摘 要： 步態(tài)研究日益成為生物力學(xué)研究的重要課題之一，本文通過對步態(tài)研究方法及研究的熱點問題的綜述，指出步態(tài)研究方法在朝向?qū)嵱眯?、?zhǔn)確性、系統(tǒng)性方向發(fā)展。步態(tài)研究的應(yīng)用能夠為行走功能評定、指導(dǎo)治療、療效評定，以及行走輔助功能設(shè)計提供參考外，應(yīng)深入研究步態(tài)與人體運動的關(guān)系問題。
　　關(guān)鍵詞： 步態(tài)研究 研究方法 正常步態(tài) 不正常步態(tài) 應(yīng)用
　　
　　人出生后大約12—15個月就開始獨立行走。此后一生中，步行成為人體活動最基本的方式之一，人的步行姿態(tài)在一定程度上是與人體所處生物學(xué)因素及環(huán)境因素相互作用的體現(xiàn)。步態(tài)分析是對人體步行從運動學(xué)、動力學(xué)、肌肉工作特征及其運動控制等方面，進行系統(tǒng)的分析研究。研究者們通過對步行姿態(tài)（步態(tài)）的研究，對人的行走功能進行評定、對疾病的恢復(fù)效果進行評價、對不正常步態(tài)進行矯正、對行走輔助功能提供參考。步態(tài)研究已經(jīng)成為生物力學(xué)及醫(yī)學(xué)界的一個重要課題，國內(nèi)外學(xué)者們對此做了廣泛而深入的研究。本文通過對步態(tài)研究的方法、研究進展等方面作綜述，希望為以后步態(tài)問題的深入研究提供參考。
　　1.步態(tài)研究的方法的發(fā)展
　　隨著人類科技的進步，步態(tài)研究的方法在不斷更新。從原始的肉眼觀察、簡單工具測量到應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)、計算機模擬，到目前最為先進的步態(tài)系統(tǒng)研究方法。方法的更新和進步使步態(tài)研究更加準(zhǔn)確和豐富，為人類的健康作出了巨大的貢獻。
　　1.1肉眼觀察法
　　19世紀(jì)德國生理學(xué)家webers兄弟首先發(fā)表了對人體的基本位移形式—步行的研究。由于受到當(dāng)時條件的限制，他們采用了觀察法，通過素描及繪畫的方法對步態(tài)進行了描述［１］。這也是較早對人體步態(tài)的研究之一。很顯然，這種方法的精確性差，而且僅能夠粗略地描述人體的步態(tài)。所以，這種方法隨著時代的發(fā)展已經(jīng)不再為人們所采用。但是，他們的研究方法引發(fā)了人們對步態(tài)研究的無窮探索。
　　1.2走紙法［２］
　　走紙法是一種較為古老的步態(tài)研究方法。它是通過對測試者所走過的足跡進行測量，借助簡單的工具進行步態(tài)分析的方法。這種研究法所能得到的參數(shù)很少，而且測試的工作量較大，且因為測量工具問題誤差較大。至今，這種方法逐漸被淘汰。從研究方法學(xué)來說，這種方法是人類利用測量工具研究步態(tài)的開始。
　　1.3攝影攝像法
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始利用性能較高的攝影攝像技術(shù)分析人體步態(tài)。使用兩到三臺互相垂直的攝像機對人體正常步行進行拍攝。然后利用計算機分析系統(tǒng)對步態(tài)參數(shù)進行測定。這種方法的精確度較高，參數(shù)分析的范圍比以往任何方法都要大。通過這種方法，我們可以得到步態(tài)的時間、空間、時間—空間參數(shù)，包括人體步行時的重心曲線，肢體各關(guān)節(jié)的運動曲線等。通過這些數(shù)據(jù)，我們可以對人體步行的穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、節(jié)奏性、對稱性進行評價，從而為疾病恢復(fù)、步態(tài)矯正、假肢研制等提供重要的參考。這種方法的缺點是反饋速度慢，以及對一些力學(xué)參數(shù)的測定無能為力等。所以目前研究者主要用攝影攝像法與三維測力臺配合使用，使研究更加全面，更加有說服力。
　　1.4三維測力臺法
　　這種方法是讓測試者在測力臺上按測試要求正常步行，測力臺的內(nèi)部的電阻受壓后，應(yīng)變片因拉伸或壓縮而產(chǎn)生電阻的電信號變化，通過放大后進入連接的計算機處理［３］。通過這種方法，我們可以獲得步態(tài)的力學(xué)參數(shù)，如足底壓力分布、空間各方向的分力、與地面的支撐反作用力等。通過這些參數(shù)，我們可以對行走的穩(wěn)定性、對稱性等進行評價。目前這一技術(shù)已經(jīng)比較成熟，典型的有kistler測力臺和AMFI測力臺。測力臺所得力學(xué)參數(shù)與數(shù)碼影像分析所得的時空參數(shù)相結(jié)合，綜合人體相關(guān)生理知識，我們已經(jīng)能夠?qū)Σ綉B(tài)進行較為精確的描述。
　　1.5步態(tài)分析系統(tǒng)法
　　它由計算機、測力板和測角儀組成，利用隨身攜帶的單片機，記錄由測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號，并由與測力板以及安裝在步行道上的壓力開關(guān)相連的光電裝置，控制單片機和測力板的同步周期采樣，測試完畢后，用串行通訊方法將單片機的采樣信號輸入計算機處理，而整個步行采用無電線連接測試，并針對以往簡易步態(tài)測試裝置不能確定人體位置的不足，建立了能確定著地足位置的積分方程，再利用測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號和用多剛體力學(xué)建立的人體步行運動學(xué)、動力學(xué)程序，使得它像各種先進的紅外步態(tài)分析系統(tǒng)一樣，計算出步行的各種能量變化、人體行走位置、關(guān)節(jié)受力和肌肉力矩等。我國也開展了各種簡易步態(tài)分析系統(tǒng)的研究，較有代表性的工作有：微機化步態(tài)分析系統(tǒng)［４］和靴式步態(tài)分析系統(tǒng)［５］。
　　2.步態(tài)研究的進展及對人類健康所作的貢獻
　　2.1對不正常步態(tài)的研究及對人類健康的貢獻
　　所謂不正常步，即步態(tài)特征的變化超出正常范圍。whittle（1996）列出四點被視為不能正常行走的特點，一是兩腿不能交替支持人體重量，二是在單腿支撐時不能靜力性或動力性保持平衡，三是擺動腿不能前擺到一位置上從而變?yōu)橹蔚淖饔茫氖橇α坎蛔阋粤钕轮苿拥耐瑫r帶動上肢。異常步態(tài)有時很明顯僅憑肉眼觀察就可看出，而有時必須通過實驗儀器才可以得出步態(tài)異常。
　　近年來，以步態(tài)分析的方法來評估及治療肌肉骨骼和神經(jīng)方面的研究發(fā)展迅速，并由此進一步推動了對不正常步態(tài)的深入研究。這方面的研究很多，如劉永斌［６］等人對三截一癱殘疾者進行步態(tài)測試，以反映人體行走姿態(tài)變化時間歷程的周期、時相及反映支撐反力的三維離曲線為基礎(chǔ)，用特征函數(shù)的基本概念進行歸類組合，提出5個相應(yīng)的經(jīng)驗公式，以此對三截一癱患者的行走功能進行評定。Rozendal［７］等通過三維步態(tài)分析系統(tǒng)提供三維平面的地面與反力的向量圖，繪出偏癱病人足—地接觸力的向量環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)健側(cè)和患側(cè)下肢的力量環(huán)和形態(tài)明顯不同，借此可客觀評定步態(tài)異常機理。Granataetal.（2000）［８］通過步態(tài)分析，研究延長肌腱的治療方法對兒童腦癱病人的影響，等等。除此以外，臨床步態(tài)實驗室也在不斷增加。對于不正常步態(tài)的研究，可以幫助早期偏癱、腦癱等功能性疾病的診斷，還可以通過矯正促進疾病的恢復(fù)。醫(yī)學(xué)界正在越來越多地應(yīng)用步態(tài)研究成果為人類健康服務(wù)。
　　2.2對正常步態(tài)的研究及應(yīng)用
　　一個正常的步態(tài)周期，通常由腳跟著地開始，至同側(cè)腳跟再次著地為止，包括支撐和擺動階段［９］。對正常步態(tài)的研究主要是從步態(tài)的時間、空間、時—空、力學(xué)等參數(shù)入手研究各年齡段、各類不同職業(yè)的群體、不同形體特征的步態(tài)差異，對人類的步行規(guī)律及相關(guān)影響因素進行探討。
　　國內(nèi)外研究主要集中于老年人、兒童等特殊人群的步態(tài)。而對于成年人特別是與步態(tài)與運動能力的關(guān)系的研究較少。如Hills and parker（1991）［１０］研究表明身高與步幅顯著相關(guān)。Mann and hagg（1980）研究表明，正常兒童以自然步速行走，支撐時間是整個步行周期的62%，且支撐時間似乎并不隨年齡而變化。只有在步行節(jié)奏改變時，如跑或快速步行時變化才比較明顯，其他學(xué)者的研究也支持了這一點。另外，granata，abel，anddamiano（2000）［１１］對下肢關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)角速度的變化做了研究，指出步行時關(guān)節(jié)角度的大小是與肌肉的活動和發(fā)力是相關(guān)的。北京體育大學(xué)趙芳、周興龍等（1996）［１２］分析139名普通中老年人在正常步行下的步態(tài)，其目的是研究從中年到老年這一衰老過程步態(tài)指標(biāo)的變化，希望能將步態(tài)指標(biāo)作為中老年人體質(zhì)衰老的評價標(biāo)準(zhǔn)。另外，一些學(xué)者對肥胖兒童、長期負重、高跟鞋等對步態(tài)的影響也做了一些研究。這些研究對于人體步態(tài)矯形，塑造人的形體美，以及利用人體步態(tài)參數(shù)為肢體殘疾者制作合適的假肢，促進青少年形體的健康發(fā)展等起到了巨大的作用。不足的是對健康成年人步態(tài)與身體功能、步態(tài)與人體運動功能關(guān)系的研究還較少，相信隨著研究手段的日益完善，這方面會取得較大的進步。
　　
　　3.討論
　　3.1隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對步態(tài)研究的方法也日益完善。從原始的觀察法、走紙法等發(fā)展到準(zhǔn)確全面的影像技術(shù)、測力臺技術(shù)和步態(tài)測試系統(tǒng)。國內(nèi)外很多學(xué)者仍然在努力嘗試研究更為科學(xué)的研究方法，并且陸續(xù)有報導(dǎo)。另外，因應(yīng)醫(yī)學(xué)上對病態(tài)步態(tài)分析應(yīng)用的要求，臨床步態(tài)實驗室不斷增加，并且朝向?qū)嵱眯?、?zhǔn)確性、系統(tǒng)性、低成本方向發(fā)展。
　　3.2隨著研究方法的不斷進步，步態(tài)研究也在不斷深入，通過對正常步態(tài)從時間、空間、時間—空間、力學(xué)等參數(shù)的測定，對人體正常行走的規(guī)律及不同人群的步態(tài)特征的研究也取得了很大的成功。對一些特殊形體如肥胖、長期負重及等人群的步態(tài)也開始研究。這些研究對評價人體行走功能、矯正不正常步態(tài)等提供了科學(xué)的依據(jù)。病態(tài)步態(tài)方面的研究如“三截一癱”者步態(tài)，為科學(xué)診斷及恢復(fù)治療、恢復(fù)評定提供了重要參考。不足的是，對步態(tài)與運動功能的關(guān)系，健康成年人步態(tài)與身體功能的關(guān)系等的研究還較少，希望這方面能夠引起研究者的重視。
　　
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