步态是人类步行的行为特征。步行是人类生存的基础，是人类与其他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。任何环节的失调都可能影响步态。步行是全身肌肉参与，包括人体重心移位，骨盆倾斜旋转，髋、膝、踝关节伸屈及内外旋转等，是人体位移的一种复杂的随意运动。行走过程中，从一侧脚跟着地开始到该脚跟再次着地构成一个步态周期。对指定的下肢而言，一个步态周期的活动可分为支撑时相和摆动时相。支撑时相又分为脚跟着地、趾着地、支撑中期、脚跟离地、蹬离期和趾离地诸动作阶段。摆动时相分为加速期、摆动期和减速期。常速行走时，支撑时相约占整个步态周期的60%～65%，因此，当一侧下肢进入支撑时相时，另一侧下肢尚未离地，两个下肢同时负重称为双肢负重期。双肢负重期约占全周期的28.8%，占支撑时相的44.8%，支撑时相的其他时间为单肢负重期。随着年龄的增长，单、双支撑时相占步态周期的比例也随之增加。不同性别和身高的人，其支撑时相和摆动时相所占的比例无明显差异。
（二）步态的生物力学参数
步行是人体通过和地面的相互作用，在一定的空间里，经历一定时间的机械运动。其运动规律可以通过生物力学的运动学和动力学参数加以描述。
1.步行的时间参数
步行是周期性的动作，在一个动作周期中，根据腿部动作的特征，可以分为支撑阶段和摆动阶段。
（1）步行周期及其术语
从一侧足跟着地，到此侧足跟再次着地，为一个步行周期，其间每一足都经历一个与地面接触的支撑期及离地挪动的摆动期。支撑期包括五个环节，依次为足跟着地、足掌着地、支撑中期、足跟离地、足趾离地。摆动期则包括两个环节，即经加速期至摆动中期，此时下肢处于垂直位，再经减速期终止于足跟着地。步行周期中，两足的支撑期长于摆动期，自一侧足跟着地至对侧足趾离地，约有15%的时间两足都处于支撑期，称为双侧支撑期。双侧支撑期的存在为步行的特征，此期消失，则出现双足离地，即跑步的特征。
（2）支撑阶段
支撑阶段由五个环节组成，其一为初始着地期，从足跟着地到足掌着地前；其二为支撑反应期，从足掌着地到重心移至支撑脚中心前，足（脚）底平行；其三为中点支撑期，从中点支撑到足跟离地前；其四为支撑后期，从足跟离地到足趾离地前；其五为摆动前期（推离期），指足离地阶段。
（3）摆动阶段
摆动阶段由两个环节组成，其一为摆动早期，腿加速摆动阶段。这个阶段从足趾离地开始到摆动中期，即腿摆动通过支撑腿（平足摆动）时结束。其二为摆动后期，腿减速摆动阶段（足下落），这个阶段从摆动中期开始到足跟着地结束。步态是指人体步行时的姿态，人体通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动，使身体沿着一定方向移动的过程。正常步态具有稳定性、周期性、节律性、方向性、协调性以及个体差异性，然而，当人们存在疾病时，以上的步态特征将有明显的变化。
图2-12 步态周期[11]
2.步行的空间参数
行走时，左右足跟（或趾尖）间的纵间距离称为步长，而同侧足跟（或趾尖）两次着地间的距离称为步周长或周期跨距。步长与身高显著相关，身高相同的男性、女性，其步长无显著性差异，并且步长随着年龄的增大而下降。
（1）步长（步幅）是指同侧足跟或足尖到迈步后足跟或足尖之间的距离（图2-13），其值为跨步长（步伐）的2倍，正常大约为150～160厘米；跨步长为一侧足跟到对侧足跟之间的距离，正常大约为75～83厘米；
（2）步宽是指人们在行走时，两侧足内侧弓之间的距离（图2-13），正常大约为5～10厘米。
图2-13 步行的空间参数[12]
（3）步频或步速是指行走时每分钟迈出的步数，正常一般在95～125步每分钟。步长与步频及身高等因素有关，一般男性为每一复步150～160厘米，步宽约8±3.5厘米，足角约6°～7°，身体质心上下起伏的幅度约为44厘米。
（三）步行的运动学特征
1.人体重心
人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。直线运动时，该重心是身体上下和左右摆动度最小的部位。身体重心摆动包括：（1）骨盆前后倾斜，摆动侧的髋关节向前速度高于支撑侧，造成骨盆前倾。（2）骨盆左右倾斜，摆动侧骨盆平面低于支撑侧。（3）骨盆侧移，支撑相骨盆向支撑腿的方向侧移。（4）纵向摆动重力中心在单支撑相时最高，双支撑相时最低，上下摆动8～10厘米。（5）膝关节支撑相早期屈曲，支撑侧膝关节屈曲约15°。（6）体重转移，支撑侧早期在跖屈肌的作用下体重由足跟转移到全足。（7）膝关节支撑相晚期屈曲，支撑侧膝关节屈曲30°～40°。（8）步行时减少重心摆动是降低能耗的关键。
2.廓清机制
廓清指步行摆动相下肢适当离开地面，以保证肢体向前行进，包括摆动相早期—中期髋关节屈曲、摆动相早期膝关节屈曲、摆动相中—后期踝关节背屈。骨盆稳定性参与廓清机制。支撑相的影响包括：支撑中期踝跖屈控制（防止胫骨过分前向行进），中期至末期膝关节伸展和末期足跟抬起（踝跖屈）。
（四）步行的动力学特征
人体行走时，身体重力和惯性力全部由着地足承受，在一个站立相即将结束以及下一个站立相即将来到时，着地足所受的垂直约束力最大，除了身体重力外，还包括向下的惯性力，这表明此时身体有向上的加速度，以使另一只脚能抬起做摆动。在即将进入摆动相时，踝关节向后蹬力逐渐增大，考虑到摆动相时踝关节仅受很小的惯性力，故可认为后蹬力促使了摆动，而足离地后，腿的摆动完全由惯性实现。由于摆动腿的关节受力很小，所以地面对足的反作用力主要用于产生身体和着地足的加速度，实现人体向前移动，但这些水平方向的约束力时而为正、时而为负的特性表明：人体行走实际上是一连串的失去平衡和恢复平衡的过程，一条腿支撑，一条腿摆动，失去平衡后紧接着恢复平衡，如此循环往复，使得人体的大部分肌肉在步行中呈放松状态。(www.xing528.com)
1.足—地接触力
足—地接触力通常可按垂直、前后和左右方向做三维记录。临床应用时，主要观察力—时间曲线的特征，即峰值、谷值的出现时间和幅度的变化。行走时，足—地接触力在垂直方向上的分力最大，在每个步态周期转折点出现极值，足跟着地时有一个极大值，随足部逐渐放平，受力面积逐渐增大，受力减小，足部完全放平时受力达最小，至足跟离地，足趾登地时出现另一个极大值，即在整个步态周期中，垂直方向受力曲线具有典型的对称双峰性质。正常人足—地接触力在水平、前后方向受力较小且基本对称。研究认为，在不同年龄阶段，人体的足—地接触力无显著性差异。
（1）垂直重力
垂直重力呈双峰型，即首次触地时身体GRF超过体重，表现为第一次高峰；在身体重心越过重力线时，体重向对侧下肢转移，至对侧下肢首次触地并进入承重期时GRF降低到最低点；然后由于蹬离的反作用力，GRF增加，一般与承重期的应力相似；在足离地时，压力降低到零，进入摆动相。在下肢承重能力降低时，可以通过减慢步行速度，以减轻关节承重，此时GRF的双高峰曲线消失，表现为与体重一致的单峰波形。
（2）剪力
垂直剪力在首次触地时向前，越过重心线时剪力向后，表现为前后反向的尖峰图形。左右（内外）剪力形态相似，但是幅度较小。
（3）力矩
力矩是机体外力与内力作用的综合，是动力学与运动学的结合，受肌肉力量、关节稳定度和运动方向的影响。
2.踝关节力
布莱斯勒（Bresler）和弗兰克尔（Frankel）于1950年曾估算踝关节反作用力超过2倍体重。塞雷格（Seireg）等在1975年采用数学模型方法，测定踝关节反作用力为5.2倍体重。斯托弗（Stauffer）等在1977年测算的踝关节反作用力约为5倍体重。沃克（Walker）于1977年估算踝关节反作用力在3.59～6倍体重之间。汤荣光等人对单肢负重期踝关节反作用力进行了测定，测得在单肢负重期踝关节力出现最大值，约4.67倍体重。由此可以确定，人体踝关节力约为5倍体重。比较男、女性踝关节力，经检验无显著性差异。
3.身体重心的加速度
行走时，人体重心不仅在运动方向上有变化，而且在垂直方向上也不断改变着位置和速度，其中，身体重心在垂直方向的速度变化与各关节及其活动肌的力学状况有密切关系。例如，分析一侧膝关节在行走期间的关节内力时，需要分析膝关节以上身体各部分重心的位置和加速度变化，有关的参数值是进行下肢膝关节受力分析时必不可少的基础数据。
（五）影响步态的六大因素
1.髋部旋转
正常步行过程中，髋部左右两个髋关节连线相对于人体纵轴有一个前后自然转动过程，通过脚跟着地时髋部前旋、脚趾离地时髋部后旋来增加腿的长度，这种运动能够有效加大步幅。
2.髋部侧面下降
在步态周期中，一侧髋关节也有一个上下起伏的过程，在脚趾离地和脚跟着地时，摆动腿一侧骨盆下降，可有效增加腿的长度，而在摆动过程中，髋关节稍提起，形成骨盆绕失状面的转动。人态分析是用运动生物力学的概念、处理手段和已经掌握的人体解剖、生理学知识对人体行走的功能状态进行分析的一种生物力学研究方法。随着科学技术的发展，由先进的传感器、高速摄像机、微型计算机等组成的综合步态分析系统，使步态分析方法得以在康复医学研究中越来越深入地开展。该系统可不受外界干扰，同时提供行走时人体的重心的空间位移、速度、加速度、地面支反力、肌肉及关节活动情况、关节内力及力矩的变化等多种人体运动的信息，一个人的步态将会像体温、血压那样，其体重心在一个相对水平的位置上运动。
3.支撑阶段的膝关节弯曲
膝关节在步行支撑阶段有屈伸运动，在脚跟着地和脚趾离地时，膝关节处于伸直状态，而在单腿支撑阶段，膝关节轻微弯曲。这有利于蹬伸阶段大腿肌群的用力，又可以降低重心波动。
4.踝关节的滚动运动
在支撑阶段，踝关节绕冠状轴产生转动动作，从脚跟着地时脚背屈，到脚趾离地时脚跖曲，这种活动用来增加腿长，并有利于缓冲着地时的阻力，增加离地时蹬地的力量。
5.下肢在平面中的转动
小腿在步行周期中有绕其纵轴的转动动作。由于有半月板的特殊结构，膝关节在伸直最后10°～20°时，外侧半月板向后滑动，内侧不动，造成胫骨绕其纵轴外旋4°～15°。因而，在脚趾离地时膝关节蹬伸，小腿旋外并伴有脚的外展，而到脚跟着地时小腿旋内、脚内收，再到脚趾离地时的旋外，形成下肢在平面中的转动。下肢通过旋外伸长、旋内缩短。
6.膝关节内收动作
为了在步行中获得正常的步宽，膝关节要有内收动作。膝关节在解剖上的外翻，允许步行有一个狭窄的宽度。如果没有膝内收动作，很容易造成宽幅步态，甚至造成身体重心的S形行进。
以上六个人体步行过程的运动学参数，已经成为国际步态研究领域进行步态分析时比较公认的六大因素。
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