健康人和偏癱患者腰骶部外力干擾下的平衡特征研究

王盛，朱奕，王彤

臨床上確定患者是否已達(dá)到三級平衡，是通過檢查者向不同方向予受檢者施加外力，以粗略地觀察其平衡反應(yīng)能力。前期研究通過與姿勢應(yīng)力試驗(yàn)(Postural Stress Test，PST)的平衡策略量表對比，證實(shí)了骶骨定標(biāo)法可以應(yīng)用于偏癱患者的三級平衡檢測[1-2]。該部分研究通過采用骶骨定標(biāo)法，觀察和分析健康人和偏癱患者在前后左右四個(gè)方向施加不同的外力后，其三級平衡功能變化的軌跡，以進(jìn)一步闡明健康人、偏癱患者的三級平衡變化特點(diǎn)和規(guī)律，為指導(dǎo)平衡訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 招募10名腦損傷偏癱患者；所有腦損傷患者均具備以下條件：生命體征平穩(wěn)，CT或MRI證實(shí)單側(cè)局部腦組織損傷，典型的偏側(cè)肢體癱瘓，具備站立位三級平衡(充分或不充分)，無感知覺及認(rèn)知障礙，能保持無支持站立1min以上及室內(nèi)獨(dú)立步行。10名患者中男性7例，女性3例；年齡(42.60±13.01)歲；身高(167.00±5.66)cm；體重(72.00±8.37)kg；左側(cè)偏癱6例，右側(cè)偏癱4例；病程(92.60±77.50)d。同時(shí)招募10名健康成年志愿者。男性5例，女性5例；年齡(28.70±4.30)歲；身高(167.10±6.62)cm；體重(60.90±12.30)kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)儀器 ①三維運(yùn)動分析系統(tǒng)(Eagle digital system，motion analysis corporation，USA)：研究采用三維運(yùn)動分析系統(tǒng)(Motion Analysis,美國)，由六臺攝像機(jī)組成的紅外線攝像系統(tǒng)，采集頻率為60～120Hz,本研究使用60Hz,采集反光標(biāo)記球的軌跡,相機(jī)固定于10m×6m的運(yùn)動分析實(shí)驗(yàn)室四周墻上或置于三角架上，距離地面平均高度為2.2m，實(shí)驗(yàn)室中央有長6m的步態(tài)走道。②姿勢應(yīng)力試驗(yàn)(Postural Stress Test，PST)的輔助工具：姿勢應(yīng)力試驗(yàn)自制裝置[1—2]，包括懸吊帶、懸吊架、高度可調(diào)的滑輪系統(tǒng)(自制)、香山電子廚房秤(型號EK3550，最大承重5kg，分度值1g)、砝碼及大米(確定不同大小的外力)。

1.2.2 測試程序 在三維運(yùn)動分析實(shí)驗(yàn)室中，應(yīng)用骶骨定標(biāo)法，采用改良姿勢應(yīng)力試驗(yàn)中的方法，向前后左右4個(gè)不同方向施加外力。操作過程：①受試者背對著高度可調(diào)的滑輪系統(tǒng)，雙上肢置于體側(cè)站立，睜眼，雙腳間以正常舒適的距離站立。 ②懸吊帶套在受試者雙腋下，患者跌倒時(shí)起保護(hù)作用。③一條負(fù)重帶系于受試者腰部(髂嵴最高點(diǎn))，滑輪系統(tǒng)連接到受試者身上的帶子上，用于向前后左右4個(gè)方向施加外力。④測試時(shí)研究者站在受試者身后，提起重物(以2.0%體重開始，每次增加0.5%體重，至4.5%體重或發(fā)生跌倒)，然后使其能夠沿著滑輪軌跡下降60cm，以在受試者腰部產(chǎn)生一個(gè)向后的沖量； 共6個(gè)等級的重量。⑤用高速攝像機(jī)拍攝受試者對外力干擾的反應(yīng)，用三維運(yùn)動分析系統(tǒng)捕捉骶骨點(diǎn)的位置變化。⑥間隔1min，受試者原地轉(zhuǎn)身，進(jìn)行其他三個(gè)方向的平衡測試。

2 結(jié)果

2.1 外力干擾對健康受試者平衡的影響 ① MSA：健康人組MSA向后外力干擾下身體的平均擺動幅度明顯大于向前、向左、向右等其他三個(gè)方向(P<0.05)，向前、向左、向右間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。② MSV：健康人組MSV向后的外力干擾下的平均擺動速度明顯大于向前、向左、向右等其他三個(gè)方向(P<0.05)，向前、向左、向右間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

項(xiàng)目n向后向前向左向右MSA(mm)1030.57±20.6313.9±7.46a16.44±7.28a15.29±6.54aMSV(m/s)101.45±0.431.23±0.38a1.22±0.37a1.15±0.34a

與向后方向比較，aP<0.05

2.2 外力干擾對偏癱患者平衡的影響 ① MSA：偏癱患者向偏癱側(cè)外力干擾下的身體平均擺動幅度明顯大于其他三個(gè)方向(P<0.05)，向后的平均擺動幅度明顯大于向前及向健側(cè)(P<0.05)，但明顯小于向偏癱側(cè)(P<0.05)；而向前與向健側(cè)的外力干擾所產(chǎn)生的平均擺動幅度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 ②MSV：偏癱患者偏癱側(cè)與健側(cè)向的平均擺動速度的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，向后與向前的平均擺動速度的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但偏癱側(cè)、健側(cè)與向后、向前的平均擺動速度明顯大于左右向的平均擺動速度(P<0.05)。見表2。

項(xiàng)目n向后向偏癱側(cè)向前向健側(cè)MSA(mm)1017.58±10.72bcd20.72±10.51acd11.87±5.40ab13.5±6.24abMSV(m/s)101.15±0.38bd0.95±0.28ac1.11±0.38bd0.97±0.30ac

與向后比較，aP<0.05；與向偏癱側(cè)比較，bP<0.05；與向前比較，cP<0.05；與向健側(cè)比較，dP<0.05

3 討論

身體平衡的機(jī)械性干擾實(shí)際上是產(chǎn)生了身體某一部分的位移，從而可能導(dǎo)致整個(gè)身體重心的位移，或失平衡[3]。單一肢體的小的位移，如頭部，能導(dǎo)致整個(gè)身體的小的肌肉反應(yīng)[4]，可是整個(gè)身體的重心位移的越大，就需要更大的反應(yīng)，從而在接觸面上產(chǎn)生一個(gè)具有方向性的特定的力以使身體重心恢復(fù)至平衡位置。機(jī)械性姿勢干擾可作用于身體的任何部位，如軀干、頭部或肢體[4- 5]。

對腰骶部施加外力干擾的相關(guān)研究國內(nèi)外報(bào)道較少[6-11]。Yoshitomi等[7]描述不同級別柔道運(yùn)動員的外力干擾下的平衡反應(yīng)，研究也采用了wolfson等[1]和Chandler等[2]的外力干擾方法，區(qū)別在于其外力大小為體重的6%，施力部位于雙側(cè)肩胛下角水平，方向向后。其對姿勢擺動的評估采用壓力板的壓力中心(center of pressure，COP)。Holt[8]研究卒中患者的側(cè)向穩(wěn)定性，分別在卒中患者身體左右兩側(cè)施加3%體重的外力，觀察受試者的地面反作用力的水平分力及骨盆的側(cè)向位移情況。

本研究采用了wolfson所描述的外力施加方法，不同在于每位受試者在前后左右四個(gè)方向分別接受2%～4.5%體重的外力干擾，將外力施加在人體的骶骨的水平(人體質(zhì)心位于骶2稍前方)[9]。以往還未有研究同時(shí)對前后左右四個(gè)方向進(jìn)行干擾。在預(yù)料到的外力干擾下，健康受試者前后左右四個(gè)方向上的平均擺動幅度及速度存在差異性，但前方、左右的骶骨標(biāo)記點(diǎn)平均擺動幅度及速度相同，而當(dāng)進(jìn)行向后的外力干擾時(shí)，健康受試者會產(chǎn)生更大的平均擺動幅度及速度，說明健康受試者在此種外力干擾下向后的穩(wěn)定性差，更有向后方跌倒的趨勢。

對偏癱患者的研究發(fā)現(xiàn)，骶骨標(biāo)記點(diǎn)的平均擺動幅度及平均擺動速度存在差異性；在預(yù)料到的外力干擾下偏癱患者向偏癱側(cè)的平均擺動幅度最大，向后外力干擾下的平均擺動幅度又大于向前及向健側(cè)，而向前與向健側(cè)的外力干擾下的平均擺動幅度間沒有差異。說明對于偏癱患者而言向偏癱側(cè)干擾時(shí)更易出現(xiàn)失平衡狀況及跌倒。而向前及向健側(cè)的穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生跌倒。卒中患者比其他疾病的跌倒發(fā)生率更高[11]，其發(fā)生率在25%～39%[12-13]，Mackintosh等[14]在對卒中患者的跌倒預(yù)防研究中指出的對所有的研究對象記錄了66次跌倒，向偏癱側(cè)跌倒25次，向前跌倒19次，向后跌倒14次，向健側(cè)跌倒4次。本研究的結(jié)果也從另一個(gè)方面證實(shí)了偏癱患者向偏癱側(cè)的平均擺動幅度大，更易向偏癱跌倒。

Winter等[15]認(rèn)為在冠狀面的姿勢穩(wěn)定性主要受髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展肌的激活的控制的，主要作用是交互的使髖關(guān)節(jié)負(fù)載與卸載，從而控制身體重心。Kirker等[16]在正常人的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外力施加于身體的左側(cè)髖部時(shí)，使得身體向左側(cè)運(yùn)動時(shí)，左側(cè)的髖外展肌與右側(cè)的髖內(nèi)收肌收縮，產(chǎn)生力量抵抗外力的干擾并把髖部移動至中立位；而當(dāng)外力施加于身體的右側(cè)時(shí)，則左側(cè)的髖內(nèi)收肌與右側(cè)髖外展肌收縮。所以不論哪側(cè)受力，均需要兩側(cè)的肌肉收縮產(chǎn)生足夠的力量控制身體運(yùn)動的速度，從而維持平衡。而腦損傷偏癱患者大多數(shù)都存在偏側(cè)肢體功能障礙，這也可能部分解釋無論是外力向偏癱側(cè)還是非偏癱側(cè)骶骨標(biāo)記點(diǎn)的平均擺動速度沒有區(qū)別。

當(dāng)對健康受試者進(jìn)行外力干擾時(shí)，向后平均擺動幅度及平均擺動速度最大，向后平衡穩(wěn)定性差；偏癱患者向偏癱側(cè)的平均擺動幅度最大，患者當(dāng)受到外力干擾時(shí)容易向偏癱側(cè)跌倒。

本研究主要從生物力學(xué)的角度，應(yīng)用平均擺動幅度和平均擺動速度兩大平衡指標(biāo)，評估患者的受到外力干擾的變化，并未全面討論中樞性偏癱患者站立平衡問題的影響因素，涉及視覺、本體感覺、上肢協(xié)調(diào)參與、軀干與骨盆和下肢的運(yùn)動控制等；而且健康人和偏癱患者的總樣本量是有限的，下一步增大樣本量，討論平衡穩(wěn)定性與上述諸多因素之間的關(guān)系。