步态分析被广泛应用于医学研究、临床康复和运动训练中,主要包括:人体步行能力评估、康复计划制订和治疗、运动员跑姿的纠正等。
步态是指人或动物通过肢体运动向前进的一种周期性的形式,如行走和奔跑。以人体步态为例,步态周期指的是从一侧足着地开始到该侧足再次着地的过程。一个步态周期通常被分成支撑期和摆动期阶段,并可根据步态分析的需要做更细致的划分(图1)。
步态分析中最基本时空参数包括步长、步幅、步宽、足角、步频和步速等。以行走为例(图2),步长是一侧足跟着地到紧接着的对侧足跟着地时行进的距离,又称单步长。健康成年人平地行走时,步长约为50~80厘米。步幅是一侧足着地到该侧足再次着地所行进的距离,又称复步长,通常是步长的两倍。步宽是步行过程中左、右两足在额状轴方向上的距离,通常以足跟中点为测量参考点。足角是人体前进方向与足的长轴所形成的夹角。步频是行走中每分钟的步数,可分为单步步频和复步步频。步速指的是行走时单位时间内在行进方向上整体移动的直线距离。除了上述时空参数以外,步态分析中还会用到关节角度、(角)速度和(角)加速度等运动学参数;地面反作用力和关节力矩等动力学参数;表面肌电等相关参数。