Analysis of normal gait

1. Analysis of normal gait NamyangjuReha. Hospital Dept. of Physical Therapy Lee Dong-Jin, PT

2. Gait Cycle • Walking uses a repetitious sequence of limb motion move the body forward while simultaneously maintaining stance stability.

3. Cycle Divisions

4. Floor Contact Periods • Stance 60% Initial Double Stance 10% Single Limb Support 40% Terminal Double Stance 10% • Swing 40%

5. Stride & Step

6. Stride & Step

7. Divisions of the Gait Cycle

8. 1단계 : Initial Contact(heel strike)

9. 2단계 : Loading Response(foot flat)

10. 3단계 : Mid Stance

11. 4단계 : Terminal stance(heel off)

12. 5단계 : Pre Swing(toe off)

13. 6단계 : Initial Swing(acceleration)

14. 7단계 : Mid Swing

15. 8단계 : Terminal Swing(deceleration)

16. Head, Trunk, Pelvic 운동양상

17. vertical displacement of trunk during a stride indicated by head height

18. Lateral displacement of trunk during a stride

19. Motion of the pelvis during walking

20. Head, Trunk, Pelvic 근육활동

21. Arm 의 운동양상과 근육활동

22. Arm swing during normal free walk

23. 입각기의 근육 조절 형태1. Terminal Swing(Initial Contact, heel strike) 1. Hamstring - Hamstring은 MSt말기에서 활성화 되어 TSw초기에 활동 - Hip Flex 억제 - Knee Hyper-Ext을 방지한다. - TSw후반부터는 Hamstring의 작용이 감소한다. 2. Hip Extensor ( Adductor Magnus, Gluteus Maximus) - Hamstring의 작용이 감소하면서 이들 근육이 활성화된다. - Quadriceps 가 Knee Ext을 유지하기 위해 Hamstring과 반대로 작용. - Tibialis anterior가 재활성화 되어 Ankle Dorsiflexion을 유지한다.

24. 입각기의 근육 조절 형태2. Loading Response(foot flat) 1. Hip joint - Hip Extensor( Adductor Magnus, Gluteus Maximus inferior)가 Femur에 붙어 Hip,Knee, Ext을 담당 - Hip Abductor ( Gluteus Matimus superior, Gluteus medius)는 Femur 안정성을 강화. 2. Knee Joint - Quadriceps가 Heel Rocker에 의해 시작되는 Knee jt의 Flex을 제한하여 weight bearing에 안정성을 제공한다. 3. Ankle Joint - Tibialis anterior가 LR초기에 eccentric으로 최대활동하며, weight bearing동안 충격흡수를 위하여 Knee Flex 초기에 heel rocker를 제공한다.

25. 입각기의 근육 조절 형태3. Mid Stance & Terminal Stance(heel off) 1. Soleus - 가장 먼저 활성화 되는 근육이며, Forefoot이 접촉 되었을 때 Plantarflexion시킨다. - Tibia가 Femur보다 늦게 나가게 하여 Knee를 Ext 시켜 결과적으로 Hip jt Ext시킨다. - TSt후반에 최대 작용 2. Gastrocnimius - Soleus작용 후 작용하며, 이는 Knee Flex과 연관이 있다. (2 jt근육) 3. Flexor Digitorum - Forefoot으로 체중지지 시, 지지하는 면적을 크게하며, PS시기에 작용이 끝남.

26. 유각기의 근육 조절 형태1. Pre Swing 1. Hip adductor ( Adductor longus) - Addutorlongus 는 Hip abduction 제한하기위해 활성화되며, Hip Flex시킨다. 2. Rectus femoris - PS말기에 활성화되어 Knee hyper Flex을 제한하며, Hip jt를Flex시켜 하지가 전진 되는 것을 돕는다. 3. Tibialis anterior - PS ½후에 활동적이 되며 Plantarflexion을 제한한다.

27. 유각기의 근육 조절 형태2. Initial Swing 1. Sartorius, Iliacus, Gracilis - 이들 근육이 수축하여 Femur를 전방으로 전진시킨다. 2. Biceps femoris(short head) - Knee Flex시킨다. – foot lift를 위해. 3. Tibialis anterior - PS에서 시작하여 IS까지 지속하며, Pantarflexion상태의 발을 들어올리는 역할은 한다.

28. Loading Response(foot flat) What is Loading Response

29. Why is Loading response ? • 전체 주기 중 10%에 해당하는 단계이며, • 가장 강력한 근육 작용이 일어나는 단계이다. • 다른 단계와는 달리 근육이 Eccentric work을 한다. • 1/10초 정도로 빠르게 일어난다. 이 속도는 기능적으로 매우 중요하다. • Motor Control 능력이 Poor인 사람은 이 기능을 수행할 수 없다. • Motor Control이 정상일지라도 기능적 LR능력을 잃을 수 있다. • 이렇듯 LR는 높은 수준의 motor control 능력을 필요로 한다. • 기능적으로는 충격흡수, 체중부하 안정성, 전방 전진 유지 등의 기능이 나타나는 단계이다. • 근육 활동 시 행동을 조절하려면(Motor control)Eccentric work을 해야한다.

30. Why is Loading response ? • Mobility : 움직임을 시작하거나, 특정한 목적을 위해 신체의 자세를 갖추는 능력, 관절유착, 근육약화, 통증, 협응력 상실, 심부감각 소실, 인지능력 상실 Agnosia, Apraxia등의 요인에 의해 Mobility 가 제한된다. • Stability : 특정한 환경적 상태에서 과제를 수행할 때 요구되는 능력. - 주동근과 길항근의 협력수축이 필수적이며, 이러한 자세 조절은 무의식적으로 발생한다. - eccentric contraction에 능력에 의해 Stability가 발생한다. • Conntrolled Mobility : 한쪽이 움직일 때 다른 한쪽은 안정성을 갖추는 능력. - Mst시 Knee jt안정되어 있을 때 Foot 과 Hip이 움직이는 경우.

31. What is Loading response ? Gait cycle Stance Swing Weight Acceptance Single Limb Support Initial Contact Loading Response Mid Stance Terminal Stance Pre Swing

32. What is Loading response ? • LR 의 시작 시기 - TSw마지막 부분(바닥 1cm위)부터… • LR의 기능적인 목적 - 다른 다리로 체중이 옮겨 가는 것을 조절한다. • LR시기의 수행과제 - shock absorption - preservation of progression - weight-bearing stability

33. What Happens During Loading Response ? (leg) • Hip jt : 30°Flex - Transverse : E/R 에서 I/R 된다. - Coronal : slight adduction 된다. • Knee jt : 0 ~ 10°Flex - LR 시작시에는HyperExtension에서 10°Flexion된다. • Ankle jt : Neutral ~ 10°도 P/F ~ Neutral • Subtalarjt : Eversion (Pronation) • Talarjt : Extension

34. What Happens During Loading Response ? (arm&trunk) • Contralateral leg : Pre Swing • Ipsilateral leg : Ext 에서 Felx으로 swing • Contralateral arm : Ext쪽으로 움직인다. • Trunk : Elect

35. What Happens During Loading Response ? (Vector&Torque) • Hip jt : Torque into Flexion, Adduction, I/R • Knee jt : Torque into Flexion • Ankle jt : Torque into P/F → Torque into D/F

36. Loading Response 의Neutral Vector line • Force Vector : Hip (앞), Knee , Ankle(뒤) • LR 시의 Vector line은 cranial-dorsal에서 caudal-ventral 쪽을 지나는 대각선에 위치한다. • 이때의 선은 Pelvic이나 Scapular의 Post. Elev , Ant. depr groove 방향과 거의 평행하다. • 따라서 이 두개 패턴의 groove는 LR와 관련된 근육을 촉진하는데 매우 유용한 패턴이다. Posterior Elevation Anterior Depression

37. Proposal for Facilitation of Loading Response (1) • 촉진을 위한 하지 관절의 위치 - 동측~ Hip : 30°Flex, Knee : 15°Flex, Ankle : Neutral - 반대측 ~Leg : Ext , Trunk & Head : Neutral • Approximation for Knee & Ankle - Heel이 닿아 있는 Kinematic chain 에서 실시한다. - 이는 동작에 필요한 적당한 근육 작용을 촉진할 수 있다.

38. Proposal for Facilitation of Loading Response (2) • Weight Shift(LR)를 위한 전통적 촉진방법 - 전통적인 방법은 체중부하를 촉진하기 위해, 저항과 압력을 ventral쪽에서 작용한다. - 체간의 정력 상태가 불량하고 고관절 신전 능력이 저하된 경우에는 유용한 촉진 방법이다.

39. Proposal for Facilitation of Loading Response (3) • Weight shift(LR)를 위한 방법적 제안 - 뒷 걸음이나 계단을 내려 올 때 적용하는 것처럼 저항과 압력을 dorsal쪽에서 적용한다. - Eccentric perfomance를 결합하여 적용한다. - 구두지시 : “내가 천천히 앞쪽을 밀테니, 힘에 대항하며 천천히 내려놓으세요.” - Knee & Ankle 의 Shock absorption 기능을 촉진한다. - Wedge등을 사용하여 eccentric Knee extensor의 활동을 촉진한다.

40. Standing에서 LR 촉진하기 • Contact 과 촉진 1. Right hand - starting: Iliac crest Approximation 적용 위해 - end: Greater trochanterfossa Hip Ext. Rotator 촉진 위해 2. Left hand - starting: Tibia Inner part tibia를 앞쪽으로 당긴다. - end: Tibia Int. Rotator를 촉진한다.

41. Sidelying에서 LR 촉진하기 • Contact과 촉진 1. Starting - 치료사는 Vector 방향으로 Approximation - 환자는 forefoot를 떼고 있다. 2. End - 환자는 forefoot을 벽에 댄다. - 치료사는 Pelvic을 Ant. depr시킨다. • Quadriceps, Ext. Rotator, Abductor를 촉진하기 위해 한 손을 Thigh로 옮길 수 있다.

42. Normal Gait

43. Reference • Jacquelin Perry . GAIT ANALYSIS Normal and Pathological Function, 1992 • Adler SS, Beckers D, Buck M. PNF in practice. 2nded , Springer, 2000 • David J. Magee . Orthopedic Physical Assessment. 3rded . W. B. Saunders. 1998

44. Thank You!