆:中立位髋关节:20-30屈曲膝关节:60-30屈曲 踝关节:10跖屈-0,迈步相末期,骨盆:5旋前髋关节:30屈曲膝关节:30屈曲-0 踝关节:0,踝和足,距小腿关节 在着地瞬间,踝关节中立位或稍内翻3-5首次触地到承重反应期,随着足完全落地,踝关节跖屈到最大值7在支撑相中期,由于小腿绕支撑腿踝关节向前及内侧转动,踝关节背屈到达最大值15支撑末期和摆动前期,当身体重心转移到对侧下肢,踝关节跖屈约15足尖离地时,踝关节迅速背屈至中立位,参与廓清机制,然后在摆动过程中保持背屈状态,摆动相末期可轻微跖屈为落地做准备,距下关节,在承重反应期,距下关
17、节开始外翻直到在支撑相中期时达到最大外翻值,平均约4-6迅速外翻之后接着是逐渐的内翻,在摆动前期达到最大内翻值摆动相足移回中立位,摆动相后期足可轻度内翻,跗骨间关节,跗骨间关节绕横轴的运动影响足的纵弓在承重反应期伴随着足前部着地,单支撑相纵弓变平,足跟离地时足弓得到恢复,足前部和趾间关节,正常人在首次触地时,足尖不接触地面,跖趾关节伸展25在承重反应后期足前部着地后,脚趾开始屈曲回到中立位,在支撑相中持续保持中立位支撑相末,趾伸可达最大值58摆动相时足趾开始轻微屈曲,摆动相末足趾会有逐渐增大的伸展角度,为着地做准备,膝关节 屈伸,在首次触地时,膝关节接近伸直位承重反应时逐渐屈曲到支撑相的屈曲峰
18、值20,随后继续伸展摆动相前膝关节屈曲到约40,在摆动过程中膝关节继续屈曲,到摆动相中期时达到最大值60-70,然后再次伸展为首次触地做准备,膝关节-内收-外展、胫骨旋转,在运动的内收-外展平面内,由于膝关节内外侧副韧带和关节囊的因素,支撑相的膝关节处于相对伸展位时比较稳定。股骨和胫骨的对位对线对膝关节在膝关节内收-外展运动中起着重要作用,正常成年人膝关节内收-外展范围均为2-3膝关节的内旋-外旋主要指的是胫骨在股骨上发生的运动,也受到骨和韧带结构限制,伸直位活动度很小,屈曲位活动度较大正常成年人在整个步态周期中胫骨外旋在10左右,髋关节-屈伸,首次触地时,髋关节大约屈曲30在整个支撑末期髋关
19、节保持伸展直到10的伸展角在摆动前期和大部分的摆动期,髋关节屈曲约35,之后开始下一个首次触地之前的伸展,髋关节-内收-外展,髋关节在首次触地时无内收-外展运动在双支撑相结束时或者支撑相中期的开始,髋关节到达内收的最大角度,约5在剩余的支撑相中,在足尖离地时髋关节外展到大约10摆动相中后期持续内收,髋关节-旋转,不同人的髋关节旋转运动会有较大的变化在首次触地时,髋关节向外旋转约5,保持到承重反应期和支撑相中期在支撑末期的中期髋关节开始内旋到最大,约2,然后向相反的方向外旋,当足跟开始离地时,在摆动前期时到达外旋的最大角度15摆动中期随着摆动腿摆过对侧的支撑腿,髋关节内旋到3以内,然后再摆动后期
20、时在3-5之间外旋,骨盆,在首次触地时,骨盆大约前倾7,旋前大约5承重反应期支撑腿一侧的骨盆向上倾斜达到最大的5,然后骨盆在对侧腿摆动到首次触地时回到中立位在支撑阶段,骨盆在支撑腿侧旋后及前倾在前后方向的总倾斜大约为5,侧方倾斜度约5,旋前和旋后范围约10,躯干,步行过程中躯干和骨盆的运动是相反方向的,或者说其相位不同例如,在首次触地时,躯干大约旋后3,而骨盆大约旋前5用肩胛带的移动来表现躯干节段的角位移的幅度能通过与骨盆运动的对比来解释,Gait cycle-骨盆和躯干运动,重心变化,步行可以看作是反复失去平衡又恢复平衡的过程起步时首先身体前倾,接着通过移动某一侧下肢到新的位置以使身体保持平
21、衡起步之后,身体向前的力矩将使身体重心移到支撑脚上,另一脚迈出,重心变化-垂直方向,在一个步态周期中,重心在垂直方向上产生两个正弦波在两个双支撑相时是重心的最低点,在两个单支撑相时重心达到最高点在正常成年男性自然步行时,重心垂直方向上总的位移约5cm,重心变化-水平方向,重心在左右方向的移动形成单个正弦波形右下肢支撑相中点时,重心向右侧的位移最大,左侧支撑相中点时,重心向左侧的位移最大正常步态时重心左右移动范围约4cm当患者的步行支撑面增大时重心左右方向的位移增大,反之亦然,重心-整体描述,从右下肢首次触地开始,重心向前、上和右侧移动,并在前30%的步态周期中,维持这一趋势,身体将重量逐渐转移
22、到右腿上在右支撑相中期,重心垂直方向位移达到最高,向右的位移最大;随后重心向前并开始向下移动,并逐渐转向左侧,因此重量逐渐离开右腿这时左腿处于摆动相,为保持身体稳定,左腿必须落地实现重心的转移。在左腿首次触地后的双支撑相中,重心居中并达到垂直方向的最低点,然后继续向前、向左移动在右足离地到左侧支撑相中期,重心向前、向上和左移动到左腿上,达到垂直方向上的最高点和水平方向左侧最大位移随后,重心移向下方和右侧,直到右足再次触地,重心-整体描述,在步行过程中,重心一般不会处于支撑面正上方,这也说明了步行过程中的相对不稳定性为防止在冠状面内失去平衡,脚必须在重心前进路径的稍外侧,以控制其左右方向的运动,
23、3、动力学参数,地面反作用力变化各关节的力矩和功率变化,地面反作用力,ground reaction force,GRF 步行过程中,地面对脚施加的力称为地面反作用力,根据牛顿第三定律,这个力和脚对地面施加的力大小相等地面反作用力可以分解为三个轴向:垂直方向、前后方向和左右方向,地面反作用力-垂直方向,在步态周期中有两个峰值:在承重反应和支撑相末期时,此力稍大于体重,在支撑相中期,此力稍小于体重,这一波动是重心在垂直方向的加速度导致的在承重反应期,重心向下移动时,地面反作用力大于体重可使其减慢下降速度并开始上升,就像跳到体重计上读到的体重比正常体重大一样在支撑相中期,垂直分力小于体重是由于支撑
24、相早期重心获得的向上的力矩带来的“减重效应”支撑相末的力大于体重反映了踝跖屈肌的推进力和将重心向下的运动逆转为向上的需要,地面反作用力-前后方向,足跟触地时,地面反作用力是向后的,这时需要足和地面之间的摩擦力使足不至于向前滑动,并使身体减速在支撑相末和摆动相之前,此时足向后蹬地,地面剪力转向前方以推动身体前进这一力的大小和步速有关,尤其是在加速的时候会明显增大,如果地面剪力不足会导致足向后滑动而不能将身体推进前后向分力的最大峰值约为体重的20%,地面反作用力-左右方向,相对较小,低于5%体重,且个体差异较大在步态周期的前5%-10%,一个很小的向外侧的分力以控制足落地时内外侧方向的速度在剩下的
25、支撑相中,重心位于足的内侧使足对地面产生向外侧的力,因此地面的反作用力向内侧随后,向内的分力使重心向对侧下肢的运动加速,以使对侧下肢向前摆动并落地,地面反作用力-左右方向,虽然正常步行时左右方向的阻力较小不易察觉,但在大跨步和左右跳跃的时候左右向分力会明显增大步寛比较大的患者中左右侧的分力较为明显,关节力矩和关节功率,踝关节膝关节髋关节,关节力矩(torque),关节力矩是指所研究的关节产生的内部力矩,是根据外力矩逆推动力学计算得到的,其定义是力和关节中心点到此力作用线的垂直距离步行过程中,地面反作用力产生对下肢的外力矩在右腿承重反应期,地面反作用力的位置在踝关、膝关节后方、髋关节前方,因此,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 步态 分析 完整版
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6475535.html