強直性脊柱炎步態(tài)特征的研究進展

王海燕，王海倫，趙學田

【摘 要】 強直性脊柱炎通過影響脊柱活動能力和身體功能引起步態(tài)變化，而步態(tài)被廣泛認為是生活質(zhì)量的決定性因素。長期的步態(tài)偏差可能會進一步加重強直性脊柱炎患者的下肢損傷程度。步態(tài)分析從生物力學的角度出發(fā)，提供運動學、動力學、表面肌電、身體姿勢等相關(guān)客觀定量指標，真實反映強直性脊柱炎患者軀干和下肢參數(shù)，為了解異常步態(tài)的成因、制定手術(shù)方案和康復計劃提供臨床依據(jù)，降低疾病對患者身體功能、生活質(zhì)量的影響。

【關(guān)鍵詞】 強直性脊柱炎;步態(tài)特征;生物力學;研究進展;綜述

強直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）以慢性疼痛、軀干僵硬、脊柱和骶髂關(guān)節(jié)受累、脊柱融合為主要臨床癥狀[1-2]。AS在全球各地發(fā)病率因種族、性別、環(huán)境等因素存在不同差異[3-4]，但對患者的日常生活質(zhì)量和情感質(zhì)量均造成不同程度的影響[5]。AS患者脊柱強直往往引發(fā)步態(tài)異常，周圍關(guān)節(jié)同時也存在著姿勢和步態(tài)的變化[6]。AS患者通常采用代償步態(tài)策略克服疼痛和致殘畸形[7]。最新的分析顯示，對AS步態(tài)分析的臨床研究較少[8]，但AS的步態(tài)特征依然是提升患者生活質(zhì)量干預途徑的重要臨床信息。AS患者步態(tài)的實驗室測量與臨床相結(jié)合，可以為手術(shù)方案的制定與評估、疾病進展的監(jiān)測和患者身體功能預測提供客觀信息。

超過20%的AS患者伴有髖關(guān)節(jié)受累，其中47%～90%的患者伴有雙側(cè)髖關(guān)節(jié)受累[9]。相關(guān)研究表明，94.3%的AS患者可觀察到關(guān)節(jié)間隙變窄[10]。患者的第一主訴多為髖關(guān)節(jié)疼痛，特別是青少年發(fā)病患者。步態(tài)分析可以提供有關(guān)運動學、動力學參數(shù)、肌肉活動、姿勢體態(tài)的信息，以進一步描述關(guān)節(jié)疾病、關(guān)節(jié)損傷和用于克服疼痛和致殘性畸形的代償步態(tài)策略之間的關(guān)系。

1 AS患者脊柱和下肢關(guān)節(jié)運動學特征

既往研究發(fā)現(xiàn)，伴有脊柱后凸畸形AS患者的步態(tài)速度和步幅有減小的趨勢[11]。大多數(shù)患者在行走過程中表現(xiàn)為髖關(guān)節(jié)過伸和膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)過屈，以保持平衡，避免摔倒[12]。這些趨勢表明，AS患者可能采用更謹慎的步態(tài)模式;此外，減慢的步速，加上較短的步幅長度，可能會增加患者行走過程中的疲勞，從而失去遠距離行走的可能。ZHANG等[13]研究表明，髖關(guān)節(jié)受累的AS患者步態(tài)速度較慢，步長較短，步幅較短;髖關(guān)節(jié)屈曲角度明顯減少，外展和外旋增大;膝關(guān)節(jié)屈曲增大，踝關(guān)節(jié)跖屈降低。AS患者在步態(tài)周期中軀干前屈、側(cè)屈過度和軀干旋轉(zhuǎn)受限，患者的平衡和協(xié)調(diào)性受到影響。GUIOTTO等[14]研究表明，AS患者軀干伸展角增加，髖關(guān)節(jié)平均屈曲角減小，髖關(guān)節(jié)屈伸運動范圍減小，膝關(guān)節(jié)屈伸活動度增加。在步態(tài)周期中的承重階段，踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)背屈而非跖屈的模式。AS患者下肢運動學改變，部分研究認為，通過影響骶髂關(guān)節(jié)進一步影響下肢。相對于骶髂關(guān)節(jié)骨化間接因素對AS患者下肢運動的影響，脊柱強直直接因素的改變對人體步行能力以及平衡穩(wěn)定能力的影響也不容忽視。葉春平[15]研究表明，AS患者因脊柱強直在擺動相中期出現(xiàn)骨盆下降，踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻存在顯著下降，快步走時擺動相早期的骨盆旋轉(zhuǎn)和髖關(guān)節(jié)的內(nèi)外旋存在顯著性差異。該研究表明，雖然脊柱活動受限對下肢部分時相的運動學參數(shù)有影響，但總體來說對下肢步態(tài)影響不大。故AS患者下肢運動學改變更多的是骶髂關(guān)節(jié)受累后對下肢運動功能產(chǎn)生影響的結(jié)果，而合理的步行速度設(shè)定和關(guān)節(jié)角度的校正是未來研究中需要解決的問題。

2 AS患者脊柱和下肢關(guān)節(jié)動力學、表面肌電特征

關(guān)節(jié)力矩、地面反作用力、表面肌電等指標是步態(tài)分析中生物力學參數(shù)的重要組成部分，動力學分析可綜合反映關(guān)節(jié)各個平面上的關(guān)節(jié)負荷。表面肌電圖是一種常用的測量肌肉收縮的電信號工具，是檢測肌肉活動的重要方法，兩者為定量的步態(tài)偏差提供有力證據(jù)。ZHANG等[13]研究結(jié)果提示，在步態(tài)周期中AS組患者髖屈曲力矩、外展力矩和外旋力矩明顯減少。AS患者的膝關(guān)節(jié)屈曲力矩、踝關(guān)節(jié)力矩大于正常組。AS組股直肌在單腿站立階段和步態(tài)擺動期肌電信號波幅的均方根值均高于正常組，AS組臀大肌肌電信號波幅的均方根值（肌肉激活強度）和臀中肌的積分肌電值（肌肉累積激活強度）在步態(tài)擺動期高于正常組。髖關(guān)節(jié)屈肌力量減弱可能是由于AS患者髖關(guān)節(jié)屈曲受限和髖關(guān)節(jié)受累所致。隨著時間的推移，患者越來越不能積極地使用屈髖肌，或者由于疼痛而不愿意使用屈髖肌，肌無力和失用性萎縮就會成為并發(fā)癥。在步態(tài)周期中髖關(guān)節(jié)外展和外旋肌肉的無力與髖關(guān)節(jié)內(nèi)收受限和外旋保護位有關(guān)。臀肌和股直肌募集增加的適應性改變也解釋了AS患者更容易疲勞的原因。在步態(tài)的站立中期和末期，中外側(cè)地面反作用力增加。DE FILIPPIS等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在步態(tài)的站立初期和末期前后側(cè)地面反作用力減小。在整個步態(tài)周期中脛前肌的激活時間增加，而腓腸內(nèi)側(cè)肌的激活時間延遲。與腓腸內(nèi)側(cè)肌的向心收縮相比，AS患者脛前肌的離心收縮更活躍，這可能是AS患者“選擇”了一種能夠提供更大穩(wěn)定性但力量有限的步態(tài)策略。雖然AS患者下肢動力學和肌肉激活狀態(tài)較正常人有所不同，但補償策略的適宜性調(diào)整，讓AS患者以一個新的“模式”完成日常功能活動，但長期的力學結(jié)構(gòu)改變會帶來更糟糕的結(jié)局。動力學信息和肌肉激活情況雖然在一定程度上提供了下肢受力模式和肌肉募集的信息，但目前的技術(shù)手段和相關(guān)文獻中并沒有發(fā)現(xiàn)可以模擬脊柱受力情況的研究。如何獲取人體脊柱力學分布或應用仿真建模技術(shù)，值得繼續(xù)探究。

3 AS患者脊柱和下肢平衡與姿勢特征

AS患者的平衡障礙可能是由姿勢改變，肌肉短縮、萎縮，繼發(fā)于疾病的關(guān)節(jié)受累，以及疼痛引起運動受限發(fā)展而來。在AS患者中，姿勢變化（包括頸椎屈曲、腰椎前凸、骨盆后旋、髖關(guān)節(jié)伸展、膝關(guān)節(jié)屈曲、踝關(guān)節(jié)跖屈和脊柱后凸畸形），可能會在疾病發(fā)展的不同階段影響著平衡功能，其中最明顯的特征是脊柱后凸，導致矢狀面心前后移位，帶來平衡能力的下降[17-19]。此時身體部位會發(fā)生一些補償性變化，將重心保持在支撐面的邊界內(nèi)。AS患者發(fā)生脊柱強直時，一般以下肢關(guān)節(jié)活動代償重心位移[20]。ACAR等[21]相關(guān)研究證實，與健康組相比，AS患者靜態(tài)姿勢穩(wěn)定性、穩(wěn)定性極限、髖關(guān)節(jié)外展肌力量等均下降。另外，核心肌群肌肉耐力下降也是導致平衡功能降低的另外一個因素[22]。平衡能力下降導致AS患者姿勢控制能力下降，對步態(tài)的損害是顯著的。應當在康復方案制定中增加核心肌群的相關(guān)訓練以提高AS患者的平衡能力。相關(guān)家庭訓練或閉眼訓練[23]對改善AS患者下肢平衡能力效果顯著，對改善患者步態(tài)能力、提高生活質(zhì)量發(fā)揮積極作用。

4 臨床意義

在AS疾病進展的過程中，患者的步態(tài)能力發(fā)生改變，而步態(tài)特征可以反映患者的脊柱和下肢各關(guān)節(jié)生物力學信息。AS患者的步態(tài)可能與背部疼痛、脊柱活動障礙、姿勢改變或足部異常有關(guān)。步態(tài)分析從生物力學角度出發(fā)，對AS患者進行功能量化評估，獲取脊柱和下肢各關(guān)節(jié)客觀數(shù)據(jù)，在協(xié)助制定手術(shù)方案、評估手術(shù)前后療效、觀察患者疾病進展過程、康復計劃制定等方面均有積極的臨床意義。無論是手術(shù)方案的制定，還是康復計劃的實施都離不開精準評估。AS患者的步態(tài)信息是精準評估的基石。雖然，目前關(guān)于AS步態(tài)分析的研究已經(jīng)開展一部分，但多數(shù)集中在簡單的脊柱運動學和下肢生物力學上，較少涉及脊柱的力學研究，可能受限于技術(shù)手段和脊柱復雜的力學結(jié)構(gòu)等原因。外周其他關(guān)節(jié)對步態(tài)影響的研究也較少涉及，可能因為外周其他關(guān)節(jié)并不是導致異常步態(tài)的直接原因。但根據(jù)步態(tài)結(jié)果制定手術(shù)方案和康復訓練計劃，值得在臨床推廣應用。

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收稿日期：2021-07-06;修回日期：2021-08-04