運動控制(Motor Control)理論是當前康復界討論和研究的一個新熱點，由該理論支撐衍生出來的康復治療新方法、新技術和新手段必將帶來全新的進展和實際的治療效果。從運動控制理論的角度來觀察和分析腦癱兒童的步行周期，能幫我們更好地認識步行周期和步態，從而指導我們科學地進行步行訓練和步態訓練，提高康復治療效果。
1 關于步行周期的階段劃分，目前通用的是由美國加利福尼亞州Rancho LosAmigos(RLA)醫學中心提出的RLA劃分法。一個步行周期分為支撐相(Stance Phase)和擺動相(Swing Phase)。
支撐相的功能是維持姿勢穩定和產生向前的推進力，包括5個環節：
①初始著地期(Initial Contact):足跟或足的其他部位接觸地面的瞬間，為支撐相的起點。
②支撐反應期(Loading Response):一側足跟著地后到對側下肢離地前。
③支撐中期(Mid Stance):從對側下肢離地到軀干位于支撐腿正上方。
④支撐后期(Terminal Stance):從軀干位于支撐腿正上方到對側下肢足跟著地前。
⑤擺動前期(Pre Swing):從對側足跟著地到支撐腿離地前。
擺動相的功能是使身體繼續前行進并為重新擺放肢體的位置做準備，包括3個環節：
①擺動初期(Initial Swing):從支撐腿離地到該腿擺動到最大屈曲。
②擺動中期(Mid Swing):從膝關節最大屈曲擺動到小腿跟地面垂直。
③擺動末期(Terminal Swing):與地面垂直的小腿向前擺動到該側足跟再次著地之前。
2 從運動控制角度來觀察，步行運動的完成必備三個要素，包括姿勢控制、推進、足的擺放和調適。 下面分述：
2.1姿勢控制是指機體根據任務的不同，控制身體各節段在空間的位置以達到穩定性的目的。步行中的姿勢控制主要包括以下兩個方面：
2.1.1 支撐的穩定性：包括被動穩定和主動穩定。前者由髖關節前面和膝關節后面強有力的韌帶完成，使身體在支撐中期、末期不至于發生髖關節和膝關節發生過度伸展。被動穩定機制無疑具有穩定和節能意義。踝關節卻缺乏這種機制，必須依靠相關肌肉的有力協調收縮。主動穩定主要由髖、膝、踝等關節的抗重力肌來完成，保證下肢有足夠的力量以抵抗身體重力以及足著地時地面對下肢的沖擊力，保持軀體在矢狀面上的穩定性。相關肌肉包括臀大肌、腘繩肌、股四頭肌、小腿三頭肌等。在支撐相的不同時期，這些肌肉的工作有所不同。由于臀大肌和股四頭肌的強力收縮，使得軀干在初始著地期不會由于體重和地面對下肢的撞擊而在髖關節、膝關節處發生屈曲坍塌。在支撐中期以后，身體重力線落在踝關節前方，由于小腿三頭肌的離心收縮，使得身體不致于在踝關節處發生足背屈坍塌。腦癱患兒，普遍存在上述肌肉的無力，表現為軀干前傾或臀大肌步態、屈膝或膝反張等，導致步態不穩。
步行是雙下肢的交替運動，支撐期大部分時間處于單腿負重狀態，因此單腿負重異常重要，主要由髖關節的展肌--臀中肌和臀小肌來完成，由他們來保證身體在冠狀面的穩定性。如果髖展肌乏力，就導致單腿負重能力下降，表現為臀中肌步態、步態不穩、步幅縮小。同時，合適的頸干角提供良好的杠桿使得髖展肌發揮應有作用。痙攣型腦癱患兒，由于內收肌痙攣、負重過少等原因導致頸干角增大、髖外翻，髖展肌的力臂縮短，加上臀中肌無力，導致單腿負重能力明顯下降、步態不穩。因此，髖伸肌、髖展肌、膝伸肌、小腿三頭肌等肌肉的肌力訓練以及保持良好的頸干角，是步態穩定的必備條件。
2.1.2減震：步行中地面對機體的沖擊力非常大，一般速度步行時在站立中期地面對足底的沖擊力約是體重的1.2倍，而股骨頭受到的沖力可達體重的2.5倍。正是由于減震機制吸收了巨大的沖擊力從而使身體在步行中保持平衡，并且使關節肌肉避免機械性損傷。在這一機制中，在初始著地期膝關節、髖關節屈曲起到了非同尋常的減震作用。同時，首次著地期、支撐反應期脛前肌的離心收縮，使中足和前足落地減速，以緩沖足撞擊地面時的跖屈。腦癱患兒常常出現膝反張，因此不利于減震而導致步態不穩。各型腦癱患兒由于存在脛前肌的控制障礙，因此在初始著地和支撐反應期時缺乏踝關節的減震而出現落地時足底拍擊地面的啪啪聲。
近年來，“核心穩定性”在腦癱康復的重要性越開越受到重視，并運用于康復實踐中。核心，指的是機體的核心部位，包括肩關節以下髖關節以上包括骨盆在內的區域。核心為四肢和頭頸的穩定和活動提供了堅實的平臺。核心穩定性是腦癱患兒步行所必備的，核心肌群的控制訓練，包括肌力、肌耐力、協調性等訓練，對于腦癱兒童的步行非常有益和重要。
2.2 推進是指在步行中身體朝著目標方向前進。在推進過程中，最主要的動力學機制包括以下幾個方面：
2.2.1 蹬離。是指在支撐相的擺動前期中，小腿三頭肌的強力收縮使踝關節發生快速有力的跖屈，將身體推向前方。根據Gottschall和Kram的研究，這一過程中消耗的能量占行走時的大約一半。如果小腿三頭肌力弱，會導致步幅減小、步速減慢。在蹬離過程中，髖伸肌（腘繩肌、臀大肌）和膝伸肌（股四頭肌）也起著協同作用，將蹬離的力通過下肢傳到軀干。在慢速行走時，沒有明顯的蹬離動作。也有作者認為，在自由的兩足交互行走中沒有蹬離這一機制。
2.2.2體重的動量。從支撐中期后段開始，體重的重力線逐漸移動到踝關節前方，從而產生了向前的推力，使身體加速前進。Farley和Ferris的研究證實，身體重心在矢狀面上一定幅度的上下波動是必要的，有利于機械能轉移。有作者認為，這是最主要的推進機制。
2.2.3 對側下肢的擺動。始于單側支撐的開始，亦即支撐中期，髖關節從過伸展位迅速屈曲到30度，將大腿拉向前方。髖屈肌是責任肌，其中，髂腰肌起主要作用，縫匠肌、股薄肌、長收肌起輔助作用。股直肌在髖屈曲的起始可能起作用。腦癱患兒由于髖屈肌力弱，或是由于拮抗肌的痙攣等原因，導致屈髖無力，因此步行中向前的推進力不足，導致步幅減小、步速減慢。上述肌肉的肌力訓練對腦癱患兒很有必要。
2.3調適和足的擺放：發生在擺動相。身體行進的目標除了達到個體的目的外，還要根據周圍環境的情況而作適當調整、擺放肢體（主要是下肢）的位置，這就是所謂步行中的調適。在一般行走時，人體利用了“鐘擺機制”，消耗能量少。步行過快或過慢，能耗都會增加。根據任務的不同，人體要調整步幅、步頻、足廓清的程度等。慢速行走時，支撐相延長，快速行走時，支撐相縮短。跑步時，雙支撐相消失。如果地面有障礙物，髖、膝的屈曲、足的背屈要增大，此時髖屈肌（髂腰肌、縫匠肌、股薄肌、長收肌等）、膝屈肌（股二頭肌短頭、縫匠肌、股薄肌）和足背屈肌（脛前肌）活動增強。如果需要增大步幅，則髖屈肌、膝伸肌、支撐腿的跖屈肌的活動加大。不管步幅大小，在擺動相末期，腘繩肌會發生主動收縮以減緩大腿（發生在髖關節）和小腿（發生在膝關節）的過分向前，為足的著地作準備。
3 運動控制原理：目前，關于神經系統在組織運動的過程中如何進行調控，尚存在分歧。現簡述幾個主要的學說、理論。
3.1 中樞模式發生器（CentralPattern Generator,CPG）:Sherrington發現在腦干水平離
斷的脊髓貓可以完成基本的行走模式，Brown發現在脊髓T12水平離斷的貓，其后肢仍可以進行邁步運動。大量研究證實脊髓中存在著步行中樞模式發生器。步行首先就是基于這種CPG控制下的節律性運動模式，在一定環境下不需要意識參與和感覺的輸入。故有作者認為，對于小嬰兒的邁步反射不應抑制，而是進行引導，有利于日后的步行發育。
3.2 階梯運動控制學說(hierarchical controltheory)： Arnold Gesell提出，正常動作發展源自中樞神經系統的逐漸皮層化(corticalization)。皮層化使高級控制中心具有控制低級反射的扼力，這就是有關動作發展的神經成熟理論。Bobath在此基礎上提出了神經發育理論（neurodevelopmental theory，NDT)，認為中樞神經系統損傷會使正常情況下受控制的下位中樞開始活動，從而引發不正常的姿勢和異常的動作方式。Bobath神經易化技術就是通過控制不正常的姿勢與運動模式來促進正常的運動模式，并依據正常的運動發育順序進行訓練。但該理論與技術有不足之處，①正常情況下，并非所有反射都受高級中樞控制，如成年人具有低級反射動作。②動作的發展并非完全依照固定順序進行。如頭控和軀干的穩定在一定發育階段互相重疊，軀干的穩定控制可以促進頭的控制。③忽視患者的主動參與意識。
3.3 反射運動控制學說(reflex model of motor control)：該理論認為，反射是一切運動的基礎，神經系統通過整合一連串的反射來協調復雜的動作。在進行運動療法時，利用感覺刺激來誘發目標反射，控制非目標反射。如，通過感覺刺激來降低痙攣，或通過撫摸式輕拍增強牽張反射來誘發動作。該學說有不足之處，如，即使缺乏感覺刺激仍可有動作產生；在動作執行前，中樞神經可修正即將執行的動作，這就是前瞻性或預期性的運動控制，如人體站立位拉手柄時，首先激活的不是肱二頭肌而是小腿三頭肌，后者的收縮維持身體的穩定，然后才是肱二頭肌收縮使肘屈曲、完成拉手柄的目標動作。
3.4 多系統理論(multiple systems theory )：該理論認為，運動發育處于一個大體系中，其中包含很多對運動發育有影響的因素，他們相互交叉作用，共同決定了運動發育的模式及結果，主要因素歸結為：機體、環境和任務。不同環境下的個體，其運動發育水平也有異。Fleuren報道，荷蘭嬰兒運動發育水平明顯低于加拿大嬰兒運動發育水平，分析其原因發現與較少采取俯臥位撫養方式有關。魯利群等通過研究暴露于不同環境中的缺血缺氧性腦損傷SD大鼠表明，貧瘠環境、標準環境和豐富環境中的大鼠，其感覺運動和學習記憶能力依次提高。因此，康復訓練中應根據機體的發育與障礙情況，針對性設計一定的訓練環境與場景，制定任務導向性、目標導向性的功能性活動訓練方案，讓患兒主動參與，反復訓練，最終應用于實際生活中。步行訓練時，應根據患兒的步行能力設計不同的訓練場景，如在室內平地、斜坡、軟地面、臺階、獨木橋上行走或跨越障礙物、搬運物品等，最終應把患兒的步行能力轉移到實際生活中。同時該理論非常重視感覺系統在運動控制中的作用，包括視聽覺、觸覺、本體感覺等，因此康復訓練中應注意感覺運動訓練。
步行是人類獨立的一個重要特征之一，步行對于生活剛起步的腦癱兒童來講具有特別重要的意義。步行能力為他（她）們未來的獨立生活插上了自由的翅膀。對具有步行潛力的腦癱兒童，要制定長遠的康復目標，根據神經發育學、運動控制原理，實施基于循癥醫學的綜合康復治療手段，借助現代科技，幫助腦癱兒童盡可能獲得步行能力，獲得盡可能好的步行能力。
