腦卒中偏癱患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)的運動學(xué)特征觀察

喬蕾，蒙元孟，倪衛(wèi)東，皇甫良，王少白，王晨

腦卒中具有高發(fā)病率、高致殘率的特點，多數(shù)腦卒中患者會表現(xiàn)為不同程度的下肢功能障礙[1]，其中以異常的偏癱步態(tài)最為常見。腦卒中患者異常步行模式的出現(xiàn)，不僅嚴重制約其步行能力的恢復(fù)，也嚴重影響了患者的生存質(zhì)量[2]。以往的研究大多著重于偏癱患側(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的檢測和訓(xùn)練，對于健側(cè)膝關(guān)節(jié)的檢測和評估較少。目前，國內(nèi)外研究常采用三維步態(tài)分析系統(tǒng)進行評估[3-6]。但多數(shù)僅局限于一個自由度和單個軸向的觀察，因而得出的結(jié)論也有一定的差異和局限性[4]。而Opti-Knee運動功能參數(shù)檢測儀是一種不限制軀體自由運動的檢測方法。它可以在沒有任何機械限制的條件下進行檢測，對膝關(guān)節(jié)運動進行多自由度、多軸向的觀察。因此，本研究旨在運用Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀對腦卒中偏癱患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)各方向運動進行實時檢測分析，并比較其與正常人群步態(tài)時膝關(guān)節(jié)運動的差異，為下一步的康復(fù)訓(xùn)練提供臨床依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2016年2月～2017年8月期間在上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院康復(fù)科病房的符合納入標(biāo)準的腦卒中偏癱患者60例作為觀察組，選擇來自上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院職工及其家屬中與觀察組患者年齡、身高、體重相匹配的正常人60例作為對照組。納入標(biāo)準：觀察組：符合2014中國急性缺血性腦卒中的診治指南，經(jīng)CT或MRI確診，診斷為腦血管病患者[7]；年齡30～80周歲；病程≥3個月，初次發(fā)病；均有肉眼可見的偏癱步態(tài)，Holden步行功能≥2級；可獨立步行10m以上且Brunnstrom分期為4～5期；適應(yīng)運動平板步行；自愿簽署知情同意書。對照組：身體健康能自然行走；無下肢肌肉、骨骼、關(guān)節(jié)疾病，無神經(jīng)系統(tǒng)疾病及嚴重心肺疾病，下肢和足部各關(guān)節(jié)活動正常；年齡30～80周歲；自愿簽署知情同意書。排除標(biāo)準：觀察組：生命體征不穩(wěn)定、嚴重心肺疾病者、認知功能嚴重障礙者；檢測時突發(fā)二次卒中或其他重大疾病；檢測時出現(xiàn)血壓、心率、呼吸明顯變化者(較基礎(chǔ)值改變20%或患者不能耐受)；中途自動放棄者；健側(cè)下肢存在引起行走障礙的疾病(骨性關(guān)節(jié)炎等)。對照組：下肢骨骼、肌肉疾病患者、神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及心腦血管疾病患者；心理和精神異常者、孕期和哺乳期婦女；病理步態(tài)者；伴其他膝關(guān)節(jié)疼痛、疾病可能禁忌運動練習(xí)者；中途自動放棄者。2組受試者一般資料組間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，見表1。本研究經(jīng)過上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院倫理委員會審查并接受其監(jiān)督，倫理批件號為NO.201603。參與本研究的受試者均簽署知情同意書。

1.2 方法 采用Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀(型號：YD-OK-694-DSP18)及其配套運動平板(型號：KF-205D)，標(biāo)記綁縛組件。所有入選患者接受Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀對卒中偏癱步態(tài)患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)在步行時的運動捕捉，分析健側(cè)膝關(guān)節(jié)在步行中6個自由度的關(guān)節(jié)運動(見圖1)，其中健側(cè)膝關(guān)節(jié)6自由度分別為屈曲/伸展、外翻/內(nèi)翻、內(nèi)旋/外旋、前后位移、內(nèi)外位移和上下位移。Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀由2名專用工程師參與數(shù)據(jù)采集和分析。實驗過程：按要求擺放好Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀和相關(guān)設(shè)備。入選患者站立在運動平板上，充分暴露健側(cè)下肢。①剛體綁縛：將脛骨和股骨縛具分別綁縛在受試者健側(cè)的小腿和大腿上(脛骨和股骨的綁縛位置，一般是肢體靠近膝關(guān)節(jié)三分之一處)，調(diào)整合適的綁縛牢固性，將脛骨剛體和股骨剛體分別固定在脛骨縛具和股骨縛具上(見圖2)；②骨性特征點標(biāo)定：觸摸健側(cè)下肢上的9個個體化特征骨性標(biāo)記點(見圖3)，將追蹤探針放置在骨性標(biāo)記點處(見圖4)，標(biāo)定時避免遮擋標(biāo)定器上任何反光標(biāo)記,以防止信號丟失；③熱身運動：在步態(tài)測試前，受試者應(yīng)在跑步機上選擇適宜的步速(步速設(shè)定為0.8km/h)進行數(shù)分鐘的熱身，以便受試者在步態(tài)測試中以平常姿態(tài)行走，還原受試者的真實步態(tài)；④步態(tài)數(shù)據(jù)采集：測試軟件中默認采集時間為15s，點擊采集按鈕，軟件會自動采集受試者15s的步態(tài)數(shù)據(jù)。角度精度允差≤±2°，位移精度允差≤±2mm。

1.3 評定標(biāo)準 檢測腦卒中患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)及對照組膝關(guān)節(jié)的6個自由度屈曲為+，伸展為-；支撐相最大伸角，擺動期最大屈角。指標(biāo)評定時間點為入組后48h內(nèi)。關(guān)節(jié)角度的定義：本研究中，在受試者膝關(guān)節(jié)周圍綁縛剛體，并依據(jù)關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu)特征點進行標(biāo)記，然后建立特異性的向量關(guān)系，在計算機上建立膝關(guān)節(jié)的股骨-髕骨-脛骨結(jié)構(gòu)關(guān)系，最后形成膝關(guān)節(jié)的解剖模擬圖。膝關(guān)節(jié)在活動時，通過捕捉體表的標(biāo)記點移動，計算機實時記錄體表標(biāo)記點位移和角度變化，計算獲得膝關(guān)節(jié)的運動情況，并實時獲得6個自由度的關(guān)節(jié)運動圖線，即屈曲/伸展、外翻/內(nèi)翻、內(nèi)旋/外旋的角度數(shù)據(jù)和前后位移、內(nèi)外位移和上下位移的運動數(shù)據(jù)圖線。

表1 2組治療前一般資料比較

2 結(jié)果

觀察組患者的健側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸、內(nèi)外旋、內(nèi)外翻的活動范圍均較對照組顯著減少(P<0.01，0.05)，但在前后位移、上下位移和內(nèi)外位移活動范圍的比較中，2組比較差異均無顯著變化。觀察組患者最大伸角、最大屈角與對照組比較均顯著減少(P<0.05，0.01)。見表2。

3 討論

本研究結(jié)果證實：觀察組患者的健側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸、內(nèi)外旋、內(nèi)外翻、最大伸角和最大屈角的活動范圍均顯著減少。但在前后位移、上下位移和內(nèi)外位移活動范圍的比較中，2組比較差異均無顯著變化。

既往有關(guān)腦卒中偏癱患者步態(tài)功能的評估，都側(cè)重于其患側(cè)下肢功能的評定，尤其是患側(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的功能評定。而較少關(guān)注其“健側(cè)膝”的運動情況。膝關(guān)節(jié)是一個屈戍關(guān)節(jié)，在屈膝時也能做輕度的滑動和旋轉(zhuǎn)[8-9]。其主要功能為負重、傳遞載荷，并為下肢小腿的運動提供動能[10]。因此，本研究的目的是在異常的偏癱步態(tài)的運動中，去觀察捕捉“健側(cè)膝”的運動，與正常步態(tài)中真正的健側(cè)膝的運動作對比，了解卒中偏癱步態(tài)患者的“健側(cè)膝”存在哪些異常運動。

3.1 健側(cè)膝屈伸角、內(nèi)外旋、內(nèi)外翻及位移的活動范圍變化 國內(nèi)學(xué)者王衛(wèi)強等[11]對偏癱患者健側(cè)下肢與正常人雙下肢進行了運動學(xué)比較, 發(fā)現(xiàn)腦卒中患者健側(cè)下肢與正常人雙下肢在時間參數(shù)、空間參數(shù)等方面均有顯著性差異, 分析造成這種差異的原因是存在健肢對患肢的功能性代償作用。而本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：觀察組和對照組比較，其健側(cè)膝的屈伸角、內(nèi)外旋、內(nèi)外翻的活動范圍均顯著小于對照組。其原因可能是：偏癱步態(tài)下健側(cè)下肢支撐期患側(cè)下肢擺動期時，由于患側(cè)下肢伸肌及外展肌群的肌張力增高, 導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不能協(xié)調(diào)地屈曲, 同時踝關(guān)節(jié)背屈受限及足下垂，無法使足充分離地，通常用患側(cè)下肢向外側(cè)劃圈來代償，而此時需要身體向健側(cè)傾斜，或靠健側(cè)下肢的跳躍來代償，身體的重心嚴重偏斜，平衡失穩(wěn)；此時健側(cè)膝通過被動減少活動以便為身體提供一個穩(wěn)定的支持[12-16]。

3.2 健側(cè)膝最大屈角和伸角的活動范圍變化 本研究結(jié)果證實：觀察組腦卒中偏癱患者健側(cè)膝的最大伸角和最大屈角均小于正常，其中最大屈角減小更甚。其原因可能為：患側(cè)下肢因負重支撐能力差，導(dǎo)致其單支撐期縮短，健側(cè)下肢的擺動速度加快，此時為了縮短健側(cè)下肢的擺動時間，健側(cè)膝可能通過減少活動來求得速度以便快速進入支撐期[17-19]。腦卒中偏癱患者行走時，為了補償患側(cè)下肢的功能不足, 偏癱患者更多地依賴健側(cè)下肢來保持平衡和行走, 使健側(cè)下肢承擔(dān)著更多的身體負荷[20-21]。

綜上，偏癱患者健側(cè)如果長期的過度負重，可能會導(dǎo)致關(guān)節(jié)間隙變小，從而引起關(guān)節(jié)磨損，造成疼痛。由于膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化長此以往會影響骨盆、髖及踝的正常位置，身體重心發(fā)生變化，影響平衡，增加跌倒風(fēng)險。如果患側(cè)下肢在擺動期膝關(guān)節(jié)不能正常屈曲, 這種影響可能就更明顯，會致使許多患者會出現(xiàn)健側(cè)膝關(guān)節(jié)的疼痛，并影響步行能力和步行的穩(wěn)定性[22-23]。

表2 觀察組健膝和對照組膝關(guān)節(jié)各活動范圍、最大屈伸角度比較

與對照組比較，aP<0.05，bP<0.01

江曉峰等[24]的研究表明： 偏癱患者患側(cè)和健側(cè)膝關(guān)節(jié)初始著地時刻、站立相最大伸展角度、擺動相最大屈曲角度、矢狀面膝關(guān)節(jié)角度范圍均與正常人存在顯著差異。這與本研究結(jié)果一致，再次證明了Opti-knee膝關(guān)節(jié)運動檢測系統(tǒng)能有效地觀察膝關(guān)節(jié)在各個軸向的運動角度變化。

在本研究還發(fā)現(xiàn)，在腦卒中偏癱步態(tài)患者中，有部分患者存在健側(cè)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)的疼痛，但遺憾的是Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀無法測得其疼痛具體部位和程度。同時，在今后的康復(fù)評估和訓(xùn)練時，也應(yīng)注意健患側(cè)兼顧。通過Opti-Knee膝關(guān)節(jié)運動功能參數(shù)檢測儀分析偏癱患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)活動范圍，可以幫助確定偏癱步態(tài)基本特征，為下一步的康復(fù)訓(xùn)練提供臨床依據(jù)。