第一节　正常步态

一、基本概念

（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。

（二）自然步态的要点

1.合理的步长、步宽、步频。

2.上身姿势稳定。

3.最佳能量消耗。

（三）自然步态的生物力学因素

1.具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。

2.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。

3.支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度（重力方向），以及充分的支撑面（足的位置）。

4.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、步态周期

（一）支撑相

足接触地面和承受重力的时相（图1-7-1-1），占步态周期的60%，包括：

1.早期（early stance）

包括首次触地和承重反应，正常步速时大约为步态周期的10%～12%。首次触地是指足跟接触地面的瞬间，使下肢前向运动减速，落实足在支撑相的位置。首次触地的正常部位为足跟，参与的肌肉主要包括胫前肌、臀大肌、腘绳肌。首次触地异常是造成支撑相异常的最常见原因之一。承重反应指首次触地之后重心由足跟向全足转移的过程，骨盆运动在此期间趋向稳定，参与的肌肉包括股四头肌、臀中肌、腓肠肌。支撑足首次触地及承重反应期相当于对侧足的减重反应和足离地。由于此时双足均在地面，又称之为双支撑相。双支撑相的时间与步行速度成反比。跑步时双支撑相消失，表现为双足腾空。首次触地时地面反作用力（ground reaction force，GRF）一般相当于体重和加速度的综合，正常步速时为体重的120%～140%。步速越快，GRF越高。下肢承重能力降低时可以通过减慢步速，减少肢体首次触地负荷。缓慢步态的GRF等于体重。

2.中期（mid stance）

支撑足全部着地，对侧足处于摆动相，是唯一单足支撑全部重力的时相，正常步速时大约为步态周期的38%～40%。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。参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌。下肢承重力小于体重或身体不稳定时此期缩短，以将重心迅速转移到另一足，保持身体平衡。

3.末期（terminal stance）

指下肢主动加速蹬离（push off）的阶段，开始于足跟抬起，结束于足离地。此阶段身体重心向对侧下肢转移，又称为摆动前期。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）。对侧足处于支撑相早期，属于双支撑相，约为步态周期的10%～12%。踝关节保持跖屈，髋关节主动屈曲，参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌（等长收缩）、股四头肌和髂腰肌（向心性收缩）。

（二）摆动相

足在空中向前摆动的时相，占步态周期的40%，包括：

1.早期（initial swing）

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，占步态周期的13%～15%。参与的肌肉主要为胫前肌、髂腰肌、股四头肌（表1-7-1-1）。如果廓清地面障碍（如足下垂），或加速障碍（髂腰肌和股四头肌肌力不足），将影响下肢前向摆动，导致步态异常。

2.中期（mid swing）

足廓清仍然是主要任务，占步态周期的10%。参与的肌肉主要为胫前肌，保持踝关节背伸。

3.末期（terminal swing）

主要任务是下肢前向运动减速，准备足着地的姿势，占步态周期的15%。参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌。步态周期和时相与步行速度关系密切，在分析时必须加以考虑。

三、运动学和动力学特征

（一）运动学特征

1.人体重心

人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。直线运动时该中心是身体上下和左右摆动度最小的部位。从运动学角度，身体重心摆动包括：

（1）骨盆前后倾斜：

摆动侧的髋关节前向速度高于支撑侧的髋关节，造成骨盆前倾。

（2）骨盆左右倾斜：

摆动侧骨盆平面低于支撑侧骨盆。

（3）骨盆侧移：

支撑相骨盆向支撑腿的方向侧移。

（4）重力中心纵向摆动：

重力中心在单足支撑相时最高，在双足支撑相时最低。上下摆动距离一般为8～10cm。

（5）膝关节支撑相早期屈曲：

支撑侧膝关节屈曲15°。

（6）体重转移：

支撑侧早期在跖屈肌的作用下体重由足跟转移到全足。

（7）膝关节支撑相晚期屈曲：

支撑侧膝关节屈曲30°～40°。

步行时降低身体重心摆动是降低能耗的关键。

2.廓清机制

廓清指步行摆动相下肢适当离开地面，以保证肢体向前行进，包括摆动相早期-中期髋关节屈曲，摆动相早期膝关节屈曲（60°左右），摆动相中-后期踝关节背屈。骨盆稳定性参与廓清机制。支撑相对廓清机制的影响因素包括：支撑中期踝跖屈控制 （防止胫骨过分前向行进），中期至末期膝关节伸展和末期足跟抬起（踝跖屈）。

（二）动力学特征

步态的动力学特征与步行速度有关。临床步态分析一般采用舒适步行速度，即受试者最舒服和能量使用效率最高的步行方式。其动力学特征如下：

1.垂直重力

垂直重力呈双峰型，即首次触地时身体GRF超过体重，表现为第一次高峰；在身体重心越过重力线时，体重向对侧下肢转移，至对侧下肢首次触地并进入承重期时GRF降低到最低点；然后由于蹬离的反作用力，GRF增加，一般与承重期的应力相似；在足离地时压力降低到零，进入摆动相。在下肢承重能力降低时，可以通过减慢步行速度，以减轻关节承重，此时GRF的双高峰曲线消失，表现为与体重一致的单峰波形。

2.剪力

垂直剪力在首次触地时向前，越过重心线时剪力向后。表现为前后反向的尖峰图形。左右（内外）剪力形态相似，但是幅度较小。

3.力矩

力矩是机体外力与内力作用的综合，是动力学与运动学的结合，受肌肉力量、关节稳定度和运动方向的影响。在康复治疗机制研究方面有较大的价值。