步態(tài)分析在神經(jīng)病學(xué)中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

黃祎晨 卞躍峰 劉明媛 韓燕

步態(tài)評價(jià)是神經(jīng)病學(xué)臨床實(shí)踐的重要方面。目前臨床對患者的診斷和處理常規(guī)依賴于?？漆t(yī)師對患者步態(tài)臨床表征的判斷，缺乏更敏感的、能作出客觀評價(jià)的、能對診斷和治療預(yù)后評級(jí)的指標(biāo)。但由于步態(tài)潛在機(jī)制與疾病進(jìn)展之間的研究尚待完善，個(gè)體差異較大等因素，目前神經(jīng)病學(xué)臨床定量步態(tài)測量方法的研究面臨很多困境，這是亟需突破的難點(diǎn)與重點(diǎn)。本文就步態(tài)分析在神經(jīng)病學(xué)中的臨床應(yīng)用進(jìn)展做一綜述。

一、步態(tài)分析的基本概念及分析方法

步態(tài)是人在行走時(shí)姿態(tài)的統(tǒng)稱，能從側(cè)面反應(yīng)出機(jī)體的健康程度及軀體某部位存在的問題。步態(tài)分析是通過運(yùn)用力學(xué)原理、人體解剖學(xué)及生理學(xué)等知識(shí)對人類行走狀態(tài)進(jìn)行對比分析的一種研究方法。一個(gè)步態(tài)周期由支撐相和擺動(dòng)相組成，其中支撐相包括最初的雙支撐相、單支撐相及結(jié)束時(shí)的雙支撐相。步態(tài)可以反映骨骼肌肉系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等的功能狀況。

三維步態(tài)分析（3DGA）系統(tǒng)通過三維空間能定量分析患者的步行規(guī)律：關(guān)節(jié)活動(dòng)度、中心轉(zhuǎn)移、速度、位移等；然后對行走時(shí)軀體關(guān)鍵部位的肌肉所承受的生物力學(xué)（力和力矩）以及涉及步行時(shí)每塊肌肉的活動(dòng)進(jìn)行高精確度、定量客觀的測量和分析比較。步態(tài)相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)有：步長、步速、步頻、步行周期、支撐相力矩及下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度等。步長為行走時(shí)一側(cè)足跟落地到對側(cè)足跟落地所行進(jìn)的距離。步速、腿長、肌力、髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度等因素均會(huì)影響步長。步速可作為評價(jià)患者行走能力的客觀指標(biāo)。步態(tài)的對稱被認(rèn)為是一種理想的狀態(tài)，臨床上常用與正常值對比的方式來進(jìn)行步態(tài)分析。但目前步態(tài)常以籠統(tǒng)的方式描述，無法量化其變化與疾病進(jìn)展的關(guān)聯(lián)。

有研究表明[2]，肺癌診斷中采取CT增強(qiáng)掃描與常規(guī)病理檢查檢驗(yàn)結(jié)果較為接近。本研究結(jié)果顯示：比較CT增強(qiáng)掃描與常規(guī)病理檢查檢驗(yàn)結(jié)果差異不顯著。與上述研究結(jié)果基本一致，提示肺癌診斷中采取CT增強(qiáng)掃描是可行的，對診斷率的提高可產(chǎn)生有利影響。有研究表明[3]，肺癌診斷中采取CT增強(qiáng)掃描可借助血流參數(shù)進(jìn)行鑒別。本研究結(jié)果顯示：比較惡性組與良性組血流參數(shù)差異顯著。與上述研究結(jié)果基本一致，提示肺癌診斷中采取CT增強(qiáng)掃描，通過鑒別血流參數(shù)可有效進(jìn)行良惡性的識(shí)別。

二、步態(tài)分析在神經(jīng)病學(xué)中的臨床應(yīng)用

1. 腦血管病

腦卒中偏癱步態(tài)主要表現(xiàn)為患側(cè)足下垂、內(nèi)翻、膝反張，呈現(xiàn)拖曳步態(tài)或劃圈步態(tài)，平衡穩(wěn)定性下降。Merkel等建議使用3DGA來指導(dǎo)腦損傷后足下垂患者動(dòng)力義肢的選擇?？纱┐骷夹g(shù)（可穿戴設(shè)備）數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的開發(fā)便于臨床量化步態(tài)的時(shí)空特征。Moore等證實(shí)了低成本的可穿戴設(shè)備Axivity AX3可同時(shí)捕獲步態(tài)的時(shí)空參數(shù)和身體活動(dòng)，有望作為可靠的工具來量化腦卒中后步態(tài)。Microsoft Kinect是一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可幫助醫(yī)師了解人體姿勢和受試者運(yùn)動(dòng)功能之間的聯(lián)系，在計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。?upa等的研究顯示用Microsoft Kinect統(tǒng)一化步幅長度和步態(tài)速度識(shí)別腦卒中的精確度高達(dá)97.2%。Cao等認(rèn)為該系統(tǒng)有可能成為一種低成本的家用工具用于識(shí)別腦卒中和帕金森病患者，還可幫助社區(qū)醫(yī)師進(jìn)行初步診斷。腦小血管病變是引起步態(tài)紊亂的重要血管原因之一，Li等通過在社區(qū)居住人群中使用臨床評定量表和定量步態(tài)分析發(fā)現(xiàn)腦小血管病總負(fù)荷與3 m步行延長、步幅縮短、“起立-行走”測試表現(xiàn)較差相關(guān)，并且不同的腦小血管病變可能通過不同的途徑引起步態(tài)紊亂。

2. 神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病

為了獲得臨床應(yīng)用，明確特定步態(tài)障礙潛在機(jī)制與疾病進(jìn)展之間的清晰聯(lián)系，提高定量步態(tài)測量方法在未來疾病改良臨床試驗(yàn)中的可接受性和實(shí)用性十分關(guān)鍵，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的異常步態(tài)常與肌肉異常的肌力輸出有關(guān)，周圍神經(jīng)損傷患者則常出現(xiàn)肌無力步態(tài)。腦卒中步態(tài)的研究集中在測量身體活動(dòng)或步態(tài)的時(shí)空參數(shù)方面，而并非將兩者結(jié)合。ALS疾病早期患者體征不明顯，其與MS、帕金森病患者均存在跌倒和行走障礙。這些特異性的步態(tài)損害特征可為臨床上藥物或非藥物干預(yù)手段的選擇提供參考。Morris等使用降維工具離子分析，通過將步態(tài)參數(shù)分組為與參與者的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床特征相關(guān)的域來總結(jié)步態(tài)參數(shù)。初步對步態(tài)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分組的嘗試有可能完善步態(tài)評估的臨床解釋，增強(qiáng)對潛在機(jī)制的理解。

3. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘疾病

首先，美國制裁伊朗全面生效前市場預(yù)期的緊張程度過高，驅(qū)動(dòng)國際原油價(jià)格一路震蕩攀升，并于10月3日達(dá)到年內(nèi)最高的86.29美元/桶。在制裁全面生效前，市場普遍認(rèn)為伊朗石油出口將受到美國制裁的強(qiáng)力阻擊，這樣一來伊朗石油出口將急劇下降，最終伊朗將奮起反擊，進(jìn)而引發(fā)世界重要的石油海運(yùn)通道霍爾木茲海峽不安定。在此預(yù)期下，有機(jī)構(gòu)甚至稱國際原油價(jià)格將再次突破100美元/桶。

多發(fā)性硬化（MS）患者最普遍的癥狀之一即行走障礙和頻繁跌倒。研究顯示MS患者步態(tài)障礙可能是由于肌肉無力、感覺喪失、平衡功能障礙、踝關(guān)節(jié)的背屈運(yùn)動(dòng)范圍不足等引起的。步速被用于評估MS患者的臨床能力。Yang等評估了6個(gè)可能減慢MS患者步速的因素，包括：膝關(guān)節(jié)力量、功能活動(dòng)性、身體平衡性、踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)范圍、雙側(cè)足部皮膚感覺水平以及對跌倒的恐懼心理。其發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)力量可能是決定輕度至中度MS患者步速的最主要因素，可以為改善MS患者步態(tài)提供臨床指導(dǎo)。

4. 運(yùn)動(dòng)障礙性疾病

帕金森病是神經(jīng)系統(tǒng)常見的進(jìn)行性疾病之一，可引起步態(tài)凍結(jié)、轉(zhuǎn)向困難、姿勢轉(zhuǎn)換障礙、姿勢不穩(wěn)和本體感覺障礙。帕金森病患者步態(tài)最明顯的特征為短步幅，伴有步速的下降。國內(nèi)外研究者對步態(tài)時(shí)空參數(shù)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及下肢表面肌電信號(hào)等進(jìn)行分析，為帕金森病患者的康復(fù)評估提供了量化支撐。Prateek等開發(fā)了使用慣性傳感器實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測帕金森病患者步態(tài)凍結(jié)的開始和持續(xù)時(shí)間的新方法，比僅使用加速度計(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率更高。此舉為臨床提供可靠、動(dòng)態(tài)的步態(tài)凍結(jié)識(shí)別打下基礎(chǔ)。Marxreiter等發(fā)現(xiàn)基于傳感器的移動(dòng)式步態(tài)分析有助于在帕金森病橫斷面研究中客觀地測量步態(tài)參數(shù)。Pham等設(shè)計(jì)了張量分解模型，這是帕金森病多傳感器時(shí)間序列建模和分析的一種有用方法，可以作為帕金森病潛在的生理指標(biāo)，以提供疾病進(jìn)展的早期預(yù)測。

5. 正常壓力腦積水（NPH）和特發(fā)性正常壓力腦積水（iNPH）

另外，可穿戴技術(shù)有望降低量化步態(tài)的成本，并且可以減少人工記錄的偏差。盡管可穿戴技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，但仍需要考慮許多潛在問題，例如慣性測量單元的電池壽命太短；可穿戴設(shè)備太多會(huì)加重研究人員和參與者負(fù)擔(dān)；用工程術(shù)語描述步態(tài)措施降低了臨床應(yīng)用率；挑戰(zhàn)精確算法的開發(fā)。

三、現(xiàn)實(shí)需求和挑戰(zhàn)

肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）是一種持續(xù)進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，目前尚無有效的治療方法。早期ALS可有跌倒、姿勢反射減弱、后沖、運(yùn)動(dòng)遲緩和手臂擺動(dòng)減少等步態(tài)障礙，另外認(rèn)知缺陷會(huì)增加跌倒和骨折的風(fēng)險(xiǎn)。目前步態(tài)節(jié)奏變化和步幅波動(dòng)在ALS患者中已被描述，評估預(yù)期姿勢調(diào)整的方法開始被應(yīng)用。Feron等使用多模式方法評估ALS步態(tài)障礙，包括標(biāo)準(zhǔn)化的臨床評估、步態(tài)啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)記錄和腦成像，對無步態(tài)障礙的ALS患者和具有姿勢不穩(wěn)的ALS患者作出區(qū)分，呼吁重視ALS的錐體外系特征，在診斷和隨訪中加入運(yùn)動(dòng)障礙評估。

iNPH是腦積水的一種可逆形式，表現(xiàn)為失禁、步態(tài)共濟(jì)失調(diào)和認(rèn)知缺陷。近幾年對其癥狀的認(rèn)識(shí)擴(kuò)展到平衡和上肢功能障礙。Gallagher等發(fā)現(xiàn)步態(tài)評估量表Tinetti量表、Berg平衡量表和起立行走試驗(yàn)可以識(shí)別iNPH患者接受腦脊液腰椎穿刺放液試驗(yàn)前后的步態(tài)變化和平衡癥狀，可量化評估患者治療前后的變化。NPH可采用腦室腹膜分流手術(shù)治療。Chen等在觀察NPH患者術(shù)后步態(tài)分析發(fā)現(xiàn)其有更慢的節(jié)奏、更少的雙肢支撐、更長的步長和更大的單肢支撐，表明其行走平衡更加穩(wěn)定。

當(dāng)我們一行人從街旁一群老者身邊經(jīng)過時(shí)，一位八旬老嫗自述有一兒一女，都已成家立業(yè)，日子尚可，但都不贍養(yǎng)老母，風(fēng)燭殘年的老嫗要把兒女告上法庭。多虧了“幫大哥”（一檔電視節(jié)目）的批評教育才讓這一雙兒女接受了老母，連鄉(xiāng)鄰都慨嘆“寒心呀”！

缺乏足夠的運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)以及評估步態(tài)特征的專業(yè)知識(shí)使步態(tài)受損和功能降低之間的評估受限。要實(shí)現(xiàn)定量步態(tài)分析在神經(jīng)病學(xué)領(lǐng)域的有效轉(zhuǎn)化，需要加強(qiáng)各個(gè)相關(guān)疾病領(lǐng)域研究者之間的交流與合作，特別是臨床、基礎(chǔ)與技術(shù)設(shè)備研發(fā)企業(yè)之間的溝通與交流。

胡蘿卜，又名丁香蘿卜，原產(chǎn)于亞洲西南部，約在13世紀(jì)從伊朗引入中國，發(fā)展成中國生態(tài)型。因其具有健脾、化痰、潤燥、明目、降壓、強(qiáng)心、抗炎、抗過敏之功效，故有“東方小人參”之美譽(yù)。

四、小 結(jié)

通過步態(tài)分析技術(shù)對患者異常步態(tài)進(jìn)行全面分析，并且結(jié)合表面肌電圖技術(shù)，量化神經(jīng)肌肉的狀態(tài)，客觀、動(dòng)態(tài)評估患者的病理性步態(tài)特點(diǎn)，可為神經(jīng)病學(xué)臨床診斷、康復(fù)治療提供相應(yīng)的策略支撐。一些定量參數(shù)的早期改變可能只引起亞臨床變化，而定量步態(tài)分析的使用可以幫助檢測這些細(xì)小差異。盡管步態(tài)分析的研究和應(yīng)用面臨諸多困難與挑戰(zhàn)，但只要選對方向，協(xié)力建立完善的異常步態(tài)特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，緊跟基礎(chǔ)前沿研究步伐定會(huì)有所突破。