古恩鵬，劉愛峰，金鴻賓，吳 思

步態(tài)是人類步行的行為特征。步行是人類生存的基礎(chǔ)，是人類與其他動物區(qū)別的關(guān)鍵特征之一。步行是全身肌肉參與,包括人體質(zhì)量心移位,骨盆傾斜旋轉(zhuǎn),髖、膝、踝關(guān)節(jié)伸屈及內(nèi)外旋展等,使人體位移的一種復(fù)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復(fù)雜，包括中樞命令，身體平衡和協(xié)調(diào)控制，涉及足、踝、膝、髖、軀干、頸、肩、臂的肌肉和關(guān)節(jié)協(xié)同運動。任何環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能影響步態(tài)。步態(tài)分析方法已發(fā)展成為臨床工作中治療與康復(fù)評定的重要組成部分，對于因患神經(jīng)系統(tǒng)或運動系統(tǒng)疾病而可能影響到行走能力的病人，有必要進行步態(tài)分析，以揭示有無異常步態(tài)，以及步態(tài)異常的性質(zhì)和程度，為進行行走功能評定和矯治異常步態(tài)提供必要的客觀依據(jù)。

目前，步態(tài)分析己被廣泛運用于骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的診斷以及治療的規(guī)劃與評估。步態(tài)分析在骨科生物力學(xué)、康復(fù)工程與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域一直扮演著重要的角色，其未來的發(fā)展勢必對這些領(lǐng)域有積極且正面的影響。在骨科，步態(tài)分析可以作為骨科疾病治療前后的診測及評估依據(jù)。用在康復(fù)上，它可以作為治療診斷、治療評估及恢復(fù)狀態(tài)衡量的參考標(biāo)準(zhǔn)。在義肢上，也可作為協(xié)助設(shè)計、測試及評價義肢或輔具適應(yīng)程度的標(biāo)準(zhǔn)。步態(tài)分析應(yīng)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(xié)助定義一種特殊的疾病狀態(tài)。

1 人類正常的行走模式

所謂正常步態(tài)，是指當(dāng)一個健康成人用自我感覺最自然、最舒坦的姿態(tài)行進時的步態(tài),它具有3個特點[1]:身體平穩(wěn)、步長適當(dāng)、耗能最少。正常步態(tài)應(yīng)該是髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的靈活運動,身體良好的平衡能力以及頭、軀干、四肢協(xié)調(diào)、流暢的配合運動[2]。正常步態(tài)很流暢的原因，是重心最小限度地定位于骨盆,加上適宜的關(guān)節(jié)運動和適宜的力量,如果不能保證這些,就會出現(xiàn)異常步態(tài)。Grabiner等[3]認(rèn)為，正常步態(tài)的必須條件是:⑴支撐期良好的穩(wěn)定性。⑵擺動期足部放松。⑶足夠的步長。⑷膝關(guān)節(jié)在支撐期吸收震蕩并且蓄積能量,在擺動期帶動小腿和足部運動。為完成這一作用,膝關(guān)節(jié)必須在支撐期完全伸直,在擺動期屈曲大約60°。正常步態(tài)應(yīng)該是雙側(cè)對稱的,雖然有些人受左利或右利的影響，會在行走時偏重于一側(cè)肢體,造成輕微的步態(tài)不對稱,但這種不對稱如果相差超過8%～10%,則應(yīng)視為異常[4]。在正常行走過程中,從一側(cè)腳跟著地開始到該腳跟再次著地，構(gòu)成1個步態(tài)周期。對指定的下肢而言,1個步態(tài)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著地、趾著地、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,支撐時相約占整個步態(tài)周期的60%～65%。因此,當(dāng)一側(cè)下肢進入支撐時相時,另側(cè)下肢尚未離地,兩下肢同時負(fù)重稱為雙肢負(fù)重期。雙肢負(fù)重期約占全周期的28.8%,占支撐時相的44.8%,支撐時相的其他時間為單肢負(fù)重期。隨著年齡的增長,單、雙支撐時相占步態(tài)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占的比例無明顯差異[5]。

2 步態(tài)分析在臨床骨科中的應(yīng)用

2.1 在掌握病情嚴(yán)重程度方面 孫魯?shù)萚6]應(yīng)用足底壓力步態(tài)分析系統(tǒng)對跟骨骨折33例進行了步態(tài)分析，結(jié)果隨著損傷的加重,患足較健側(cè)足的站立相時間逐漸延長,足弓指數(shù)升高,足跟旋后,距下關(guān)節(jié)的靈活性下降。江曉峰等[7]通過采集了30例偏癱患者和年齡、身高、體質(zhì)量匹配的30例正常人的行走影像,應(yīng)用美國peak運動解析系統(tǒng)進行步態(tài)分析，通過分析偏癱患者膝關(guān)節(jié)角度,可以幫助確定偏癱步態(tài)基本特征的嚴(yán)重程度,為分析步態(tài)異常原因并制定針對性的步態(tài)矯正方案提供依據(jù)。Siegel等[8]從時間-距離參數(shù)、運動學(xué)參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)、肌電圖、步態(tài)不對稱性等方面對偏癱步態(tài)特征作了詳細的分析,并確定了一些評定了偏癱步態(tài)異常的客觀指標(biāo)。通過對患有嚴(yán)重膝骨性關(guān)節(jié)炎的患者作對稱性平衡性等三維步態(tài)分析,然后將所得運動學(xué)參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)、肌電活動參數(shù)指標(biāo)與年齡匹配的正常人對比結(jié)果顯示,其步態(tài)異常與步行站立相中膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)有關(guān),此結(jié)論對患者的臨床治療和康復(fù)有重要影響[9]。

2.2 判斷治療效果方面 權(quán)伍成[10]運用步態(tài)分析儀對膝骨性關(guān)節(jié)炎患者治療前后的足底壓力變化進行測量，針刀組在改善步態(tài)和膝關(guān)節(jié)評分上均優(yōu)于電針組。Madsen用步態(tài)分析比較了髓關(guān)節(jié)置換手術(shù)的切口對步態(tài)的影響，通過步態(tài)分析改良Mallory前外側(cè)切口和后外側(cè)切口發(fā)現(xiàn)，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后6個月時，相對于后外側(cè)切口，采用前外側(cè)切口的患者行走時髖關(guān)節(jié)有更大的軀干傾斜角，髖關(guān)節(jié)在矢狀面上的活動度范圍更小、更加突出的負(fù)重不對稱。因此，相比較而言，采用后外側(cè)切口患者步態(tài)更接近于正常人[11]。于靈云等[12]運用步態(tài)分析技術(shù)得出，中醫(yī)尤其是針灸能明顯改善偏癱步態(tài),增加步行時的穩(wěn)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(tài)分析系統(tǒng)結(jié)合三維有限元對髖臼后壁骨折ATMFS固定進行評價，表明髖臼后壁骨折ATMFS固定牢固可靠,能有效地降低頭臼間的接觸應(yīng)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(yīng)力,有效促進骨折愈合。郭林等[14]利用三維步態(tài)分析對全膝關(guān)節(jié)置換前后的病人進行分析，置換后行走速度、步頻、步長及患肢站立相均有明顯改善，總結(jié)出全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的良好療效。王常海等[15]具體到膝骨性關(guān)節(jié)炎,測量的肌肉為股中肌、股外側(cè)肌、腘繩肌及腓腸肌等,觀察它們的肌電強度、收縮時間所占步態(tài)周期的比例及發(fā)生的時相,從中可以知道,病變發(fā)生在哪些肌肉,主要是哪一塊，這些肌肉發(fā)生病變的因果關(guān)系怎樣。通過和正常人比較,可以得出膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的一些規(guī)律。通過治療,這些部位就應(yīng)該接近恢復(fù)正常。所以,上述方法不僅可用于膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)病的診斷,還可用于療效的評定。

人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)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(tài),通過術(shù)前步態(tài)分析及HSS評分可見,髕骨未置換組術(shù)前各步態(tài)參數(shù)及HSS評分明顯優(yōu)于髕骨置換組。但術(shù)后3個月,兩者的步態(tài)參數(shù)無明顯差異,髕骨置換組與髕骨未置換組術(shù)后1年步態(tài)無明顯差異。并有研究證實,運用三維步態(tài)分析對行全髖置換術(shù)的患者進行功能量化評價,可以更為準(zhǔn)確地了解髖關(guān)節(jié)的生物力學(xué)變化,進而探索最佳的治療手段和手術(shù)后的康復(fù)方法[17]。

3 步態(tài)分析在康復(fù)應(yīng)用

3.1 評價與指導(dǎo)康復(fù)治療 跟骨骨折術(shù)后遺留的后遺癥,常有跟骨的內(nèi)外翻畸形,外觀上不易看出,通過足底應(yīng)力分布測試,分析足底應(yīng)力分布,找出步態(tài)的異同點。通過足底應(yīng)力和步態(tài)分析,來判斷SandersⅢ、Ⅳ跟骨骨折術(shù)后跟骨變寬和高度丟失的程度。還可以推斷膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外翻與跟骨內(nèi)外翻的關(guān)系,依據(jù)足底應(yīng)力分布和步態(tài)的分析結(jié)果,制定合適的功能活動和運動方法,對患者進行訓(xùn)練,是康復(fù)醫(yī)療的一種最基本和最重要的措施[18]。趙政偉等[19]應(yīng)用單側(cè)斜孔多功能外固定器固定治療股骨粗隆間骨折，并應(yīng)用自行研制的下肢骨折步態(tài)分析系統(tǒng)對傷肢進行步態(tài)測試以掌握骨折愈合及行走步態(tài)的穩(wěn)定性，為功能鍛煉提供準(zhǔn)確依據(jù)，結(jié)果骨折均愈合，無髖內(nèi)翻發(fā)生。

骨關(guān)節(jié)炎以關(guān)節(jié)軟骨變性為特征，是一種全關(guān)節(jié)病變[20]。骨關(guān)節(jié)炎為中老年人的常見病，屬中醫(yī)“骨痹”“膝痹”的范疇[21]。疼痛是膝骨性關(guān)節(jié)炎主要癥狀,也是引發(fā)代償動作導(dǎo)致力矩增大、軟骨損害的重要原因。王常海等[22]指出，步態(tài)分析對于疼痛治療具有重要的應(yīng)用價值，因為疼痛必然伴發(fā)肌肉動作的不協(xié)調(diào),并加劇這種不協(xié)調(diào),步態(tài)分析可以測出這樣的異常并給予康復(fù)調(diào)整。侯來永等[23]對已形成異常步態(tài)模式的腦卒中患者進行針對性步態(tài)訓(xùn)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(cè)下肢平衡下負(fù)重能力、步態(tài)和步行速度進行評價，結(jié)果表明針對性步態(tài)訓(xùn)練可以改善相對固定的異常步態(tài)。趙春華[24]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(tài)分析系統(tǒng)的評價指導(dǎo)下進行步行能力訓(xùn)練,對照組則不依據(jù)步態(tài)分析檢查結(jié)果進行訓(xùn)練。結(jié)果康復(fù)治療3個月后,觀察組異常步態(tài)具有明顯改善,兩組比較具有顯著性差異。表明計算機步態(tài)分析系統(tǒng)指導(dǎo)步行訓(xùn)練可有效地矯正或改善偏癱步態(tài)。使用韌帶重建后外復(fù)合體可以有效控制患者外旋角度，外旋撥號試驗和步態(tài)分析均可測量患者后外旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性,且兩者測量外旋角度之間存在較強的直線相關(guān)關(guān)系[25]。

3.2 優(yōu)化設(shè)計假肢或支具 李峰等[26]對30名健康北京擊劍隊運動員進行步態(tài)檢測,在弓步出劍時,足跟落地緩沖階段的極短時間內(nèi)足部出現(xiàn)過度內(nèi)翻、外翻的轉(zhuǎn)換,由此產(chǎn)生的扭力可能為擊劍運動員慢性膝損傷的原因之一。李艷霞等[27]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、沖量等參數(shù)特征，得出肥胖人群足底各區(qū)域所受地面反作用力的沖量大，所以其鞋的設(shè)計應(yīng)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，以達到減小沖擊力值的目的。周大偉等[28]運用步態(tài)分析技術(shù)對制作帶聚乙烯基內(nèi)襯套的PTK小腿假肢和帶鎖硅膠襯套小腿假肢進行比較，結(jié)果表明，帶鎖硅膠假肢比PTK小腿假肢具有更好的懸吊穩(wěn)定性。楊義勇等[29]通過對步態(tài)測量、分析健康人體下肢結(jié)構(gòu)構(gòu)形與步態(tài)模式特征,利用相似性原理,對下肢假肢機構(gòu)進行仿生設(shè)計，為康復(fù)工程產(chǎn)品的更新?lián)Q代和擬人機器人設(shè)計提供依據(jù)。

4 展望

步態(tài)分析方法在臨床診斷與治療中的應(yīng)用已趨于廣泛。深入的實驗研究證明，臨床步態(tài)分析法為臨床骨科多種疾病引起的異常步態(tài)進行評估提供了科學(xué)量化的客觀依據(jù)。當(dāng)然，醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展終究必須以服務(wù)患者為依歸。因此，如何將這些技術(shù)用在疾病診斷以及治療的規(guī)劃與評估上，則有待臨床醫(yī)師、康復(fù)醫(yī)師與科研工作者的密切合作與共同努力。相信隨著新技術(shù)的發(fā)展，步態(tài)分析系統(tǒng)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(yīng)用。

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