腦癱青少年跨越障礙物的步態研究綜述①

隋連香 李世明 康學嬌 胡曉娜

(1.魯東大學體育學院 山東煙臺 264039； 2.魯東大學科學技術處 山東煙臺 264039； 3.即墨市第二十八中學 山東青島 266200)

提起腦癱，這是一個沉重的話題，步態又是一個人人皆知的行走過程，對腦癱人群的步態研究也是目前的熱點，但是對于在行走過程中遇到障礙物的情形，目前的研究比較少，腦癱是由于自受孕開始至嬰兒期非進行性腦損傷和發育缺陷所致的綜合征，由于表現出的步態異常，直接影響到日常的生活質量。步態是指人體步行時的姿態，是人體通過髖、膝、踝、足趾的一系列連續活動，使身體沿著一定方向移動的過程，正常步態具有穩定性、周期性、節律性、方向性、協調性，以及個體差異性，然而當人們存在疾病時，以上的步態特征將有明顯改變，本文擬采用實驗的方法分析腦癱青少年在跨越不同高度障礙物時的表現，分析其異常的原因，制定行之有效的訓練方法，幫助腦癱青少年盡可能的恢復其基本的行走功能，提高生活自理能力。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以8名腦癱患者為對象，在實驗前告知其實驗目的及過程，在獲得其同意的情況下進行試驗，受試者均為輔助學校的腦癱青少年，年齡為（15.95±5.19）歲，身高為（162.34±10.82）cm，體重為（44.29±7.24）kg，腿長（80±12）cm，這8名學生存在不同程度的智力和肢體障礙，屬于輕度和中度腦癱。

1.2 研究方法

本實驗以8名腦癱青少年為研究對象，使用4臺常速攝像機從不同角度拍攝人體的實驗行走過程，并使用2臺三維測力臺采集足—地接觸力數據，分別針對不同的障礙物高度和行進速度，完成對每個研究對象的數據測量工作，運用SIMI運動解析軟件對錄像進行打點解析，運用JE-TB0810八通道肌電采集系統，在受試者下肢主要肌肉點安裝marker對采集到的數據利用肌電信號分析軟件進行分析；分析了行走過程中和跨越障礙物時下肢各環節及各關節步態的運動學和動力學特征及其變化規律，采用SPSS統計軟件和Excel對實驗數據進行了統計分析，并作為本課題的研究依據。

2 目前的研究現狀

國外很早就對步態進行了大量的研究，國內則從1982年戴克戎等人開始接觸步態并進行研究。對正常步態的研究比較多，張瑞紅等對多個健康人在上下坡、上下樓梯、平地行走等狀態下的測試表明，各路況下人體步態差異很大，各關節所提供的力矩也各不相同。對一些特殊步態的研究也比較多，馮玉蓉等對老年女性正常行走與跨越不同高度障礙物足底壓力特征比較研究發現動作方式是影響壓力重心軌跡變化的主要原因。趙星對老年人跨越障礙動作控制能力的研究發現，老年人在跨越障礙時雙足之間支撐面較小，領先足落點距障礙較近可能是發生磕絆造成跌倒的原因。王衛強和王衛平在偏癱步態的研究進展中發現，患者由于中樞神經系統的調節功能產生障礙，患者走路時下肢伸肌及外展肌群的肌張力增高，膝關節不能協調的屈曲和踝關節背曲，容易出現異常步態等。Bell等對8例腦癱青少年進行平均4.4年的步態分析，研究腦癱青少年步態在沒有手術干預下的自然進展，與經過手術干預的腦癱青少年相比，其行走功能下降。本文力求在以上的研究基礎上對腦癱青少年跨越不同高度的障礙物進行分析研究。

3 研究的主要內容

研究內容為不同類型腦癱青少年跨越兩個不同高度的障礙物時步態特征的運動學分析。通過調查以及查閱相關文獻發現，腦性癱瘓患兒不能保持正確站立和行走姿勢，降低了其平衡功能和運動能力。因其下肢伸肌肌力減退，其拮抗肌肌張力增高及關節角度異常，腦癱患兒步行時可見邁步困難，為保持身體平衡必須及時地用雙足支撐，待調整身體重心平衡后再邁出下一單步。與同齡正常兒童相比，腦癱患兒步長縮短，腦癱患兒為保持身體平衡在步態周期中會相應增加雙足支撐期的時間比例。因此在遇到障礙物時，腦癱青少年的行走能力會更低，我們預期先測量每名腦癱青少年的腿長，根據各自的腿長比例設定了兩種高度，觀察受試者在跨越障礙物的整個過程中的步態特征。

3.1 腦癱青少年跨越障礙物的運動學參數

運動學是研究步行時肢體運動時間和空間變化規律的科學方法，主要包括：步行整體時間與空間測定和肢體節段性運動方向測定，主要圍繞影響在行走與遇到障礙物時步態的因素的測量，來進行運動學分析，獲取以下參數。

（1）時間參數：支撐時相、擺動時相。

（2）空間參數：步長、步頻、步速、步寬、步向角、軀干傾角的變化等。

（3）時空參數：髖、膝、踝關節在行走及跨越障礙物過程中角度變化，各關節的角度-時間曲線，重心在行走過程中的變化等。

3.2 腦癱青少年跨越障礙物的動力學參數

動力學分析是對步行時作用力、反作用力強度、方向和時間的研究方法。主要從受力—時間曲線、受力曲線的極值或峰值、矢量圖、拋物線曲線回歸分析法、功率譜分析幾個方面進行研究。每個單步腳—地接觸時垂直、前后、左右方向的反作用力；根據反作用力計算出髖、膝、踝關節力矩。

3.3 腦癱青少年跨越障礙物的肌電學參數

肌電測試已成為運動生物力學研究的一個重要手段。運用表面肌電儀測得肌肉的電信號，進而進行單一頻譜分析、平均化數據分析，測量并記錄腦癱青少年跨越障礙物時的肌電，通過對不同肌肉在運動過程中所表現出來的時域、頻域上的不同特征的分析，可以了解他們在跨越障礙物時不同部位的肌肉參與活動的強度，參與工作的時間順序及相互協作關系，為運動技術分析提供依據。

4 研究結果與建議

腦癱青少年在跨越障礙物時不能控制下肢的某些肌群，因此越過障礙物時緩沖動作不明顯甚至沒有，習慣于將領先腿在跨越障礙物時盡可能的抬的很高且步長較大，障礙物越高，這個情況越明顯，當擺動腿越過障礙物要落下時，緩沖動作可以大大減緩沖擊力，避免人體的損傷，腦癱青少年面對障礙物，自身感覺到有一定的困難和恐懼感，因此表現出的動作比較夸張，髖、膝關節角度變化明顯，落地時足與地面的夾角減小，用整個腳底著地甚至是腳后跟先著地用。通過三維測力研究發現，腦癱青少年跨越障礙物時初始著地時的沖擊力較大，壓力中心點由足部中心往前移，左右足壓力分布差異較大。目前國內對腦癱青少年步態研究是一個空白，本文旨在對腦癱青少年跨越兩種不同高度障礙時的步態特征進行比較，并分析隨跨越高度增加足底壓力與各關節角度變化的情況，為進一步研究異常步態行為方式提供參考依據并可以填補這方面的空缺，為腦癱青少年制定行之有效的訓練方式提供依據。

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[8] 馮玉蓉,張翠,馮遵鵬.老年女性正常行走與跨越不同高度障礙物足底壓力特征比較研究[J].北京體育大學學報,2010.

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