[科普中国]-步态参数

简介

步态（gait）是指人体步行时的姿态和行为特征，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。步态涉及行为习惯、职业、教育、年龄及性别等因素，也受到多种疾病的影响。步行的控制十分复杂，包括中枢命令、身体平衡及协调控制，涉及下肢各关节和肌肉的协同运动，同时也与上肢和躯干的姿势有关。任何环节的失调都可能影响步态，而异常也有可能被代偿或掩盖。正常步态具有稳定性、周期性和节律性、方向性、协调性以及个体差异性，然而，当人们存在疾病时，这些步态特征将有明显的变化。

步态分析（gait analysis）就是研究步行规律的检查方法，旨在通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常的关键环节及影响因素，从而指导康复评估和治疗，有助于临床诊断、疗效评估及机理研究等。步态分析中，常通过一些特殊参数来描述步态正常与否，这些步态参数通常包括以下几类：步态周期、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数和能量代谢参数等。

步态周期步行周期（gait cycle，GC）：在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的过程被称为一个步行周期，通常用时间秒（s）表示。一般成人的步态周期约为1—1.32 s左右。行走中每个步态周期都包含着一系列典型姿位的转移，人们通常把这种典型姿位变化划分出一系列时段，称之为步态时相（gait phase/period）。一个步行周期可分为支撑相（stance phase）和摆动相（swing phase），细分又可以分成8个时相，一般用该时相所占步态周期的百分数（GC%）作为单位来表达，有时也用秒（s）表示。步态周期和时相如图1所示。

1、支撑相（stance phase）支撑相指下肢接触地面及承受重力的时间，占步行周期的60 %。支撑相大部分时间是单足支撑。步行与跑步的关键差别在于步行有双足支撑的时间，称为双支撑相，相当于支撑足首次触地及承重反应期或对侧足的减重反应和足离地时期。双支撑相的时间与步行速度成反比。步行障碍时往往首先表现为双支撑相时间延长，以增加步行稳定性。支撑相又分为5个时相：

（1）首次触地期（initial contact，IC）：指足跟接触地面的瞬间，使下肢前向运动减速，确定足进人支撑相的位置，因此是造成支撑相异常最常见的原因，占GC的2%左右。

（2）承重反应期（loading response，LR）：指首次触地之后重心由足跟向全足转移的过程，占GC的10%左右。

（3）支撑相中期（mid stance, MS）：指支撑相中间阶段的时间。此时支撑足全部着地，对侧足处于摆动相，是唯一单足支撑全部重力的时相，正常步速时大约GC的19 % 左右。主要功能是保持膝关节稳定，控制胫骨前向惯性运动，为下肢向前推进做准备。参与该过程的肌肉主要为膝肠肌和比目鱼肌。下肢承重力小于体重或身体不稳定时此期缩短，以将重心迅速转移到另一足，保持身体平衡。

（4）支撑相末期（terminal stance, TS）：指下肢主动加速蹬离的时间，开始于足跟抬起，结束于足离地，约占GC的19%左右。

（5）摆动前期（pre-swing, PS）：在缓慢步行时可以没有蹬离，而只是足趾离开地面,占GC的12%左右。

**单支撑相：**通常指一侧下肢足跟着地到同侧足尖离地的过程，单位为s，一般占一个步行周期的40%。行走时一侧下肢单支撑期所占时间，实际上完全等于对称下肢的迈步相时间，单脚支撑时间缩短，提示该下肢负重能力的下降。为了进行步态矫正和训练的方便，提出以下动作要点：

（1）足跟着地：下肢伸肌张力增高，伴有足下垂、内翻的患者难以完成。

（2）全足底着地：自步行周期的7.6%开始，全足底在地面放平。伴有足内翻、足下垂的病人难以完成。

（3）重心转移到同侧：由于单侧下肢支撑身体重量，偏瘫、关节疼痛、平衡能力低下的患者往往时间过短。

（4）足跟离地：自步行周期的41.5%开始，是向下蹬踏的起始动作，偏瘫病人往往完成不充分。

（5）膝关节屈曲增大：自步行周期的54.1%开始，偏瘫病人由于下肢伸肌占优势，膝关节屈曲活动受限，完成困难。

（6）足尖离地：自步行周期的60%开始，身体的重心线移到踝关节前方，足趾用力着地，通过下肢的蹬踏动作，产生向前的推进力。偏瘫患者由于下肢痉挛，足下垂、内翻，下肢分离运动不充分，所以不能较好地完成此动作，是步态异常的重要原因之一。

**双支撑相：**双足支撑是步行的最大特点。在一个步行周期中，当一侧下肢完成足跟抬起到足尖向下蹬踏离开地面的时期内，另一侧下肢同时进行足跟着地和全足底着地动作，所以产生了双足同时着地的阶段。一般占一个步行周期的20%，此阶段的长短与步行速度有关，速度越快，双支撑相就越短，当由走变为跑时，双支撑相变为零。双支撑相的消失，是走和跑的转折点，故成为竞走比赛时判断是否犯规的唯一标准。

图1 步态周期和时相

2、摆动相（swing phase）摆动相指足离开地面向前迈步到再次落地之间的时间，占步行周期的40 % ，分为三个时相：

（1）摆动相早期（initial swing，IS）指足离开地面早期时段的活动，主要的动作包括足廓清（clearance）地面和屈髋带动屈膝，加速肢体前向摆动，占GC的13 %左右。

（2）摆动相中期（mid swing，MS）指足在空中摆动中间时段的活动，足廓清仍然是主要任务，占GC的12 %左右。

（3）摆动相末期（terminal swing，TS）指迈步即将结束，足在落地之前的活动，主要动作是下肢前向运动减速，准备足着地的姿势，占GC的13% 左右。

摆动相是在步行中始终与地无接触的阶段，此阶段的动作要点是：

（1）足上提，从一个步行周期的63.6%开始，是足尖离地、下肢向前摆动的加速期。

（2）膝关节最大屈曲，是从一个步行周期的67.9%开始的，摆出的下肢刚刚通过身体的正下方。

（3）髋关节最大屈曲，自步行周期的84.6%开始。此阶段已完成下肢向前摆出的动作，开始减速，直至足跟着地。

（4）足跟着地，完成步行周期的100%。

运动学参数运动学（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。运动学参数指在行走过程中，与时间和距离相关的一些参数，包括时间参数、距离参数和时间-空间等，是临床常用的客观指标，能够检测患者行走功能的一些基本变化。

1、时间参数时间参数指与步行相关的时间事件，包括单步时间、跨步时间、步频、步速、同侧站立相和迈步相时间百分比、站立相各个分期所占步行周期时间百分比。

单步时间：指步行周期中迈一步所需要的时间，即从一侧下肢足跟首次着地至对侧下肢足跟再次着地为止所用时间。以秒为计时单位。在正常情况下，双下肢的单步时间相等。如果双侧下肢单步时间不等，提示步态的不对称。

跨步时间：指完成一个步行周期所需要的时间，即从一侧下肢足跟着地至该下肢足跟再次着地所经过的时间。以秒为计时单位。用于被试者之间或自身比较时，跨步时间通常采用百分比的方式表达。

步速（Velocity）：单位时间内行走的距离称为步行速度，以m/s表示，亦可以用身高或下肢长百分比表示。正常人平均自然步速约为1.2m/s左右。

步频（Cadence）：单位时间内行走的步数称为步频，以steps/min表示。正常人平均自然步频约为95～125 steps/min。

同侧站立相和迈步相时间百分比及站立相各个分期所占步行周期时间百分比：在自然速度行走过程中，站立相时间约占步行周期的 60% ，迈步相约占步行周期 40% 。行走过程中双下肢站立相、迈步相时间是相等的，在行走中表现为步态的对称性。某些病理情况下，这种步态的对称性会发生改变。例如偏瘫患者因患侧下肢不能有效负荷体重，害怕摔倒，因此急于要将身体的重量转移到健侧，此时患侧下肢站立相时间缩短，而健侧站立相时间则明显延长，在行走中表现为步态不对称。因此，双下肢站立相时间之比，或迈步相时间之比，是反映步态对称性的一个敏感指标。在临床检查中，可以用这个指标来判断步态的对称性。

2、距离参数步态的距离参数包括步长、跨步长、步宽、足夹角等。

步长（Step length）：行走时左右足跟或足尖先后着地时两点间的纵向直线距离称为步长，以cm为单位表示。左脚向前迈一步称为左步长，右脚向前迈一步称为右步长。步长与身高显著相关，身材愈短，步长愈短，正常人步长约为50～80cm。中国青年男性的步长约为55.0—77.5 c m ，女性步长约为50.0一70.0 cm。身高相同的男、女性，其步长无显著差异，且步长随着年龄的增大而下降。一步的概念还可以时间来衡量，即单步所用的时间。正常人行走时左右侧下肢步长及时间基本相等。左、右步长的不一致性则是反映步态不对称性的敏感指标。如果左脚向前迈一步，右脚随后向前跟进与左脚保持平行或落后，而不是越过左脚，则右步长为零或负值。病理步态如偏瘫步态的不对称性表现在健侧步长缩短，而患侧相对延长。如图2中Ⅰ所示。

跨步长（stride length）：又叫步幅，指同一侧足跟前后连续两次着地点间的纵向直线距离，相当于左、右两个步长相加，约为100～160cm。被试者走直线时（绕圈行走例外），即便出现明显地不对称步态，左、右跨步长也基本相等。因此，通过测量跨步长来判断步态的对称性与否是无效的。如图2中Ⅱ所示。

步宽（stride width）：指左右两足间的横向距离，通常以足跟中点为测量点。步宽是反映步态稳定性的指标，步宽越窄，步态的稳定性越差。如图2中Ⅲ所示。

足夹角（toe out angle）：指贯穿一侧足底的中心线（足的长轴，足跟中点到第2趾的连线）与前进方向所形成的夹角称为足夹角，通常用°表示。正常人的足夹角约为6.75°。如图2 中Ⅳ所示。

图2 步长、跨步长、步宽、足夹角示意图

时间-空间参数时间—空间参数是步行中髋、膝、踝关节运动规律（角度变化或位移、速度、加速度等）、身体重心的位置变化规律、骨盆的位置变化规律的反映。常用的有步态周期中不同时相的关节角度参数、关节角度曲线、角度一角度图。正常步行周期各个时期中骨盆和下肢各关节的角度变化总结于表1中。

（1）关节角度参数包括①首次着地时髋关节、膝关节、踝关节的角度；②站立相中髋关节、膝关节、踝关节的最大伸展角度，踝关节最大伸展角度定义为足尖离地时刻前一帧图像的角度；③足尖离地时髋关节、膝关节、踝关节的角度；④迈步相中髋关节、膝关节、踝关的节最大屈曲角度；⑤矢状面髋关节、膝关节、踝关节的角度变化范围。

髋、膝、躁关节在行走中的角度变化主要体现为在步态周期中的角度一时间关系曲线，单一的角度数值变化意义不大。通过对研究对象各关节在不同平面上活动的角度一时间关系曲线与正常人，或左右脚之间，或治疗前与治疗后不同时期的角度一时间关系曲线的比较，可以反映研究对象各关节的功能情况和治疗效果。角度一角度曲线可以形象地表现行走中两个关节间的协调关系，当神经、肌肉功能异常时，角度一角度曲线也出现异常，表明两侧下肢的协调性差。髋、膝、躁关节角度随步行周期变化曲线如图3所示。

髋关节运动曲线：髋关节屈曲角度在迈步相中期达到顶点，并保持到站立相开始。足跟离地到足趾离地这一期间，髋关节伸展角度达到峰值，随后髋关节角度再度屈曲。

膝关节运动曲线：在一个步行周期中，膝关节出现了两次屈曲和伸展，足跟着地前即迈步相末期，下肢伸展进入站立相早期后小幅屈曲，即膝关节屈曲。站立相中期再度伸展，随后膝关节再度屈曲，并在迈步相早期达到了高峰，这时膝关节屈曲角度达到60度。如果这时膝关节屈曲角度受限，会影响小腿向前的正常摆动。

踝关节曲线：踝关节曲线最明显特征是在步行周期60%阶段，也就是足底离地时，踝关节跖屈约达到20度。有利的跖屈，保证我们在行走过程中身体能够有力向前移动，才能保证正常的行走速度。

图3 髋、膝、躁关节角度随步行周期变化曲线

（2）骨盆：骨盆移动可以被认为是重心的移动。正常成人在步行时身体重心的位置在骨盆的正中线上，从下方起男性约为身高的55%，女性约为50%的高度。步行时重心的上下移动为正弦曲线，在一个步行周期中出现两次，其振幅约4.5cm，最高点是支撑中期，最低点是足跟着地；骨盆的侧方移动也是正弦曲线，在一个步行周期内左、右各出现一次，其振幅约3cm，最大移动度是在左、右足处于支撑中期时出现的，在双足支撑期重心位于左右中间。

表1正常步行周期中骨盆和下肢各关节的角度变化

动力学参数动力学（Kinetics）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。动力学参数指与步态有关的力学参数，包括地反力、关节力矩、人体重点心、肌肉活动等，通过上述参数的分析可以揭示特异性步态形成原因。

1、地反力(Ground reaction force, GRF)地反力指人体在站立、行走和奔跑时，足底作用于地面而产生的大小相等、方向相反即作用于足底的力，也叫足一地接触力。地反力分为垂直分力、前后分力和内外分力，可通过力平台测得，通常可按垂直、前后和左右方向做三维记录。前后分力所反映的是支撑腿的驱动和制动能力，内外分力则反映侧方负重能力与稳定性，垂直分力反映行走过程中支撑下肢的负重和离地能力。临床应用时，主要观察力一时间曲线的特征，即谷峰值、谷值的出现时间和幅度的变化。行走时足一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。正常人足一地接触力在水平、前后方向受力较小，且基本对称。研究认为不同年龄人体的足一地接触力无显著性差异。

2、力矩物理学上力矩指使物体转动的力乘以到转轴的距离。公式力矩（M）= 力（F）x距离（d）。力矩是使一个关节发生转动的力，故又称关节力矩，主要是肌肉作用的结果。力矩是肌肉、韧带和摩擦力作用的最终结果，在正常步态中，关节角度并不达到其运动范围的终点，摩擦力也非常小。因此，当主动肌与拮抗肌肌肉力量失衡时，维持正常关节运动的力矩将发生改变。关节力矩包括伸展力矩、屈曲力矩和支持力矩。所谓支持力矩，是髋、膝、踝关节力矩的代数和，是保证站立相支撑腿不打软的支撑力。

3、身体重心的加速度人体重心位于第二骶骨前缘，两髋关节中央。直线运动时该中心是身体摆动幅度最小的部位。行走时人体重心不仅在水平方向，而且在垂直方向上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肉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。

4、步行中下肢肌群活动步行的动力主要来源于下肢及躯干的肌肉作用，在一个步行周期中，肌肉活动具有保持平衡、吸收震荡、加速、减速和推动肢体运动的功能。

（1）股四头肌：股四头肌属跨双关节肌，起屈髋伸膝作用。两处股四头肌收缩活动，一处发生在步行周期的前 20% ，始于迈步相末期到站立相预负重期，也就是负荷反应期达到了峰值。此时骨四头肌作为膝关节伸肌发挥作用。第二次收缩活动发生在足跟离地后，足尖离地后收缩达到了高峰，此时兼有屈髋伸膝作用。

（2）腘绳肌：腘绳肌由外侧股二头肌和位于内侧的半腱肌构成，也属跨双关节肌群，作用是伸髋屈膝。上图所示腘绳肌收缩始于上一个周期迈步相末期，作为屈膝肌。腘绳肌离心性收缩，使向前摆动的小腿减速，其目的为足跟着地做准备。当足跟着地后，腘绳肌又作为伸髋肌协调臀大肌伸髋，当站立中期过后，双侧下肢向前迈步，躯干前倾，为了防止过度前倾，腘绳肌发挥伸髋的作用。

（3）腓肠肌：小腿三头肌包括腓肠肌和比目鱼肌。腓肠肌与跨膝关节和踝关节的肌肉使髋关节跖屈，当踝关节负重并固定时，腓肠肌收缩可以牵拉股骨下端和胫骨上端向后，使膝关节被动伸直。行走过程中，作为踝关节跖屈肌，在足跟离地蹬离动作中，腓肠肌向心性大力收缩达到高峰，峰值发生在足跟离地时，随之产生爆发性踝关节跖屈，产生有力的蹬地动作，从而将身体重心有力的向前推进。

（4）胫前肌群：胫前肌属踝关节背屈肌。行走中足跟着地时，胫前肌产生离心性收缩，以控制踝关节跖屈度，防止在足放平时出现足前步拍击地面的情况，而在足趾离地时，胫前肌再次收缩控制或减少此时踝关节的跖屈度，保证足趾在迈步相能够离开地面，使足廓清动作能够顺利完成。当发生胫前肌麻痹时，病人在足跟着地期会出现拍击地面声音，又因在摆动相不能有效背屈踝关节，而出现足下垂。为代偿足下垂，病人必须高抬腿才能够完成迈步动作。

肌电活动参数步态肌电活动参数主要为步行过程中下肢各肌肉的电活动，揭示肌肉活动与步态关系的肌肉电生理活动，是临床步态分析必不可少的环节。目前多采用表面电极记录步行时有关肌肉的电活动。表面肌电信号主要包括原始表面肌电信号和处理后的数据。处理后的数据主要包括时域参数、频域参数。时域参数主要包括平均振幅、肌电积分等；频域参数常用的有平均频率和中位频率等。

1、表面肌电原始信号作为最直接的形式可显示肌电活动的发生和静息情况，原始肌电信号的密集程度和幅度在一定程度上可反映收缩的幅度或力量，密集程度和幅度越高，表面肌电信号越强，则收缩越强。随着步态，右左侧股直肌、胫前肌、股二头肌、腓肠肌内侧的肌纤维运动单位的动作电位开始、结束，后出现一段时间的静息电位而呈现肌电的活动与静止周期性变化、右左侧同名肌肉肌电信号的密集程度和幅度基本对称并交替活动。

此外，人在自然步态中根据所测肌肉原始表面肌电信号的特征性变化可较准确区分步态周期，步态周期的着地反应期，踝关节快速跖屈0~15 ℃，踝关节跖屈本来是由胫后肌进行，但由于此时对侧足尖蹬地动作被推压，限制了胫后肌的活动，而由小腿前肌群（胫前肌等）离心收缩来拮抗。此期股二头肌收缩，使膝关节缓慢屈曲0~15 ℃，同时股直肌配合进行离心收缩，使身体的重心线由足跟逐渐前移至足趾，所以在着地反应期，股直肌、股二头肌、胫前肌的肌电活跃，腓肠肌内侧的肌电处于不活跃状态；足跟着地后接下来是全足着地、足跟离地、足趾离地，此时踝关节开始进行性背伸10~20 ℃，一直持续到足趾离地前，踝关节的背伸主要由后面腓肠肌群通过离心性或拉长性收缩来调整，以保持地面足的稳定。因此在站立中期、站立末期、摆动前期可见腓肠肌内侧的肌电活跃，股直肌、股二头肌、胫前肌的肌电处于不活跃状态；在摆动相时，踝关节进入被动跖屈至快速背伸，腓肠肌群开始停止肌电活动，主要由胫前肌向心性收缩完成，在摆动后期(最终摆动)股直肌、股二头肌配合胫前肌完成下肢的摆动，所以在最终摆动期，股直肌、股二头肌肌电活跃。在摆动相胫前肌肌电活跃，而腓肠肌内侧肌电处于不活跃状态。

总之，行走时，每一个动作的实现，都在神经系统的调节下，有关肌群协同活动才能完成正常的步态。正常青年人自然步态中，其股直肌、胫前肌、股二头肌、腓肠肌的肌电活动随步态周期呈活动与静止周期性、协调性变化，右左侧同名肌肉交替活动。在步态周期中，股直肌、股二头肌、胫前肌在站立相前期（即着地反应期）和摆动相肌电活跃，腓肠肌内侧在站立相中绝大部分时期肌电活跃。

2、处理后的数据由原始表面肌电信号通过信号处理中的全波整流、平滑和分析功能进行处理得出。

振幅：振幅变化主要反映肌肉活动时运动单位激活的数量、参与活动的运动单位类型以及其放电频率同步化程度，与不同肌肉负荷强度条件下的中枢控制功能有关。

肌电积分值：肌电积分值是对所测得表面肌电图信号进行整流平滑后单位时间内曲线下面积的总和，可以反映肌电信号随时间进行的强弱，其值的高低反映运动时参与肌肉收缩的肌纤维数目的多少和每个运动单位的放电大小。该参数主要体现肌肉在单位时间内的收缩特性。肌肉收缩时，肌电积分与肌力之间存在着线性关系。当肌肉收缩的力量增强时，参加工作的运动单位数量增多并且每个运动单位的放电增加，因此，肌电积分随之增加，反之亦然。

平均频率：平均频率表示的是过功率谱曲线重心的频率。其高低与外周运动单位动作电位的传导速度、参与活动的运动单位类型以及其同步化程度有关。另外，人体骨骼肌纤维主要有2种成分，慢肌纤维（Ⅰ型纤维）和快肌纤维（Ⅱ型纤维），即慢肌纤维则以低频电位活动为主，快肌纤维兴奋主要表现高频放电。平均频率还与骨骼肌中Ⅰ型纤维所占的比例成正相关，与Ⅱ型纤维所占的比例成负相关。

中位频率：中位频率是指骨骼肌收缩过程中肌纤维放电频率的中间值，在正常情况下人体不同部位骨骼肌之间中位频率值高低差异较大，主要受肌肉组织中的慢肌纤维（Ⅰ型纤维）和快肌纤维（Ⅱ型纤维）的组成比例的影响。

能量参数能量参数包括能量代谢参数和机械能参数。

能量代谢参数是指步行中的能量代谢，可以在步态分析过程中同时用气体分析仪测量及分析气体中含氧量的变化，以此来计算步行中的能量消耗量，用以衡量步行效率，但不能查明行走时具体的异常机制。

机械能消耗参数可以应用动能、势能及其转换技术来计算在一个步态周期中身体不同部位的能量消耗（产能及耗能），可查明行走异常时耗能高的特定部位和特定时期，有助于研究步态异常机理，选择恰当的治疗方法。

能量消耗传统上用间接热卡测量仪或生理消耗指数（PCI）测量。前者（卡路里）基于假设体内所有的能量释放反应取决于氧摄取量，是最为广泛采纳的标准。在运动中测定氧摄取量最普遍的方法是通过测定呼出气体中的氧含量。而PCI由Macgregor 提出，它通过稳态行走和安静心率的差别并被行走速度相除计算出来的。这一指数提供用走每米的心跳数来测量步态效能。PCI被推荐作为Vo2测定的一个替代，因为在亚最大运动量的条件下，心率与氧摄取量间存在着线性关系。PCI 易于计算，被广泛应用于临床和研究。

氧价（oxygen cost，OC）：指运动时人体单位体重、单位距离所消耗的氧气量，步行时耗氧量和步行距离的商（OC=VO2/meter），单位为ml/kg.m。受试者采用便携式氧分析方式，在步行时同步采集呼出的气体，进行耗氧量分析，再与步行距离相除。氧价越低，说明步行运动的能量消耗越省。自然步态的标志就是最节约能量的步行方式，任何步行训练效果的金标准就是降低氧价。

心率也被视为机体能量消耗的指标，已成为评定正常儿童和脑瘫儿童能量消耗的指标，有研究表明，以正常步态行进时，在接近最大心率之前，心率和氧耗呈线性关系。在亚极量运动时氧摄取量与心率呈线性关系，所以在运动中和恢复期的总心跳数可代表能量消耗，心率指数的任何改变都将代表氧耗的改变，因此也表示能量消耗的改变。吴克芬等用运动期间总心跳/总行走距离（THBI）作为能量效量测定的新方法，发现THBI这个新的指数可代表稳态和非稳态下步态的能量效率。它易于计算，所需设备也易于获得，装配舒适，且非创伤性。重复性统计发现THBI 与氧价有可比性，敏感度高，并优于PCI，在改变负荷时与氧价有相似曲线。

能量利用率（energy utility）：能量利用率的测定主要是通过心率、氧耗、氧损失来求得。在正常情况下，合适的步行速度可以使单位距离的能量消耗减小到最低。步行周期的运动学要求身体重心在水平和垂直方向的移动均减小到最低，即最佳能量消耗的运动。步行时，既由于身体各节段的移动而消耗动能，又可因关节韧带和肌肉的牵拉以及重心的转移而产生势能；步行时产生的势能有大约50%可以被再利用。

扩展阅读

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张宽 - 教授 - 首都医科大学生物医学工程学院