步態分析是一種對動物肢體運動的系統研究，或者更準確點來說，一般是指對人類步行運動的研究。研究分析利用到了觀察者的眼睛和大腦，並使用儀器輔助測量身體的運動，身體的機械結構，以及肌肉的活躍度等。
步態分析被用於對個體走路能力的評估，計畫，治療。也常被用於運動生物力學來幫助運動員更高效地跑步、以及確認傷員是姿態相關還是動作相關的相關醫學問題等。
基本介紹
- 中文名：步態分析
- 屬性：系統研究
- 用於：個體走路能力的評估，計畫
- 影響因素：如地形，鞋，衣服，負載
步態分析簡介,歷史,參數及術語,主要技術,套用,
步態分析簡介
步態是指人或動物通過肢體運動並前進的一種周期性的形式和樣子。（如行走，奔跑，腳步移動等）。與走路不同，走路一個過程，而步態是一種形式。不同文獻對步態的定義多有不同，模糊來說，步態就是描述人走路特點的一種周期性現象，並且每個周期可以被分為多個部分進行分析。當代關於步態分析的研究基本都是以人類為對象，所以我們提到“步態”，一般特指是人類的行為方式。步態被分為正常步態和病理步態。
人類對步態分析的研究從三百多年前就已經開始。今天，步態分析領域已經有了多個子分支，並仍處在發展當中。
歷史
科學的步態分析的先驅者是亞里士多德的De Motu Animalium (動物的步態)和在1680年晚些時候的，喬瓦尼·阿方索·博雷利的文獻，也叫De Motu Animalium。在19世紀90年代，德國解剖學家克莉絲汀·威廉·布勞和奧托·菲舍爾發表了一系列負載和空載條件下的人體步態的生物力學論文。
隨著攝影和膠片技術的發展，照相機可以捕捉、揭示人類與動物運動細節的一序列圖像，這些是通過裸眼而看不到的。埃德沃德·邁布里奇和艾蒂安 - 朱爾斯是這些發展在20世紀初的開拓者。例如，首次用一系列的照片來揭露馬“馳騁”的詳細細節，這在之前的繪畫作品中，是經常被錯誤表達的。
雖然是用膠片相機做了很多前期研究，步態分析在人類病理狀況方面（如腦癱，帕金森氏病和神經肌肉疾病）的廣泛套用，始於20世紀70年代攝像機系統的可用性，這可以在對現實因素如時間和成本有限制的患者身上完成更詳細的研究。醫學治療方案的發展，尤其在骨科手術上，步態分析的結果在20世紀80年代有了很大的進展。現在，許多全世界領先的骨科醫院通常都有用於設計治療計畫和後續監測的步態實驗室。
基於現代計算機的系統在20世紀70年代末和80年代初有了獨立進展。在幾個醫院的基礎研究實驗室，有的與航天工業有所合作。隨後有伴隨著商業電視的商業發展，還有出現在80年代中期的紅外攝像系統。
參數及術語
步態分析調節或改變受多種因素影響，並且改變正常的步態可以是暫時性或永久性的。影響它的因素也可以是各種類型的：
外在因素：如地形，鞋，衣服，負載
內在因素：性別（男或女），體重，身高，年齡等
物理因素：如體重，身高，體質
心理因素：性格類型，情緒
生理因素：人體特徵，即身體的一些量度的比例
病理因素：例如外傷，神經系統疾病，肌肉骨骼異常，精神異常
步態分析的常用參數，如下所示：
步長（Step length）
步幅（Stride length）
韻律（Cadence）
速度（Speed）
動態基礎（Dynamic Base）
進程線（Progression Line）
底腳傾斜角（Foot Angle）
髖關節角度（Hip Angle）
主要技術
步態分析的過程包含了測量，並對其中可測量的參數進行介紹、分析與解釋，其中相關指標（健康狀況，年齡，體形，重量，速度等）得出的結論。該分析對在下列技術的測定：
時空測量法
時間和空間方面的測量可以形成對步態的一個全面的分析。因為步態是一種周期性的活動，所以一個基本假設是我們假設每一步都在本質上與下一步相同。
一個完整的周期步態稱作“步態周期”（Gait Cycle）。一個步態周期被分成了兩個階段，分別是“支撐階段”（stance phase）和“擺動階段”（swing phase）。並且又進一步分為了七個小部分（此處不表），每一部分都有各自的特徵及相關參數。
時空測量是對速度、節奏、步長、周期時間、時間百分比等多個參量進行的測量與分析。
運動學
此類方法有很多，且較為複雜，一般是基於照相、錄像等方式採集數據，再對圖片序列進行分析。通常我們選擇臀部（hip）、膝蓋（knee）和踝關節角度（ankle angle）來作為主要的三個角度參數來進行分析。它們分別有在七個部分的角度曲線。
動力學
是關於運動的產生過程中，力、能量等方面的研究。
動態肌電圖
是關於運動過程中肌肉的行為活動的研究。
套用
步態分析是用來分析人類和動物的行走能力，所以這種技術可用於以下套用：
醫療診斷
病理步態可能反映相關病症，或負責的症狀本身的因果關係。腦癱和中風患者常見的實驗室步態。步態的研究可以用於診斷和干預策略，並在未來的發展中負責康復工程。除了臨床套用，步態分析也用在專業的體育訓練，以最佳化和提高運動成績。
步態分析技術可以對步態障礙和矯正骨科手術的效果進行評估。治療腦癱的相澤包括使用肉毒桿菌毒素痙攣肌肉的人工癱瘓或延長，再附著特定肌腱的滑脫。也可以用於扭曲的骨骼結構的修正（截骨術） 。
生物特徵識別和取證
步態風格的微小變化可以被用作生物標識符來識別個體的人。該參數被有時空相關（步長，步長，步速，周期時間）和運動相關（髖，膝，踝，指的是髖/膝/踝關節角度和大腿/軀幹關節旋轉/腳角度）等。有步長和一個人的高度之間的高度相關性。
上面的方法屬於基於模型的方法。另一種為基礎的外觀方法，通過識別個體的二進制步態輪廓序列。例如，全步態周期的輪廓序列可以被視為三維張量的樣品，與多重線性子空間學習，如多線性成分分析，可以用學習功能進行分類。
比較生物力學
通過研究非人類動物的步態，更深入的了解有關的運動機制，這對了解物種問題的生物學以及運動有更廣泛的影響。
