第五章人体运动分析(临床步态分析)
第一节临床分析
一、病史回顾
包括既往手术、损伤、神经病变等病史。
二、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)、压觉、肿胀、皮肤状况(溃疡/颜色)等。
三、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、各关节姿势与角度、患者神态与表情、辅助装置(矫形器、助行器)的作用等。在自然步态观察的基础上,可以要求患者加快步速,减少足接触面(踮足或足跟步行)或步宽(两足沿中线步行)以凸显异常;也可以通过增大接触面或给予支撑(足矫形垫或矫形器),以改善异常,从而辅助评定。
四、诊断性治疗
诊断性神经阻滞(局部麻醉剂注射)有助于鉴别肢体畸形的原因和指导康复治疗。关节畸形可以分为动态畸形和静态畸形。动态畸形指肌肉痉挛或张力过高导致肌肉控制失衡,使关节活动受限,诊断性治疗可以明显改善功能。静态畸形指骨骼畸形以及关节或肌肉挛缩导致的关节活动受限,诊断性治疗无变化。
二、阶段性运动测定
1.同步摄像分析在4~8m的步行通道周围设置2~6台摄像机,同时记录受试者步行图像,并采用同步慢放的方式,将受试者的动作分解观察和分析。
2.三维数字化分析通过2~6台检测仪(数字化检测仪或特殊摄像机)连续获取受试者步行时关节标记物的信号,通过计算机转换为数字信号,分析受试者的三维运动特征。同一标记物被两台以上的检测仪同时获取,即可进行三维图像重建和分析。
3.关节角度计分析采用特制的关节角度计固定于被测关节,记录关节活动角度改变转换为数字信号并用计算机重建步态。
第三节动力学分析
动力学分析多用于下肢关节、韧带手术前制订方案以及术后疗效观察,也用于假肢或矫形器的设计及安装后交过判断。
一、测力平台
步行时人体地反力(groundreactionforce,GRF)可以通过测力平台记录,以分析力的强度、方向和时间。测力平台测定身体运动时的垂直力和剪力。垂直力是体重施加给测力平台的垂直应力,而剪力是肢体行进时产生的前后/左右方向的力。与运动学参数结合可以分析内力,即肌肉、肌腱、韧带和关节所产生的控制外力的动力,一般以力矩表示
二、足测力板
将特制超薄的测力垫直接插入到受试者鞋内,以测定站立或步行时足底受力分布及重心移动的静态或动态的变化,辅助设计合适的矫形鞋和步态分析。
第四节常见病理步态的原因及表现
正常人的行走能力有赖于正常的中枢与外周神经系统、肌肉骨骼系统、生理支持系统之间的整合。上述任何一个系统损伤所致的运动功能障碍均可表现为病理步态。病理步态的原因包括肌无力、疼痛、畸形、与中枢神经系统损伤有关的肌活动障碍如痉挛和运动障碍等。本节将重点介绍与骨科康复相关的病理步态。
1.臀大肌步态臀大肌为主要的髋关节伸肌和躯干稳定肌(在足跟着地身体重心前移时防止躯干前倾摔倒)。臀大肌肌力减弱者,患侧足跟着地后,腹肌和脊柱旁肌群立即收缩将髖关节向后拽。为了使身体的重力线落在髋关节轴的后方而将髋关节锁定于伸展位,躯干在整个站立相始终保持后倾,同时肩关节后撤,从而形成挺胸凸腹的臀大肌步态。单纯性的臀大肌肌力弱可由胭绳肌收缩代偿而使步态接近正常。但在临床中,胭绳肌常与臀大肌同时受累(如骶1神经根病)。脊髓损伤部位较低时,步态可呈现为臀大肌步态同时合并垂足。
2.臀中肌步态该步态是由于髋关节外展肌(臀中肌、臀小肌)无力所致。表现为在站立相时,当对侧下肢拾腿向前迈步时负重侧外展肌丧失了稳定骨盆的作用,从而使骨盆向对侧(非负重侧)倾斜。与此同时,为了保持身体重心在负重关节上方,躯干代偿性地向患侧(负重侧)倾斜,维持骨盆的水平位。此外,骨盆下降使处于迈步相的下肢相对变长,进而影响足趾廓清动作的完成。因此,髋、膝关节屈曲角度以及踝关节背屈角度相应增加,通过夸张的运动来完成迈步相的足趾廓清动作。两侧臀中肌受损时,其步态特殊,步行时上身左右交替摇摆,状如鸭子,故又称鸭步。多见于臀上神经损伤,亦见于L5神经根病和脊髓灰质炎。此外,髋关节骨性关节炎引起髋关节疼痛时亦可表现出Trendelenberg步态。
3股四头肌步态股四头肌为跨双关节肌。正常时,股四头肌活动始于迈步相末期以伸展小腿,站立相负重期达到高峰。此时作为膝关节伸肌产生离心性收缩以控制膝关节屈曲度15°~20°。保证膝关节于站立中期不因过度屈曲而跪倒,因而起到维持膝关节稳定性的作用。股四头肌另一个收缩活动见于趾离地后。此时作为双关节肌具有双重作用。作为髋关节屈肌,拉起将要摆动的下肢向前;作为膝关节伸肌,控制小腿在站立相初期向后的摆动量,从而启动下肢向前迈步。股神经损伤引起股四头肌麻痹,主要表现为对足跟着地期的影响。为保证膝关节不出现过度屈曲的情况,患侧足跟着地时,臀大肌和小腿三头肌代偿性收缩,使髋关节伸展并将受累膝关节锁定在过伸展位。如果同时伴有髋关节伸肌无力时,有些患者常常在足跟首次着地期和站立相时俯身用手按压大腿以助膝关节伸展。快速行走时,由于患肢于迈步相动作滞后,因而可见足跟过度抬高。膝关节反复过伸展将使韧带和关节囊受到牵拉并导致站立相时膝关节呈反张状态。
4.跨阙步态由于踝背屈肌(胫前肌)肌力下降,不能完成踝背屈动作,迈步时呈现出足下垂。为了使足尖离地,保证足廓清动作的完成,患者需要通过抬高患肢(过度屈曲髋、膝关节)进行代偿,其动作犹如跨越门槛,故称为跨阈步态。常见于腓总神经损伤,也见于脊髓灰质炎、多发性硬化症、吉兰-巴雷综合征、椎间盘突出、腓神经损伤、腓骨肌萎缩等病症。
5.疼痛步态疼痛步态是自我保护的走路方式,通常因骨盆、髋、膝、踝和足部的创伤、炎症、退行性关节炎引起。患者为避免疼痛通常会尽量减少活动,为了减少疼痛关节所承受的压力,疼痛侧下肢站立相时间明显缩短;行走迈步相中减少下肢运动范围或减慢下肢摆动速度也是行走中常见的减痛方式。无论何种原因导致行走疼痛,健侧步幅缩短、跨步长缩短、步速下降、患侧站立相时间缩短都是疼痛步态的共同特征。
6.假肢步态截肢者穿戴假肢后的行走功能重建取决于多种因素,如残端长度即截肢平章人体运动分析(临床步态分析)面、假肢安装调整的合适程度、行走训练的适应性程度以及结构性能的好坏等,其中截肢平面是影响患者行走功能重建的关键。膝上假肢患者,由于完全失去对膝关节的控制,患者躯干前倾从而使膝关节在行走过程中始终保持伸展状态。此种状态使身体重心上下移动幅度加大其结果导致身体耗能明显增加。典型的膝下假肢的步态具有如下特征:①足放平延迟;②站立相膝关节屈曲角度下降;③足跟提前离地;④足趾提前离地;⑤站立相时间缩短;⑥迈步相膝关节屈曲角度下降。临床上常通过观察其行走(1~3km)能力来反映下肢假肢的代偿功能。结果显示,膝下假肢步行能力最佳,膝关节离断假肢较好,膝上假肢尚可,而髋关节离断假肢及侧膝上另一侧膝下较差,双侧膝上假肢的步行能力最差。穿戴假肢的患者需要进行残端肌力训练,如负重、平衡和重心转移训练以及假肢控制、行走中正确使用骨盆和躯干等训练
7.下肢不等长步态下肢不等长分为相对和绝对不等长。脊柱侧弯、髋、膝、踝关节挛缩等可使双下肢长度产生差异,这种情况称为双下肢相对不等长。下肢绝对不等长见于股骨或胫骨长度不等、双侧骨盆不对称等情况。因此,确定下肢不等长的产生原因对于制订正确的治疗方案非常重要。无论哪种情况,双下肢不等长患者在行走时均表现为骨盆向短腿侧倾斜下降,短腿侧髋、膝关节屈曲度减小,踝关节跖屈。双下肢长度差2.5cm者,短腿于站立相时同侧肩部倾斜下掣并骨盆代偿性下降。此时,对侧下肢进入迈步相,肩抬高,髋、膝、踝关节过度屈曲。双下肢长度差4cm时,为了保证健侧完成足廓清,短缩侧下肢常以足尖着地的方式行走,表现为站立相足尖踮起,膝关节完全伸展,称为跳跃步态。
8.偏瘫步态偏瘫步态是由于中枢神经系统损伤引起肌张力和运动控制的变化所导致的异常步态。脑卒中、脑外伤后偏瘫患者的肢体运动常常表现为屈曲或伸展协同运动或联带运动的整体刻板模式。因此,患者不能将各种运动随意结合,如不能在髋关节屈曲时伸展膝关节。典型的偏瘫步态表现为偏瘫侧上肢摆动时肩、肘腕及手指关节屈曲、内收,偏瘫下肢伸肌协同(联带)运动,即髋关节伸展、内收并内旋,膝关节伸展,踝关节跖屈、内翻。偏瘫患者步行速度减慢,健侧步幅缩短,由于踝关节跖屈,首次着地时足跟着地方式消失、膝反张。患侧站立相时间较健侧缩短,摆动相时由于股四头肌痉挛而使膝关节屈曲角度明显减小甚至消失。为了使瘫痪侧下肢向前迈步,迈步相时患侧肩关节下降,骨盆代偿性拾高,髋关节外展、外旋,偏瘫下肢经外侧划一个半圆弧以代替正常的足趾廓清动作,故又称划圈步态
9.剪刀步态剪刀步态是上运动神经元损伤所致的痉挛型截瘫、双瘫脑瘫患者(儿)行走时的特征性异常表现。痉挛型双瘫脑瘫患儿的骨盆及下肢肌群肌张力增高。患儿行走时姿势僵硬如木偶状。由于上述肌群肌张力增高,患儿行走时,髋关节内收、内旋;髋、膝关节屈曲;踝关节跖屈并内旋。内收肌群痉挛导致髖关节过度内收,致使行走时迈步相下肢向前内侧迈出双膝关节内侧发生摩擦碰撞,向前迈步的下肢僵硬并过度内收,交叉呈剪刀样运动,交叉严重时双足内旋而相互碰撞导致步行困难;胭绳肌痉挛使膝关节即使在站立相时也保持屈曲;胫骨后肌、踝关节跖屈肌、内翻肌痉挛导致踝关节跖屈,身体重心前移,迫使患儿以足前部着地方式行走,同时踝关节内旋,加之患儿行走时头颈部、躯干前屈,姿势僵硬,双上肢向前外侧张开(肘关节约90°)以维持行走时身体的平衡,故脑瘫患儿又表现为前冲步态或尖足步态;踝关节跖屈肌痉挛使下肢相对延长,下肢向前摆动时因足廓清障碍而足趾拖地。为此要求双侧髋、膝关节在迈步相时屈曲角度代偿性加大同时交替划圈前行。患儿迈步相启动困难,为了使下肢摆动向前,患者(儿)需付出极大的努力,站立相时间明显延长,迈步相缩短,下肢的屈曲与伸展交替动十分困难,呈现出一个不稳定的疲劳步态。对痉挛严重的脑瘫患儿实施选择性脊神经后切断术,可有效地缓解下肢痉挛状况,但术后必须配合康复训练才能达到最佳疗效。
10.痉李性截瘫步态脊髓损伤所致截瘫患者,如T1-12水平不全损伤患者,双下肢可因肌张力高而始终保持伸直,足底着地时伴有踝阵挛,拄双拐可完成摆至步和摆过步。L1-~5水平损伤患者,利用膝、踝关节矫形器和肘拐、手杖进行功能性步行;不用拐杖行走时,步态可呈现为臀大肌步态、垂足步态。
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