康复医学科开展足底压力测试评估患者步态
2011-05-06
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什么是步态？
步态是人类步行的行为特征。而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。正常步行并不需要思考，然而步行的控制十分复杂，包括中枢命令，身体平衡和协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。
正常人的歩态是指利用双脚交换运动，可使人的身体可以从一个位置移到另一个位置，正常的歩态周期包括两个阶段，一为支撑相，约占正个歩态周期的60%（正常人在行走时两脚着地期共占歩态周期的20%），另一为摆动相，约占整个歩态周期的40%。因此，步态和平衡问题，关系到行走和站立时的稳定性问题，任何环节的失调都可能影响步态。
临床上我们评估病患的步态，常由临床检查与实验室的分析相结合。通常需回顾病史，包括既往手术、损伤、神经病变等病史；体格检查，重点在腱反射和病理反射、肌力和肌张力、关节活动度、感觉（触觉/痛觉/本体感觉）、压痛、肿胀、皮肤状况（溃疡/颜色）等；步态观察，注意全身姿势和步态，包括步行节律、稳定性、流畅性、对称性、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。但由于步行是一个动态的过程，病人的某些骨骼、肌肉、神经的异常也有可能被自身代偿或掩盖，我们常会因为常见的或复杂的疾病所困扰。
目前，步态分析方法较多采用的是仪器定量分析法（实验室分析法），所用仪器设备从简单的卷尺、秒表、量角器等工具到肌电图仪、录像机或高速摄影机等先进设备及更为复杂与先进的电子量角器、测力板或测力台等。如何有效运用力学基本概念与人体解剖学和生理学知识，系统地测量、描述人体运动，对人体行走功能进行对比、量化分析值得深入研究。当前，我们已能利用现代计算机、电子、生物技术及新材料科学等，人们已经能够精确地测量人体行走时身体各部分，特别是下肢的运动和受力情况，系统描述和量化分析人体行走动态参数。
在人类步行、站立等运动中，足的部分解剖区域支撑着人体大部分重量，并调节人体平衡。在1个完整步态周期中，正常足在站立相和摆动相均具有生物力学保护性功能，足会尽可能应对足底压力而增大接触部位受力面积，以保证较低的足底压强，防止足底组织遭受过高足底压力损伤。测量这些区域的力即可获取足踝、下肢乃至全身的生理、结构及功能等方面的大量信息。倘若机体全身或足部相关部位出现病变，足底相关区域峰值压力及其分布则会发生变化，我们测试人体行走姿态变化时间历程的周期、时相及支撑反作用力、压力分布，利用计算机数据处理技术、图形和图像分析技术对记录影片图像逐个进行解析，以二维、三维彩色图像实时显示压力分布的轮廓、计算接触面积、检测中心压力、进行图形分析及连续帧回放等，对人体行走运动进行科学的综合评定。而这种改变往往较临床症状、体征出现更早，为步态分析的定量化、标准化、自动化提供科学依据，有助于对疾病发展趋势作出及时推断，从而为诊断和康复治疗提供坚实的依据。
（上图为中风右侧偏瘫患者的足底压力测试图，结合录像我们可以获取相当丰富的信息！）
注：临床上中风患者由于大脑功能受损，病后没有正确的卧位或盲目地苦练，再者由于中枢控制障碍、姿势及肌张力问题等，造成肌肉间的力学紊乱，出现各种异常的步行模式。偏瘫患者通常抱患手于胸前，肩内收，肘腕屈曲，膝伸直，足背屈无力或跖屈肌群过于兴奋，以划圈形式向前迈步，走得不仅吃力且有跌倒的风险。其他临床常见异常步态还有帕金森步态、运动共济失调步态（又称醉汉步态）、减痛步态、剪刀步态等。
footscan®平板式压力测试系统-USB2高频平板测试系统
FootScan足底压力步态分析系统由比利时RSscan公司研制生产，是具有世界先进水平和代表性的三维动态足底压力步态分析系统，利用机电一体化和图像方法进行足底压力分布测量和定量分析。本系统主要由2m长的测力平板、Footscan 3D box及配套软件组成，其中，测力平板上均匀分布1万6千多个传感器，分布密度为 4个／cm。，采样频率最高达500Hz；软件为基于MS Windows（9x／2000／XP）的压力显示和分析软件，使用3D box进行同步。
操作方法
操作方法较为简单，将测力平板嵌入铺设有防静电地板的地面，形成长5m的行走通道。测试对象首先了解实验目的和实验过程，然后在实验室内自由步行往返多次以适应实验环境和测试过程。实验中，测试对象赤足或穿袜正常行走，利用该系统较高的采样频率动态扫描足底各部位的压力分布数据，记录足底压力的动态变化过程。
主要步态参数
时间参数
行走是全身肌肉参与、上下肢协调配合、左右足交替支撑和摆动的周期性运动，是人体骨骼、关节运动和重心移动而使人体位移的一种复杂的随意运动。行走运动中，一侧足跟着地开始到该足跟再次着地构成一个步态周期，包括支撑时期和摆动时期。当一侧足进人支撑时期，另一侧足尚未离地，双足同时负重，称为双支撑时期，支撑时期的其它时间为单支撑时期。
空间参数
行走运动中反映左右足空间搭配关系的步长、步宽、步角和运足方式特征。这些特征与人体生理结构、年龄、身高、体态、性别及步行姿势等相关。而落足时足与地面接触的部位和面积、起足时足蹬离地面的部位和方向是研究步态特征的重要参数，将反映各组测试对象足一地接触力度顺序的足底压力中心线进行合成。
力学参数
人体行走过程中，足一地接触力在垂直方向上的分力最大，并形成足迹压痕。将足底各区域进行划分，并以压力（强）——时间曲线图的形式记录和显示。
