三維步態(tài)分析對腦癱患兒下肢運動功能的評價

黃一琳 陳龍偉

（1.陜西省人民醫(yī)院康復醫(yī)學科，陜西 西安 710068；2.西安交通大學生命學院生物醫(yī)學工程研究所，陜西 西安 710049）

腦癱（cerebral palsy，CP）是指一組持續(xù)存在的導致活動受限的運動和姿勢發(fā)育障礙癥候群，這種癥候群是由于發(fā)育中的胎兒或嬰兒腦部受到非進行性損傷而引起的。CP 根據(jù)肢體障礙情況分為單肢癱、偏癱、三肢癱、四肢癱、截癱和雙癱，其中以偏癱及雙癱最為常見；根據(jù)運動障礙的性質(zhì)分為痙攣型、共濟失調(diào)型、手足徐動型和混合型，每一類CP表現(xiàn)的運動異常不盡相同，但運動行為的異常是CP的核心特征。

三維步態(tài)分析是利用三維運動捕捉系統(tǒng)、測力臺系統(tǒng)以及表面肌電采集與分析系統(tǒng)等設(shè)備對步態(tài)的時－空、運動學、動力學及肌電參數(shù)進行的全方位的采集與分析。三維步態(tài)分析結(jié)果具有客觀性和準確性的特點，被公認為是步態(tài)分析的黃金標準，已越來越廣泛地應用于臨床診斷、療效評定、機理研究等。步行能力評價是CP 患兒康復綜合評價的重要部分，但目前CP步行能力評價主要是靠醫(yī)師的主觀評估，這在一定程度上制約了康復評價標準化的發(fā)展。本研究采用三維步態(tài)分析來定量評價CP患兒神經(jīng)發(fā)育療法（neurodevelopmental treatment，NDT）的療效，為CP患兒下肢功能的量化評定提供建議。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 26例CP患兒均來源于陜西省人民醫(yī)院及陜西省康復醫(yī)院。CP 患兒的篩選標準為：①符合腦性癱瘓的診斷標準［1］。②年齡4～6歲。③18個月內(nèi)無外科手術(shù)，6個月內(nèi)無注射肉毒素。④無需輔具幫助可單獨行走10m 以上。⑤能充分配合步態(tài)測試的完成［2～8］。CP患兒分為偏癱組15例和雙癱組11例。偏癱組患兒平均年齡（5.0±0.82）歲，平均身高（1.10±0.18）m，平均體重（15.8±5.23）kg；雙癱組患兒平均年齡（4.8±0.78）歲，平均身高（1.06±0.21）m，平均體重（14.3±3.68）kg。康復醫(yī)師對CP患兒進行康復評定，根據(jù)評定結(jié)果制定康復治療目標及NDT 治療方案，由治療師組織實施康復治療。每次治療50min，每周5次，共12周。

1.2 測試儀器 本研究使用三維步態(tài)采集與分析系統(tǒng)對CP 患兒的步態(tài)數(shù)據(jù)進行采集。該系統(tǒng)由OPTOTRAK 三維運動捕捉系統(tǒng)（OPTOTRAK 3020，Northern Digital Inc）和BERTEC 測力臺（FP4060－10，BERTEC Corporation）組成。采集軟件為First－Priciples，數(shù)據(jù)分析軟件為Visual3D。

1.3 測試方法 受試者康復期12 周前后進行兩次測試。每次測試時，受試者穿T 恤和短褲，光腳無輔具進行步態(tài)測試。下肢測試模型采用海倫海因斯標記點設(shè)置方法（Helen Hayes Marker Set）。標記點共計16個，分別是兩側(cè)下肢的股骨大轉(zhuǎn)子，內(nèi)、外側(cè)膝，內(nèi)、外側(cè)踝，足跟，足部最寬處和髂前上脊［2，4，8］。測試方式為聽到信號后，被試者用正常步速在指定區(qū)域向前行進5～6步。測試前練習3～5次后，采集有效測試6 次。

1.4 步態(tài)分析參數(shù) 包括時空參數(shù)和運動學參數(shù)。時－空參數(shù)包括步長、跨步長、步速、步態(tài)周期時間和雙支撐時間；運動學參數(shù)包括髖、膝、踝關(guān)節(jié)的最大角度和關(guān)節(jié)活動度。由于大部分CP患兒步行過程中足部與地面接觸存在異常，為了研究的便利，CP 患兒步態(tài)周期被定義為患側(cè)足或足的一部分連續(xù)兩次接觸地面的時間間隔（雙癱患兒可取任意一側(cè)）。為了獲取穩(wěn)態(tài)步行中各參數(shù)的數(shù)據(jù)，將包含起步和止步過程的步態(tài)周期數(shù)據(jù)在分析時刪除。在分析時－空參數(shù)中的跨步長和運動學參數(shù)時，偏癱組選取患側(cè)下肢步態(tài)數(shù)據(jù)、雙癱組取任意一側(cè)下肢步態(tài)數(shù)據(jù)。

1.5 統(tǒng)計學分析 使用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，采用獨立樣本均數(shù)t檢驗比較CP 患兒康復期12周前后兩次測試之間的時－空參數(shù)和運動學參數(shù)的差異，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的時空參數(shù)比較除步長參數(shù)外，偏癱組和雙癱組CP 患兒康復12 周前、后兩次步態(tài)測試的時－空參數(shù)均值間均存在顯著性差異（均P＜0.05），見表1。

表1 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的時－空參數(shù)比較（）Table 1 The comparison of temporal－spatial parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

表1 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的時－空參數(shù)比較（）Table 1 The comparison of temporal－spatial parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

注：與治療前比較，①P＜0.05

2.2 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的運動學參數(shù)比較偏癱組和雙癱組CP患兒康復12周前、后兩次步態(tài)測試的運動學參數(shù)均值間均存在顯著性差異（P＜0.05）；雙癱患兒康復前、后步態(tài)的運動學參數(shù)之間，除髖關(guān)節(jié)屈曲最大角度、踝關(guān)節(jié)背屈最大角度和跖屈最大角度外，其他各參數(shù)均值之間均存在顯著性差異（均P＜0.05），見表2。

表2 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的運動學參數(shù)比較（）Table 2 The comparison of kinematic parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

表2 兩組CP患兒康復前、后步態(tài)的運動學參數(shù)比較（）Table 2 The comparison of kinematic parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

注：與治療前比較，①P＜0.05

3 討論

CP患兒在長期病理反射刺激的條件下，對尚未正常建立的反射和運動模式形成遺忘，從而形成病理性的姿勢和運動。NDT 是目前國內(nèi)外公認治療CP的主要方法［9，10］。該方法的基本原理是利用反射抑制肢位，抑制異常姿勢和運動，促進正常的運動感覺和運動模式。該方法主要是通過誘導刺激，強化突觸傳遞功能，并利用反饋調(diào)節(jié)作用和反復刺激強化，在中樞建立投射和不斷促進皮層內(nèi)運動代表區(qū)神經(jīng)核團的形成和完善，使之誘導出正常的運動模式，達到治療效果［11，12］。

本研究對兩組CP 患兒步態(tài)的時－空參數(shù)和運動學參數(shù)進行了采集。結(jié)果顯示，偏癱組的跨步長、步長、步速的均值分別為0.70、0.47和0.45m／s，略低于部分研究結(jié)果。雙支撐時間為0.25s，與Romkes等人的研究結(jié)果相近［13，14］；雙癱組的跨步長、步長、步速的均值分別為0.73、0.40和0.48m／s，與Hayek等人的研究結(jié)果相近，但步長和步速略低于其他的研究結(jié)果［15，16］。得到不一致的結(jié)果可能與測試的條件不同，以及受試者人種與損傷狀況之間的差異有關(guān)。運動學參數(shù)方面，偏癱組膝關(guān)節(jié)屈曲最大角度略低于Romkes的研究結(jié)果，其他運動學參數(shù)均與部分研究結(jié)果相近［10～12］；雙癱組的步態(tài)運動學參數(shù)與部分相關(guān)研究結(jié)果相近［15，16］。

步行能力的評定是CP患兒綜合評價中至關(guān)重要的一部分，而且步行功能是患兒通過康復過程可實現(xiàn)程度較高的功能，一直是研究人員關(guān)注的重要領(lǐng)域。目前CP患兒康復中的下肢運動功能評定多采用量表評定的方法，如粗大運動功能測試量表（GMFM）等。這一類方法的優(yōu)勢在于簡便易行，但最大的弊端在于操作過程中主觀性較強，不同的醫(yī)師在評價過程中得到的結(jié)果不盡相同。這在一定程度上對患者治療的時機、療效的評價都有一定的影響。三維步態(tài)分析應用于CP方面的研究有十幾年的歷史，其客觀和量化的特點彌補了臨床CP功能評定過程中主觀性強的缺點，有利于評定標準的制定和實施。DELUCA 等報道，三維步態(tài)分析與評估可以改變有經(jīng)驗醫(yī)師制訂的52%的治療方案［5］。Morais等人對38例接受矯形手術(shù)的CP患兒手術(shù)前后的三維步態(tài)數(shù)據(jù)進行了對比，得出接受治療的患兒步態(tài)有積極的變化，而沒有接受治療的患兒步態(tài)沒有明顯改善［17］。Broeck C 等人對16個雙癱的CP患兒進行了為期6周的康復訓練，在訓練前、后進行了三維步態(tài)分析和GMFM－88量表測試，結(jié)果顯示，康復訓練后，CP 患兒的GMFM－88 量表測試的步行、跑和跳的參數(shù)顯著提高（P＜0.05），步態(tài)參數(shù)中髖關(guān)節(jié)伸展、步長、跨步長、踝關(guān)節(jié)力量和髖關(guān)節(jié)運動參數(shù)均有顯著性改變（P＜0.01）［18］。

本研究使用三維步態(tài)采集與分析對15個偏癱患兒和11 個雙癱患兒進行了康復前、后的兩次測試。結(jié)果顯示，偏癱和雙癱患兒兩次測試步態(tài)的時－空和運動學參數(shù)之間大部分參數(shù)均有顯著性差異（P ＜0.05）。經(jīng)過與正常兒童步態(tài)參數(shù)對比［2，13］，發(fā)現(xiàn)康復治療后CP患兒的步態(tài)參數(shù)結(jié)果優(yōu)于康復治療前，即經(jīng)過12周的NDT 治療，偏癱患兒和雙癱患兒的下肢運動功能均有一定程度的提高，說明三維步態(tài)分析可以量化評定NDT 的治療效果。

4 結(jié)論

三維步態(tài)分析在腦癱康復患兒中的應用，為評定患兒下肢運動功能及步行能力提供了客觀、準確的量化方法，可為制定、調(diào)整康復治療目標及方案提供客觀依據(jù)。

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