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三维步态分析在偏瘫康复中的研究进展 夏清 穆景颂 【关键词】步态分析；偏瘫；康复 步态分析(Grait Analysis)是研究步行规律的检查方法，旨在通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常的关键环节和影响因素，从而指导康复评估和治疗，也有助于临床诊断、疗效评估、机理研究等。三维步态分析系统是一种新兴的步态分析的手段，具有客观、定量、准确的特点，目前逐渐被应用于骨科康复、神经康复、矫形外科等领域。 1 三维步态分析的常用参数 1.1运动学参数 1.1.1 时间-空间参数 步长、步幅、步宽、步频、步速等是基本的时间-空间参数，也是其他步态分析指标的基础。正常成年女性步长(63.3±52.21)cm，步速(69.70±2.59)cm／s。正常成年男性步长(69.00±3.39)cm，步速(74.14±1.60)cm／s。正常成人步频70-120步／min[1]。步速是影响步行的重要参数，也是反映偏瘫患者步行能力的敏感、可靠而准确的指标[2]。通常将适合个体的舒适速度作为正常速度，此时个体将能耗的效率发挥至最大[3]。影响步频的主要因素有患肢的负重能力、步行的稳定性及对下肢的控刺能力[4]。 1.1.2 重心 重心是重力的作用心，重心的移动是影响能量消耗的最重要因素。在步态分析系统中通过计算将重心在侧向(x)、前后向(Y)及垂直向(z)随步行周期的位移绘制出一基本圆滑的曲线，同时将重心位移在3个平面上的投影绘制成图 ，能有效地区别正常和病理步态，评价康复过程的变化。站立时，人体重心一般在正中面上第三骶骨上缘前方7cm处[5]。步行时，人体重心不仅往复上下运动，而且还往复左右移动，运动呈现周期性的正弦振动运动规律。运动在矢状面内表现为周期性上下移动，运动轨迹为正弦波。垂直方向上的高度变化幅值约为5cm。额状面内表现为左右往复运动，轨迹同样形成正弦波[3]。人体重心的摆动幅度和频率反映人体运动的平衡能力[6]。一般来讲，人体重心起伏越大则耗能越大。所以减少重心的摆动是降低耗能的关键。 1.1.3 节段性运动 正常步态的维持，应该是髋关节前屈约30°，后伸100°，膝关节充分伸展，屈曲60°，踝关节跖屈20°，背伸15°[7]。而就临床意义而言，角度-时间曲线和角度-角度曲线较之单纯的角度值则更具意义。行走中的角度-时间关系曲线可以反映相应关节的功能情况，关节运动随时间的变化规律；角度-角度曲线则可形象的表现两个关节之间的协调关系，比较正常和异常步态的差异[8]。 1.2 动力学参数 1.2.1 足地反应力 主要包括地面反作用力、力矩、剪力等。利用三维测力台装置可以得出脚对台面的作用力的3个分量Fx、Fy、Fz[9]。其中以Fz为最大，约为体重的1.5～1.8倍[1]。正常步行周期中Fx呈双峰正值，Fy可呈负-正-负的变化过程。这反映了脚跟先向前踩，随即脚尖后蹬的过程。下肢承重能力降低或步行速度降低时，地面反作用力双峰曲线降低或消失[10]。许光旭等[11]在对偏瘫步态进行的研究中，选择Fz随时间的积分-垂直冲量作为基础参数。进一步通过患侧占健侧的积分值的百分比R，来反映步态的不对称性。 力矩是力与关节活动范围的乘积。步态分析中，可利用运动学和地面反作用力等计算出下肢关节的力矩。下肢损伤后最敏感的变化在于关节力矩的变化 [12]。王人成等[13]的研究认为，在一个步态周期内，膝关节力矩是时间或膝屈角的函数，对关节力矩的控制是改善步态的关键。 1.2.2 肌电活动参数 表面肌电图是步态分析非常重要的组成部分，用于检测步行时肌肉活动与步态的关系，表浅肌肉一般采用表面电极，置放于与相邻肌肉距离最远并且接近肌腹的部位，深部肌肉可以采用植入式线电极[14]，由于神经疾病患者步态分析的发展，临床对于明确步行障碍关键肌肉的需求日益提高，动态肌电图的价值越来越突出。 1.3 能量代谢参数 氧价（Oxygen cost,OC）是国际上积极应用而在国内所知甚少的指标。氧价是步行时耗氧量和步行距离的商（OC=VO2/meter）。受试者采用便携式氧分析方式，在步行时同步采集呼出的气体，进行耗氧量分析，再与步行距离相除。氧价越低，说明步行运动的能量消耗越省，自然步态的标志就是最节约能量的步行方式[15]。任何步行训练效果的金标准就是降低氧价。因此，氧价分析将成为未来十分有发展前景的技术。心率也被视为机体能量消耗的指标。 2 偏瘫异常步态模式 偏瘫是运动系统失去了高位中枢神经系统的调控，使原始的、被抑制的、受到调节的皮层下中枢运动反射释放，导致肢体肌群间协调紊乱，肌张力异常而产生运动障碍[16]。典型的偏瘫步态常表现为：足下垂、内翻、膝过伸、髋关节外展外旋之划圈步态。 3 偏瘫的三维步态分析研究 3.1 时间-空间参数研究 偏瘫患者步态步宽加大，步长、步幅缩短，