肩部矯形器在腦卒中后異常步態康復中的研究進展

易瑾希 張雯 李千千 孔翎宇 楊琪 高漢義

在全球范圍內，腦卒中在死亡原因中位居第二位（占總死亡人數的11.6%），在死亡和殘疾聯合發生原因中位居第三位（占總傷殘調整生命年的5.7%）［1］。腦卒中后偏癱通常對人體運動能力和穩定性產生不利影響，患者常因肌無力、雙側肢體肌張力失衡、感覺異常、關節和姿勢控制不良等而出現肩關節半脫位（GHS）、異常步態。肩部矯形器常用于腦卒中后偏癱患者早期預防或治療GHS，但目前在以下方面仍存在爭議：①長期佩戴效果，現有的研究以佩戴肩部矯形器的即時效果為主，而關于長期佩戴肩部矯形器的療效及可能存在的不良反應（如是否會限制患者的主動活動）等方面的研究極少。②肩部矯形器的選擇，a.肩部矯形器的種類繁多，同類型之間和不同類型之間有待進一步對比研究；b.在臨床應用中，由于材質、包裹面積等原因，佩戴伸展型肩部矯形器的輕便性及舒適性欠佳，患者佩戴的正確率也不高，部分患者最終選擇佩戴屈曲型肩部矯形器，而屈曲型肩部矯形器可能強化肩關節內收、內旋姿勢，增強上肢屈肌協同作用，導致肌肉和/或關節囊緊繃，甚至攣縮。為探索肩部矯形器除預防和治療GHS 之外的作用，為肩部矯形器的選擇及佩戴提供理論依據，本文將闡述肩部矯形器可能改善腦卒中后異常步態的機制，分類對比不同肩部矯形器對腦卒中后異常步態康復的影響。

一、肩部矯形器影響腦卒中后患者異常步態的機制

人類的雙足步態類似于四足動物的四肢協調運動，肩部和腿部肌肉之間存在對角線和同側聯合的神經耦合，它們起源于皮質和皮質下（可能存在脊髓和皮質脊髓通路的協同參與），通常以有效協調的方式驅動有節奏的四肢步態模式。除來自共同突觸前驅動的神經信號輸入肩部和腿部肌肉外，這種神經耦合還包括在步行期間，上肢肌肉通過皮質下及皮質通路驅動和塑造健康參與者及神經損傷患者的下肢肌肉活動，例如在步態啟動期間，上肢擺動指令有助于下肢肌肉的恢復［2-3］。手臂擺動類似于鐘擺，肩部矯形器恢復了偏癱側手臂的解剖結構（擺線縮短），可能使偏癱側上肢的擺動頻率增加，有助于步態啟動困難患者的步態康復。

此外，偏癱患者步行時，雙側上肢之間、雙側下肢之間、對側上下肢之間失去了協調性。推測部分肩部矯形器可能通過限制偏癱側上肢的異常擺動，從而減少偏癱側上肢的異常擺動對其余肢體步態節奏的干擾，可能有利于上肢軟癱期患者步態的恢復，此機制需要未來進一步研究。

二、肩部矯形器對異常步態的影響

1.改善步態時間參數

Thaut 等（1997 年）提出，腦卒中后偏癱患者步態時間參數常見的異常為步幅時間和步幅不對稱以及步速緩慢。腦卒中偏癱患者佩戴肩部矯形器后，偏癱側站立時間百分比增加、偏癱側支撐相延長，表明偏癱側腿的承重增加，患者步幅更加對稱，可降低患者步行時摔倒的風險，減輕患者對摔倒的恐懼，有助于患者執行步行及其他與移動相關的任務［4-5］。此外，步速是步態時間參數中最重要、最敏感的參數，偏癱患者佩戴背心式肩臂支撐（vest-type shoulder forearm support）、單肩帶吊帶（single strap sling）、彈性臂吊帶（elastic arm sling）這3 款肩部矯形器行走時步速提升，有助于提升患者的日常生活自理能力，提高患者的生活質量［4，6-7］。

2.提高步行效率

Waters 等（1999 年）提出，人體通過消耗最少的機械和生理能量使身體平穩地移動，Hanada等（2001 年）發現，健康人以舒適的步態及步速在平地行走時，手臂固定不會增加能量消耗。Olney 等（1986 年）認為，持續的異常步態使腦卒中后偏癱患者日常生活活動期間能量消耗增加。Yavuzer 等［4］發現，偏癱患者佩戴單肩帶吊帶行走時，矢狀面、冠狀面和橫切面上的重心總位移減少，最大限度地減少了與行進方向無關的身體重心位移，避免了步行方向的突然改變，從而減少患者在行走過程中的能量消耗，使行走更高效。Han 等［6］的研究顯示，偏癱患者佩戴背心式肩臂支撐較未佩戴肩部矯形器行走時能量消耗減少，表現為更低的心率、耗氧量及耗氧率。腦卒中后偏癱患者往往同時伴有心肺功能受損，而降低其日常生活活動期間的能量消耗，可減少心血管負荷，有利于患者步態的恢復。此外，部分腦卒中偏癱患者佩戴肩部矯形器的同時使用助行器輔助步行，在使用單支拐杖的偏癱患者中，佩戴肩部矯形器支撐偏癱側手臂，步行效率（能量消耗減少）和步行距離顯著提高。而使用四點式拐杖的患者的活動度較低，手臂運動也隨之減少，因此肩部矯形器對此類腦卒中偏癱患者的影響很小［8］。

3.對步態時間-空間參數的影響

張洪宇等（2022 年）及Ohsato 等（1993 年）認為，典型的步行包括協調上肢和下肢的髖、膝、踝3 個關節以產生運動，上肢逆行走方向旋轉，以限制骨盆向行走方向旋轉，肢體任何一個關節力學狀態的改變都可能導致其他關節產生代償，導致整體生物力學模式發生改變。腦卒中后偏癱患者佩戴單肩帶吊帶不會影響髖關節、膝關節和踝關節在矢狀面、冠狀面和橫切面上的旋轉幅度，佩戴彈性臂吊帶會影響骨盆旋轉［4，9］。以上研究結論與Hwang 等（2017 年）的研究結論相符合，表明偏癱側腿的承重增加，有助于使患者步幅更加對稱，從而降低患者步行時摔倒的風險。

4.對平衡的影響

能夠在任何姿勢或活動中保持、實現或恢復平衡狀態是機體完成日常活動的基礎。佩戴肩部矯形器可能有助于腦卒中后偏癱患者維持身體平衡，尤其是完成體位轉移、從地板上取回物體或向前伸、步行等功能活動時的身體平衡。關于肩部矯形器對平衡的影響仍存在爭議，Fayez 等（2019 年）及Acar 等（2010 年）認為佩戴肩部矯形器可改善患者站立姿勢時的平衡，但均未闡明肩部矯形器的類型；而Sohn 等［10］認為偏癱側上肢的運動功能評分與靜態平衡指數無關，與動態平衡指數、伯格平衡量表和軀干損傷量表評分相關。佩戴肩部矯形器可能是通過減少因偏癱側手臂不受控制擺動引起的重心偏移來影響平衡。而現有關于肩部矯形器對平衡的影響，以靜態平衡指數為主。因此，有關動態（如步行、體位轉換等）條件下的平衡有待進一步研究。

三、肩部矯形器的分類及對比

依據偏癱側上肢佩戴肩部矯形器后肘關節的屈伸狀態，可將肩部矯形器分為屈曲型肩部矯形器和伸展型肩部矯形器2 類。在此基礎上，依據肩部矯形器的支撐部位可分為屈曲型全臂支撐型肩部矯形器、屈曲型近遠端支撐型肩部矯形器、屈曲型遠端支撐型肩部矯形器、伸展型全臂支撐型肩部矯形器、伸展型近遠端支撐型肩部矯形器及伸展型近端支撐型肩部矯形器6 類。

1.屈曲型肩部矯形器

因具有脫戴及調整方便、材質不易變形、價格便宜等優點，屈曲型肩部矯形器在臨床最常見，但Turner-Stokes 等（2002 年）及Zorowitz 等（1995年）認為，大部分屈曲型肩部矯形器強化肩關節內收、內旋姿勢，可能增強上肢的屈肌協同作用，導致肌肉和/或關節囊緊繃，甚至攣縮。此外，由于長度不夠及佩戴過程中滑脫等原因，部分屈曲型肩部矯形器對患者手部的輔助支撐不足。

1.1 屈曲型全臂支撐型

此類肩部矯形器的主要共同特點是支撐肩關節、上臂、前臂、手部，使肘關節保持屈曲狀態。Kang 等（1996 年）設計的背心式肩臂支撐屬于其中一種，主要由背心、上肢支撐袋、手部支撐塑料片及連接它們的4 條支撐帶組成。該矯形器支撐包裹了部分上臂、大部分前臂、手，且避免了手臂向手的方向傾斜、脫落及手腕下垂。

1.2 屈曲型近遠端支撐型

此類肩部矯形器的主要特點是支撐肩關節、上臂、前臂，將肘關節維持在屈曲狀態。彈性動態肩吊帶由胸帶、包裹患肢的肩帶及腕帶3 個部分組成，該肩部矯形器上提三角肌的同時固定肩胛骨，而富有彈性的材質使其對肩胛骨內收和后縮功能的限制較小［11］。

1.3 屈曲型遠端支撐型

此類肩部矯形器的主要特點是支撐前臂及包括/不包括手部，使肘關節維持在屈曲狀態，例如活動吊帶（actimove sling）、半吊帶（hemisling）、簡單臂吊帶（simple arm sling）。活動吊帶繞健側肩部，支撐患者的前臂，以便（間接）固定和支撐肩關節［12］。半吊帶由一根繞非偏癱側的肩部和背部的肩帶及2 個袖套組成，一個袖套支撐前臂近端，另一個袖套支撐前臂遠端、腕關節和手部［9］。簡單臂吊帶由一根繞頸部的肩帶和2 個袖套組成，一個袖套支撐前臂近端，另一個袖套支撐前臂遠端、腕關節和手部［10］。患者佩戴上述3 種肩部矯形器后，肩部處于內收和內旋位置。

2.伸展型肩部矯形器

Zehr 等（2004 年）認為，伸展型肩部矯形器既避免了強化上肢屈肌協同作用，又未中斷上肢擺動，這在支撐肱盂關節解剖復位、平衡骨盆和下肢端的運動中起著重要作用。且伸展型肩部矯形器減少GHS 的即時效果與支撐的部位及包裹的范圍呈正相關（目前研究還不能證明長期佩戴的效果）［13］。

2.1 伸展型全臂支撐型

此類肩部矯形器的主要共同特點是支撐肩關節、上臂、前臂、手部，同時不限制/部分限制肘關節的屈伸活動。彈性臂吊帶屬于其中一種，由4個薄而柔軟的塑料環及3 條綠色彈性繃帶呈8 字形纏繞在雙側肩部和偏癱側手臂上，使手腕處于伸展30°左右的狀態，肘部的彎曲度為20°～30°或更低，肩部處于外旋狀態。它可以在不限制手臂運動的情況下穩定肩關節，改善GHS，并通過彈性繃帶張力連接肩關節、肘關節和腕關節來提高患者的軀體意識［7］。Hwang 等［7］的研究缺乏確鑿的證據表明患者佩戴彈性臂吊帶行走時步頻會發生變化，但佩戴和不佩戴彈性臂吊帶行走時的平均步頻值有很大不同，佩戴彈性臂吊帶的患者步速顯著增加，雙側步幅均增加。

2.2 伸展型近遠端支撐型

此類肩部矯形器的主要特點是支撐肩關節、上臂、前臂，同時限制/部分限制肘關節的屈伸活動。奧托博克肩部矯形器（Ottobock shoulder orthosis）屬于伸展型近遠端支撐型肩部矯形器的一種，由環繞對側腋下的尼龍搭扣帶，以及包裹支撐肩關節、部分上臂和部分前臂的袖套組成，不僅有助于重新定位半脫位的肱骨頭，還有助于改善步態，使佩戴者行走更加對稱，并及時、正確地促進輕癱后股四頭肌的活動。此外，大多數GHS 伴疼痛的患者對此矯形器的耐受性良好，感覺舒適，無異味感，但疼痛沒有減輕［5］。

2.3 伸展型近端支撐型

此類肩部矯形器的主要特點是支撐肩關節、上臂，同時不限制肘關節的屈伸活動，包括肩舉（Shoulder lift）、Rolyan吊帶（Rolyan sling）、Bobath吊帶（Bobath sling）。肩舉由具有收縮提升功能的繃帶包裹胸部并延伸至偏癱側上臂近端以支撐肩關節，且允許手臂自由擺動［12］。Rolyan 吊帶由8 字形肩帶系統及適合偏癱上肢肱骨遠端手臂大小的袖口組成。該肩部矯形器允許調整肱骨的垂直和旋轉位置，使肩部處于輕微外旋位置［9］。Bobath 吊帶由1 塊放置于患側腋下的軟板、呈8 字環繞兩側肩胛骨及胸部的水平吊帶兩部分組成，將患者處于肩關節稍外旋、外展位，肘關節伸直位［10］。

3.屈曲型與伸展型之間對比

van Bladel 等［12］的研究表明，無論是否佩戴肩部矯形器，還是佩戴活動吊帶、肩舉2 種肩部矯形器在質心位移范圍、質心位移速度、軀干偏移和步速、步頻、步長、步寬、支撐相時間、雙支撐相時間方面均沒有差異。Sohn 等［10］的研究表明，佩戴簡單臂吊帶、Bobath 吊帶沒有顯著改善偏癱患者在站立姿勢時的靜態、動態、功能平衡。

Hwang 等［9］的研究表明，對于腦卒中患者，在步行支撐相，非偏癱側在支撐相骨盆旋轉的幅度：伸展型肩部矯形器（12°）>屈曲型肩部矯形器（7°）和無肩部矯形器（7°），但在偏癱側則沒有差異。非偏癱側的膝關節屈曲程度：未佩戴肩部矯形器>佩戴任何肩部矯形器。

綜上所述，推測佩戴肩部矯形器或能改善腦卒中后偏癱患者的異常步態，且肩部矯形器支撐的部位及范圍可能影響其即時效果，即：全臂支撐型>近遠端支撐型>近端支撐型及遠端支撐型。

四、結 語

對于腦卒中后偏癱患者，以正確的方式佩戴肩部矯形器或可預防和治療GHS 的同時，還可有助于減少軀體重心的偏移，改善步行速度、步幅時間、步幅對稱性，從而可能提高患者步態穩定性，降低其步行時摔倒的風險，減輕其對摔倒的恐懼，同時減少其行走過程中能量的消耗，使其行走更高效，有助于其執行步行及其他與移動相關的任務，進而提高其日常生活自理能力及生活質量［14］。

研究表明，伸展型全臂支撐型肩部矯形器在減少腦卒中后軟癱期患者GHS 方面的即時效果最佳（目前研究還不能證實長期佩戴的效果）。推測佩戴肩部矯形器可能改善腦卒中后偏癱患者的異常步態，即時效果：全臂支撐型>近遠端支撐型>近端支撐型及遠端支撐型。但在臨床實踐中，大部分患者更傾向于佩戴屈曲型遠端支撐型肩部矯形器。部分最初佩戴伸展型全臂支撐型肩部矯形器的患者，最終也換成了屈曲型遠端支撐型肩部矯形器，可能由于：①支撐包裹范圍越廣、功能越全，往往伴隨繁瑣的脫戴過程、佩戴后自行調整長度和松緊度的難度增加、正確佩戴率下降、舒適度下降等問題。②由于包含尼龍扣帶（魔術貼）、彈性材料，部分肩部矯形器容易變形，隨著佩戴時間的延長，其固定及支撐效果減弱。

對于未來的研究方向，一方面，可綜合現有肩部矯形器的優缺點，繼續研發新型肩部矯形器。同時，增加對比各肩部矯形器對腦卒中后異常步態影響的研究，以確定其療效。另一方面，現有研究多限于分析平地行走時的步態，未來可繼續探索肩部矯形器對偏癱患者除平地行走外的日常活動的影響，以進一步驗證佩戴肩部矯形器是否有助于偏癱患者的康復，為臨床偏癱患者開具佩戴肩部矯形器的處方提供理論依據。