運(yùn)用三維步態(tài)分析評(píng)價(jià)下肢機(jī)器人訓(xùn)練對(duì)偏癱患者步行能力的影響

胡彩虹 李小軍 劉瑩瑩 金 堅(jiān)

腦血管疾病是導(dǎo)致老年人慢性動(dòng)作功能受損的主因之一，影響日常生活功能[1]。機(jī)器人輔助療法是近年來(lái)出現(xiàn)的腦卒中康復(fù)療法，具有重復(fù)性、專一性、可定量評(píng)價(jià)等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。既往評(píng)價(jià)偏癱患者下肢機(jī)器人訓(xùn)練效果多采用量表評(píng)定，結(jié)果較主觀，三維步態(tài)分析具有數(shù)據(jù)客觀、定量、可信度高等優(yōu)點(diǎn)[4]。本研究利用三維步態(tài)分析系統(tǒng)對(duì)比觀察腦卒中偏癱患者經(jīng)下肢機(jī)器人結(jié)合本體感覺(jué)訓(xùn)練或僅采用本體感覺(jué)訓(xùn)練后其三維步態(tài)參數(shù)的變化情況，評(píng)價(jià)下肢機(jī)器人訓(xùn)練對(duì)腦卒中偏癱患者步行能力的改善效果。

1 臨床資料

1.1一般資料 選取2017 年10 月—2018 年8 月在浙江省臺(tái)州醫(yī)院住院治療的腦卒中后偏癱患者106 例為研究對(duì)象，采用隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組和對(duì)照組，各53 例。所有患者均由研究成員解說(shuō)研究目的及研究步驟，并且簽署知情同意書，本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核（批準(zhǔn)文號(hào)：2017020）。

1.2納入標(biāo)準(zhǔn) （1）符合中國(guó)急性缺血性腦卒中診治指南（2014）關(guān)于腦卒中的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；（2）首次發(fā)病，發(fā)病時(shí)間在3 個(gè)月以內(nèi)，病情平穩(wěn)，血壓＜140/90mmHg（1mmHg=0.133kPa）；（3）單側(cè)肢體癱瘓，意識(shí)清楚、可以溝通，簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查（MMSE）24 分以上，能夠理解和遵從簡(jiǎn)單的口頭指令[6]；（4）偏癱下肢出現(xiàn)肌肉痙攣與協(xié)同動(dòng)作表現(xiàn)，Brunnstrom 分級(jí)（stage）為Ⅱ級(jí)（含）以上[7]；（5）無(wú)合并其他系統(tǒng)疾病與下肢被動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)度受限情形；（6）患者能夠在低～中等程度徒手或輔具輔助下完成10m 步行和6min 步行測(cè)驗(yàn)[8]。

1.3排除標(biāo)準(zhǔn) （1）嚴(yán)重感覺(jué)損傷、失語(yǔ)癥及認(rèn)知問(wèn)題、注意力問(wèn)題、神經(jīng)生理嚴(yán)重?fù)p傷及其他骨骼肌肉問(wèn)題或?qū)\縮；（2）體質(zhì)量＞135kg，超過(guò)下肢機(jī)器人系統(tǒng)承受負(fù)荷；（3）有心肺血管疾病史，或其他系統(tǒng)疾病者；（4）關(guān)節(jié)炎、下肢關(guān)節(jié)攣縮、畸形或有其他周邊神經(jīng)系統(tǒng)病變、疼痛情況者。

1.4退出和終止標(biāo)準(zhǔn) （1）突發(fā)再次腦卒中；（2）病情不穩(wěn)定不能繼續(xù)進(jìn)行康復(fù)治療；（3）患者或家屬研究期間提出退出要求。

2 方 法

2.1治療方法 兩組患者均按照神經(jīng)內(nèi)科常規(guī)處理（按照腦血管疾病二級(jí)預(yù)防進(jìn)行）[5]；兩組患者均在康復(fù)治療師指導(dǎo)下安排常規(guī)康復(fù)治療，包括Bobath 療法、功能性電刺激、Rood 感覺(jué)運(yùn)動(dòng)治療技術(shù)、神經(jīng)肌肉本體促進(jìn)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)等康復(fù)干預(yù)[9]。

2.1.1對(duì)照組 在上述基礎(chǔ)上聯(lián)合膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練，包括膝關(guān)節(jié)角度回歸訓(xùn)練、踩踏板訓(xùn)練、彈力帶坐位開(kāi)鏈運(yùn)動(dòng)[9]。每天1 次，每次持續(xù)30min。4 周為1 個(gè)療程，共訓(xùn)練2 個(gè)療程，第一療程結(jié)束后休息3 天再開(kāi)始第二療程。

2.1.2觀察組 在對(duì)照組基礎(chǔ)上聯(lián)合下肢機(jī)器人訓(xùn)練。下肢機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)購(gòu)于瑞士Hocoma 公司，型號(hào)為L(zhǎng)okomat。參數(shù)設(shè)定：初始負(fù)重量為患者體質(zhì)量的50%，調(diào)節(jié)系數(shù)范圍為0.2～0.7，初始引導(dǎo)力為100%，膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍分別設(shè)定為66°、45°，跑臺(tái)初始速度設(shè)置為1.2km/h，后續(xù)依據(jù)個(gè)人康復(fù)情況調(diào)高至1.5～1.9km/h。訓(xùn)練頻率及療程同對(duì)照組。

2.2觀察指標(biāo)及方法 于入院時(shí)、干預(yù)2 個(gè)療程后由同一位康復(fù)治療師采用GaitWatch 三維步態(tài)分析儀（章和電器，廣州）采集三維步態(tài)數(shù)據(jù)。下肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳感器固定位置分別為骶骨上緣、雙側(cè)股骨中段前側(cè)、雙側(cè)脛骨近端內(nèi)側(cè)、雙側(cè)腓骨小頭、雙側(cè)足跟，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步至SMART-D 步態(tài)分析軟件系統(tǒng)（意大利BTS 公司）進(jìn)行三維步態(tài)分析，具體指標(biāo)：（1）步態(tài)時(shí)空參數(shù)：步速、步頻、跨步長(zhǎng)、步寬；（2）步態(tài)時(shí)相參數(shù)：患側(cè)下肢站立相百分比、健側(cè)與患側(cè)站立相比值、雙站立相百分比；（3）下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值：下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度（髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度），向前地面和垂直地面反作用力峰值占體質(zhì)量百分比。

2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布以及方差齊性的計(jì)量資料，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s） 表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，組內(nèi)治療前后比較進(jìn)行配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率表示，組間采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1兩組患者一般資料比較 兩組患者人口學(xué)特征與基本資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見(jiàn)表1。

表1 兩組腦卒中后偏癱患者一般資料比較

3.2兩組患者步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較 入院時(shí)，兩組患者步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；干預(yù)后，兩組患者步速、步頻、跨步長(zhǎng)均較入院時(shí)改善，步寬較入院時(shí)減小，且觀察組患者步速、跨步長(zhǎng)、步頻大于對(duì)照組，步寬小于對(duì)照組（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較（±s）

表2 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較（±s）

注：觀察組予下肢機(jī)器人結(jié)合膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；對(duì)照組予膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；與本組入院時(shí)比較，aP＜0.05；與對(duì)照組干預(yù)后比較，bP＜0.05

3.3兩組患者步態(tài)時(shí)相參數(shù)比較 入院時(shí)，兩組患者步態(tài)時(shí)相參數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；干預(yù)后，兩組患者患側(cè)站立相百分比較治療前增加，健側(cè)與患側(cè)站立相比值、雙站立相百分比較入院時(shí)減小，且觀察組優(yōu)于對(duì)照組（P 均＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后步態(tài)時(shí)相參數(shù)比較（±s）

表3 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后步態(tài)時(shí)相參數(shù)比較（±s）

注：觀察組予下肢機(jī)器人結(jié)合膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；對(duì)照組予膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；與本組入院時(shí)比較，aP＜0.05；與對(duì)照組干預(yù)后比較，bP＜0.05

3.4兩組患者下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值比較 入院時(shí)，兩組患者下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；干預(yù)后，兩組患者下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值較入院時(shí)增大，且觀察組患者患側(cè)髖關(guān)節(jié)屈曲伸展活動(dòng)度、患側(cè)膝關(guān)節(jié)屈曲伸展活動(dòng)度、患側(cè)垂直地面反作用力峰值占體質(zhì)量百分比、患側(cè)向前地面反作用力峰值占體質(zhì)量百分比大于對(duì)照組（P＜0.05），見(jiàn)表4。

表4 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后患側(cè)下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值比較（±s）

表4 兩組腦卒中后偏癱患者干預(yù)前后患側(cè)下肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度與地面反作用力峰值比較（±s）

注：觀察組予下肢機(jī)器人結(jié)合膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；對(duì)照組予膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)訓(xùn)練；與本組入院時(shí)比較，aP＜0.05；與對(duì)照組干預(yù)后比較，bP＜0.05

4 討論

機(jī)器人輔助治療可通過(guò)簡(jiǎn)單、重復(fù)、刻板的動(dòng)作和本體感覺(jué)回饋，將每次動(dòng)作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)及感覺(jué)回饋形成短期記憶，儲(chǔ)存在動(dòng)作皮質(zhì)中[10]。另外，密集性康復(fù)治療可重塑動(dòng)作皮質(zhì)[11]。重復(fù)、密集的練習(xí)可讓其動(dòng)作相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)活化，加強(qiáng)患側(cè)動(dòng)作功能恢復(fù)，防止已習(xí)得的動(dòng)作技巧消失[12-15]。

三維步態(tài)分析的定量評(píng)價(jià)可幫助醫(yī)生掌握病情，評(píng)價(jià)治療效果，分析運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷，判斷損傷程度，有助于運(yùn)動(dòng)治療方案的制訂，同時(shí)通過(guò)三維重建找出不正確運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)，提出預(yù)防損傷的方法[16-17]。步行速度是三維步態(tài)分析中最基礎(chǔ)、最敏感的參數(shù)，絕大多數(shù)病理步態(tài)均可出現(xiàn)步速減慢；步頻可反映步態(tài)的節(jié)奏與穩(wěn)定性；步行時(shí)如出現(xiàn)左右步長(zhǎng)不等，提示行走的對(duì)稱性被破壞；步寬變大會(huì)使得人體步行中身體穩(wěn)定性下降[17]。本研究結(jié)果顯示，觀察組患者經(jīng)下肢機(jī)器人輔助訓(xùn)練后，步寬較對(duì)照組明顯減小，步速、跨步長(zhǎng)、步頻均較對(duì)照組明顯增加（P＜0.05），表明下肢機(jī)器人訓(xùn)練可以明顯改善偏癱患者步態(tài)時(shí)空參數(shù)。

站立相與邁步相時(shí)間比也是反映步態(tài)對(duì)稱性的敏感指標(biāo)；偏癱患者因患側(cè)不能有效負(fù)荷身體重量并害怕摔倒，故急于將身體的重量轉(zhuǎn)移到健側(cè)，步態(tài)分析顯示患側(cè)下肢站立相時(shí)間明顯縮短，健側(cè)站立相時(shí)間延長(zhǎng)，站立相時(shí)間與邁步相時(shí)間的比例下降[18]。本研究結(jié)果顯示，觀察組干預(yù)后患側(cè)站立相百分比增加（P＜0.05），提示患側(cè)肢體支撐能力明顯增強(qiáng)；觀察組健側(cè)與患側(cè)站立相比值、雙站立相百分比較治療前降低，各步態(tài)時(shí)相參數(shù)改善均優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），提示觀察組患者雙下肢步態(tài)對(duì)稱性更佳，這也是步行速度明顯提高的重要原因[16]。

通過(guò)分析患肢關(guān)節(jié)最大活動(dòng)角度的變化以及此變化與步行周期的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能客觀評(píng)定步行中關(guān)節(jié)功能障礙的部位、出現(xiàn)的時(shí)間和程度[17]。本研究結(jié)果顯示，干預(yù)后觀察組患側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)度均大于對(duì)照組（P＜0.05），認(rèn)為下肢機(jī)器人訓(xùn)練能改善偏癱側(cè)肢體髖、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度，從而使患側(cè)肢體具有更強(qiáng)的廓清能力。垂直分力反映行走過(guò)程中支撐下肢的負(fù)重和離地能力[17]。本研究觀察組患者干預(yù)后垂直方向地面反作用力峰值明顯提高（P＜0.05），提示下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練后患者患側(cè)下肢承重能力明顯增強(qiáng)。前后分力反映支撐腿的驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)能力[19]，觀察組患者干預(yù)后患側(cè)肢體向前地面反作用力峰值與治療前及對(duì)照組比較顯著提高（P＜0.05），提示患者獲得了較好的前進(jìn)推動(dòng)力，對(duì)于行走時(shí)保持身體穩(wěn)定性具有重要意義。干預(yù)后兩組患者患側(cè)踝關(guān)節(jié)背屈跖屈活動(dòng)度組間比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），考慮可能與測(cè)量系統(tǒng)敏感度不足或樣本量偏小相關(guān)。

綜上所述，針對(duì)站姿不平衡、行走動(dòng)作不協(xié)調(diào)的腦卒中偏癱患者進(jìn)行本體感覺(jué)訓(xùn)練配合下肢機(jī)器人治療，能夠有效提升患者肢體活動(dòng)功能。