运动学分析

（二）运动学分析
1、定义运动学(Kinematics)是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法，主要包括：步行整体时间与空间测定和肢体节段性运动方向测定。
2、时间/空间参数测定
（1）足印法是步态分析最早期和简易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道（一般为4~6 m）铺上白纸。受试者走过白纸，留下足迹，便可以测量距离。也可以在黑色通道上均匀撒上白色粉末，让患者赤足通过通道，留下足迹。获得的参数包括：①步长(Step length)指一足着地至对侧足着地的平均距离。国内也有称之为步幅。②步长时间(step time)指一足着地至对侧足着地的平均时间。③步幅(Stride length)指一足着地至同一足再次着地的距离，也有称为跨步长。④步行周期(cycle time)指平均步幅时间(stride time)，相当于支撑相与摆动相之和。⑤步频 (cadence)指平均步数（步/min），步频=60(s) ÷步长平均时间(s)。由于步长时间两足不同，所以一般取其均值。有人按左右步长单独计算步频，以表示两侧步长的差异。⑥步速(velocity)指步行的平均速度(m/s)，步速=步幅÷步行周期。⑦步宽(walking base)：也称之为支撑基础(supporting base)，指两脚跟中心点或重力点之间的水平距离，也有采用两足内侧缘或外侧缘之间的最短水平距离。左右足分别计算。⑧足偏角(toe out angle)指足中心线与同侧步行直线之间的夹角。左右足分别计算。
（2）足开关足开关是一种微型的电子开关，装置在类似于鞋垫形状的测定板内，分别置放于前脚掌（掌开关）和脚跟（跟开关）。电子开关由足跟触地首先触发跟开关，前脚掌触地时触发掌开关，脚跟离地时关闭跟开关，脚尖离地时关闭掌开关。这是最常用的时间定位标志。除了可以迅速获得上述参数外，还可以获得下列资料：①第一双支撑相，跟开关触发至掌开关触发的时间。②单足支撑相，跟开关与掌开关同时触发的时间。③第二双支撑相，跟开关关闭和掌开关关闭之间的时间。④摆动相，掌开关关闭至下次跟开关触发的时间。⑤各时相在步行周期的比例。
（3）电子步态垫电子步态垫是足印法和足开关的结合，其长度为3~4 m，有10,000个压感电阻均匀分布在垫下。受试者通过该垫时，足底的压力直接被监测，并转换为数字信号，通过计算机立即求出上述所有参数。
3、节段性运动测定节段性运动测定是指步行时特定关节或运动中心的三维动态分析，即步行时关节各方向活动角度的动态变化及其与步行时相之间的关系。常用的分析方式有：
（1）同步摄像分析在4~8米的步行通道的周围设置2~6台摄像机，同时记录受试者步行图象，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（图7-3）。同一标记物被两台以上的检测仪同时获取时，即可进行三维图象重建和分析。输出结果包括：数字化重建的三维步态、各关节三维角度变化、速率和时相（图7-4）。关节标记物一般置放于需要观察的关节或重力中心。
（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，记录关节活动的角度改变，转换为数字信号并用计算机重建步态。优点是操作简便，特别是上肢检查十分方便；缺点是难以正确记录旋转和倾斜活动。
（三）动力学分析
1、定义动力学(kenetics)分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向和时间的研究方法。牛顿第三定律（作用力=反作用力）是动力学分析的理论基础。
2、测定方法
(1) 测力平台步行时人体GRF可以通过测力平台记录，以分析力的强度、方向和时间。测力平台一般平行设置在步行通道的中间，可以平行或前后放置，关键是保证连续记录一个步行周期的压力。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。
(2) 足测力板采用特制超薄的测力垫直接插入到受试者鞋内，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变化，协助设计合适的矫形鞋和步态分析。
（四）动态肌电图
1、定义动态肌电图指在活动状态同步检测多块肌肉电活动的测定方法，揭示肌肉活动与步态关系的肌肉电生理研究，是临床步态分析必不可少的环节。
2、生理基础肌肉收缩是步行的基础因素，涉及肌肉收缩的时相和力量。肌肉活动具有步行速度及环境依赖性。参与步行控制的肌肉数量和质量均有很大的冗余或储备力，从而使关节运动与肌肉活动之间出现复杂的关联。步态异常既可以是原发性神经肌肉功能障碍的结果，也可能由于骨关节功能的障碍，导致继发性肌肉活动异常。因此，动态肌电图对于这些问题的鉴别起关键作用。
3、方法表浅肌肉一般采用表面电极，置放于接近肌腹，同时与相临肌肉距离最远的部位。。深部肌肉可以采用植入式线电极，其导线表面有绝缘物质覆盖，导线两端裸露，一端与肌肉接触，另一端与肌电图仪连接。