腦卒中偏癱患者膝過伸步態運動學特點分析

杜玲玲，夏清

腦卒中是發病率和致殘率較高的疾病，絕大多數的腦卒中幸存者會出現不同程度的下肢功能障礙[1]，其中約40%～68%的患者在步行中表現出膝過伸步態[2]。膝過伸不僅嚴重制約患者步行能力的恢復，降低患者的生存質量，長期過伸還會引起膝關節退行性改變[3]。因此評估和糾正膝過伸步態，提高患者步行能力，已成為膝過伸患者康復急需解決的問題。目前臨床上對于膝過伸步態分析主要還是以目測觀察為主，具有明顯的主觀局限性，本文依靠三維步態分析系統對膝過伸步態進行客觀定量分析，尋找異常步態的主要特點和影響步行能力的主要因素，從而為臨床康復治療提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年4月～2017年8月合肥市第二人民醫院康復醫學科住院的腦卒中偏癱患者共15例為觀察組，腦卒中診斷符合全國第四屆腦血管病學術會議制訂的腦卒中診斷標準[4]，均經顱腦CT或MRI證實；均符合膝過伸診斷標準：通過步態分析后股經關節矢狀面支撐期伸展角度超過0°則為膝過伸[5]。納入標準：初次發病，病程<2年，存在一側肢體偏癱；無需他人或輔助器具幫助下能獨立且安全行走至少10m；偏癱下肢Brunnstrom分期為III期及以上；患者本人或家屬知情同意，并簽署知情同意書。排除標準：伴有明顯認知障礙【簡易精神狀態檢查表( Minimum Mental State Examination，MMSE)<24 分】、視聽理解障礙，無法配合；伴有影響步行能力的神經系統疾病，如不自主運動、帕金森病、震顫等；伴有肌肉骨關節疾病，如關節畸形、骨折、退行性改變等；伴有嚴重心、肺、肝和腎功能不全等。其中男10例，女5例；平均年齡(52.53±12.77)歲；平均病程(11.67±8.67)個月；平均身高(167.40±8.83)cm；左側偏癱6例，右側偏癱9例；腦出血8例，腦梗塞7例。對照組：選擇年齡、性別、身高等相匹配的健康老年人15例作為正常對照組。其中男10例，女5例，平均年齡(51.20±11.87)歲，平均身高(167.33±6.89)cm。2組性別、年齡、身高差異無統計學意義，具有可比性。

1.2 方法 實驗場地為合肥市第二人民醫院康復醫學科步態實驗室；儀器設備采用Codamotion三維動作捕捉系統(Charnwood Dynamics Ltd，英國)評估受試者步態的時空參數和關節運動學參數，4臺cx1捕捉器分別位于實驗走道左右兩側，可精確采集受試者在走道內行走時所有下肢標記點的三維坐標變化。標記點為主動式紅外發光點，由驅動盒進行驅動，系統對每個標記點保持一對一識別。打開設備，連接4臺cx1捕捉器使之相互共享，建立坐標并標定Codamotion Pointer，受試者著統一短褲露出大腿以下部位，按照模版要求穿戴下肢步態套件(共26位發光點)，使用標定好的Codamotion Pointer標記體表標記點，分別為左右髂前上棘、左右股骨內外側髁、左右踝內外側髁以及空間靜態點。向受試者介紹測試過程并示范后，受試者以裸足自然行走速度通過走道數次，熟悉流程后正式開始采集，完整采集到3個以上連續周期的三維運動數據為一次成功試驗，要求至少采集6次每位受試者的成功試驗數據。

1.3 評定標準 時空參數：步長、步頻、步速、支撐相百分比；下肢關節運動學參數：髖關節、膝關節、踝關節矢狀面的關節活動范圍(ROM)、最大屈曲角度、最大伸直角度。

2 結果

對照組下肢左右側在步行中各項運動學參數差異均無統計學意義。與健側下肢比較，觀察組患者患側支撐期百分比、髖關節ROM、最大屈髖角度、膝關節ROM、最大屈膝角度、最大踝關節背屈角度均減小(均P<0.05)，最大伸膝角度和最大踝跖屈角度增加，差異有統計學意義(均P<0.05)。 與對照組左、右側均作比較，觀察組患者患側步速減慢、步長減短、步頻減小和支撐期百分比顯著延長(均P<0.05)，患側髖關節ROM、最大伸髖角度顯著減小(均P<0.05)，患側膝關節ROM、最大屈膝角度顯著減小，最大伸膝角度顯著增加(均P<0.05)；患側踝關節活動范圍、最大踝背屈角度顯著減小(均P<0.05)，患側髖關節最大屈曲角度、踝關節最大跖屈角度與對照組比較差異無統計學意義。見表1。

參數對照組(n=15)左側右側觀察組(n=15)患側健側步速(m/s)0.61±0.110.62±0.130.15±0.11b0.15±0.11步長(m)0.45±0.070.46±0.070.17±0.06b0.14±0.10步頻(steps/min)91.31±8.4689.67±9.2352.44±23.62b66.33±31.03支撐期百分比(%)56.87±3.1456.33±2.8970.72±5.93ab82.32±8.29髖關節ROM(°)34.03±4.1735.28±4.8921.62±6.67ab35.77±11.72最大屈髖(°)32.33±8.7732.39±9.2829.31±11.92a39.12±7.48最大伸髖(°)1.71±7.772.90±9.13-7.68±11.98b-3.35±14.79膝關節ROM(°)54.70±4.8356.38±6.3632.28±10.79ab43.37±8.48最大屈膝(°)58.39±6.5559.00±5.9227.83±9.65ab50.84±5.28最大伸膝(°)-3.69±5.89-2.62±5.404.44±5.00ab-7.47±7.43踝關節ROM(°)23.23±4.9323.46±2.8616.98±6.34b19.14±3.97最大踝背屈(°)11.17±4.5412.36±3.552.86±5.92ab14.42±4.07最大踝跖屈(°)12.06±3.6911.11±3.7314.11±8.78a4.72±4.31

與觀察組健側比較，aP<0.01；與對照組比較，bP<0.01

膝過伸運動學參數與步行速度的相關性分析顯示，步行速度與步頻呈正相關(P<0.05)，與支撐期百分比負相關(P<0.05)；與膝、踝關節活動范圍均有關(均P<0.05)；與髖關節活動范圍、最大屈曲角度、最大伸直角度無相關，與膝關節最大屈曲角度正相關(P<0.05)、與最大伸膝角度無關，與踝關節最大背屈角度無關，與踝關節最大跖屈角度正相關(P<0.05)。見表2。

參數均值±標準差相關系數(r)P步長(m)0.17±0.060.3040.270步頻(steps/min)52.44±23.620.819<0.01支撐期百分比(%)70.72±5.93-0.811<0.01髖關節ROM(°)21.62±6.670.4510.092最大屈髖(°)29.31±11.920.1680.550最大伸髖(°)-7.68±11.98-0.4180.121膝關節ROM(°)32.28±10.790.6140.015最大屈膝(°)27.83±9.650.6990.004最大伸膝(°)4.44±5.000.0220.939踝關節ROM(°)16.98±6.34-0.6830.005最大踝背屈(°)2.86±5.920.2540.361最大踝跖屈(°)14.11±8.780.6640.007

3 討論

膝過伸是由于腦卒中后神經肌肉功能受損，引起下肢肌群協調功能紊亂、肌張力異常，導致膝關節控制能力下降而產生的一種代償性姿勢[6]。主要表現為膝關節在支撐期過度伸展超過中立位水平，通過膝關節的向后伸展維持下肢暫時性的穩定[5]。三維步態分析系統具有客觀、準確、定量的特點，近年來被逐漸應用于偏癱步態分析中[7]，但目前針對偏癱患者膝過伸步態的評估仍以目測觀察為主，定量分析較少。本研究主要通過客觀準確的步態分析系統，尋找膝過伸的步態特點和影響步行能力的主要因素，為臨床康復提供依據。

步行周期始于一側足跟著地到該側足跟再次著地，包括支撐相(占步態循環的60%)和擺動相(占步態循環的40%)。本研究結果發現腦卒中偏癱膝過伸患者步態周期中健患側均表現出支撐期百分比延長，且健側較患側延長，故相應擺動期百分比減小，這說明膝過伸患者在步行中患側下肢缺乏足夠負重和控制能力，主要依靠健側代償來完成步行[8]。步速是反映步行能力較為敏感和準確的指標，與平衡功能、運動功能、日常生活活動能力均呈高度相關[9]。與正常對照組相比，膝過伸患者患側的步長變短，步頻減小，步行速度降低，表明腦卒中偏癱膝過伸患者的步行能力明顯降低，下肢缺乏足夠的負重能力和控制能力，這與國內外對于偏癱患者步態時空參數研究結果基本一致[10-11]。瞿曉娜等[12]研究表明偏癱步態中步速也是影響其他步態參數的重要因素之一，與步長、步頻呈正相關，與支撐相百分比負相關。而本研究結果顯示膝過伸患者步速僅與步頻和支撐期百分比相關，與步長之間相關性無顯著性意義，可能是與膝過伸患者步速較低有關。這也符合Nakamura等[13]的研究結果，即當步速較低時，步速的增加主要依靠步頻，當步速較高時，步速的增加主要依靠步長。故臨床上可通過加強腦卒中偏癱膝過伸患者下肢各關節的控制能力，提高步態穩定性，對于步速較低的患者可通過增加步頻來增加步速，當患者步速增加到一定程度，可通過增加患者步長來提高步速。

正常人步行時，雙上肢有節奏的周期性交替擺動，重心隨著身體前進左右對稱移動，髖關節、膝關節和踝關節間相互協調屈伸，互相影響。膝過伸患者常伴有膝關節屈伸肌力不協調和肌張力增高[6，14]，使患者難以控制膝關節的屈伸，只有通過膝關節過伸以增加膝后結構組織張力來暫時性穩定膝關節，故與正常對照組相比，膝過伸患者的膝關節活動范圍、最大屈曲和伸直角度差異均有顯著性意義，在步行中表現出明顯的屈曲受限和過度伸直。步速被證實是評價腦卒中偏癱患者步行能力較為可靠、準確和敏感的指標，同時具有較高的可靠性和可重復性[9，15]。本文選用步行速度來評價膝過伸患者的步行能力，通過進一步分析可知，步行能力與膝關節活動范圍和最大屈曲角度之間存在相關性，與最大伸直角度相關性無顯著意義，說明膝關節功能障礙對于步行能力的影響主要是由于屈曲受限導致，故在治療時應以改善屈膝角度為主。目前普遍認為下肢關節角度變化可用于評定偏癱水平[16]。本研究中膝過伸患者的髖、膝、踝關節活動范圍均有不同程度受限，考慮可能與中樞神經受損，分離運動不充分有關。膝關節和髖關節最大屈曲角度減小還易引起擺動期廓清障礙[17]，使步長縮短，可進一步影響患者步行速度。與正常對照組相比，膝過伸患者出現明顯伸髖受限，考慮一方面可能是由于臀大肌肌力低下，伸髖無力；另一方面可能是由于伸髖屈膝受限導致擺動延遲[18]。徐光青等[15]研究發現，伸髖受限與身體側方移動也有關，是影響偏癱患者步行能力的主要因素。但本研究在膝過伸步態中并未發現伸髖受限與步速之間存在相關性，說明在膝過伸患者中可能存在某種代償機制以減少伸髖受限對于步速的影響，比如患者在擺動前期骨盆前傾或腰椎前凸代償邁步，故尚需進一步結合骨盆和軀干的運動綜合分析。

有學者研究發現膝關節運動與踝關節活動密切相關[19]，并且發現足下垂可能是膝過伸出現的潛在影響因素[20]。本研究通過對膝過伸患者踝關節運動學分析，發現膝過伸患者存在明顯踝關節活動受限，尤其是踝背屈受限。當患者背屈肌無力，加之小腿三頭肌痙攣時，常常以足趾或者足外側接觸地面，易出現踝關節支撐相不穩[21]，通過下肢力線越過膝關節向前，使膝關節過度伸直代償來穩定下肢。雖然膝過伸患者足趾離地時跖屈角度較大，但結合臨床經驗考慮主要是由于肌張力增高導致的踝關節跖屈攣縮，而不是前腳掌用力蹬離地面導致的，缺少向前推動力，易影響脛骨和重心前移，導致步長縮短，步速減慢。并且通過進一步相關性分析發現，踝關節跖屈與步行能力存在相關性，說明減小患者跖屈角度是改善膝過伸患者步行能力的關鍵所在。

綜上所述，不僅膝關節的功能障礙會影響膝過伸患者的步行速度，髖關節、踝關節的活動障礙也是影響步行速度的主要因素，臨床上可通過步態分析后有針對性地改善相應關節的角度來提高膝過伸患者的步行能力。但因運動和力密切相關，各關節的運動主要是通過相應肌群相互協調和收縮來控制的，故還應進一步結合患者肌肉情況來綜合分析。

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