陸琰，曹燕，徐海辰，于小明，蔣黎明，伍勰

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬第七人民醫(yī)院康復(fù)治療科，上海 200137；2.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健身科技省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200438

因腦卒中引發(fā)的運(yùn)動(dòng)功能障礙是限制中老年人步行能力和誘發(fā)跌倒的主要因素［1］?？缭秸系K是卒中者回歸社區(qū)需面對(duì)的步行任務(wù)之一，研究顯示因跨越障礙而引發(fā)的跌倒發(fā)生率高達(dá)21%［1-2］。成功安全地跨越障礙不僅需要精確控制擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)還需對(duì)側(cè)提供穩(wěn)定單支撐，以及近端環(huán)節(jié)（骨盆、軀干及上肢擺動(dòng)）的協(xié)調(diào)配合［3］。不同于健康人群的簡(jiǎn)單屈膝和屈髖跨越障礙，卒中者因功能障礙常需采用一系列的步態(tài)調(diào)整和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償策略來成功跨越障礙和維持平衡［4］。

隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的重新定位，功能康復(fù)的目標(biāo)越來越側(cè)重于運(yùn)動(dòng)控制能力和策略的修改和應(yīng)用，即可根據(jù)外界環(huán)境、任務(wù)目標(biāo)和個(gè)體功能水平，實(shí)時(shí)修改運(yùn)動(dòng)控制策略來完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)［5-8］。在線修改運(yùn)動(dòng)控制策略的能力不僅有助于降低跌倒發(fā)生率，同時(shí)也是卒中者回歸生活和融入社會(huì)的關(guān)鍵［8］。因此梳理卒中者在跨越障礙中采取的運(yùn)動(dòng)控制策略，理解不同策略背后的生物力學(xué)機(jī)理，對(duì)于康復(fù)訓(xùn)練和跌倒預(yù)防方案的制定具有重要意義。

1 障礙前的步態(tài)調(diào)整策略

在接收到運(yùn)動(dòng)指令后，卒中者需采用一系列的預(yù)期姿勢(shì)和步態(tài)調(diào)整來接近障礙物。障礙物前的步態(tài)調(diào)整策略對(duì)于成功安全地跨越障礙至關(guān)重要。當(dāng)前研究主要通過步態(tài)的時(shí)空參數(shù)來反映卒中者的步態(tài)調(diào)整，如步速和步長(zhǎng)等。

1．1 步速調(diào)整

卒中者在執(zhí)行步行相關(guān)任務(wù)時(shí)（跨越障礙、步行或上下坡等）步速降低已是領(lǐng)域內(nèi)共識(shí)性的觀點(diǎn)［6，9-10］。針對(duì)跨越障礙前的步速降低，不同學(xué)者解讀結(jié)果的思路卻不相同。部分學(xué)者僅將其作為運(yùn)動(dòng)功能水平的直接體現(xiàn)［11］，而有些學(xué)者則將其作為步態(tài)調(diào)整和運(yùn)動(dòng)控制策略的窗口［5］。從運(yùn)動(dòng)控制角度來看，障礙前的步速降低具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）基于速度準(zhǔn)確性的權(quán)衡理論，低步速有利于后續(xù)跨越障礙中肢體擺動(dòng)和軌跡的精確控制［6］；（2）在相同距離下，低步速可為動(dòng)作修正、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)和平衡控制提供足夠時(shí)間［8］。

1．2 步長(zhǎng)調(diào)整

不同于步速降低的一致性觀點(diǎn)，既往研究中關(guān)于步長(zhǎng)調(diào)整的方案則較為混亂，大致可分為短步策略（short-step strategy，SSS）和長(zhǎng)步策略（long-step strategy，LSS）。以Said 等為代表的學(xué)者認(rèn)為SSS 存在如下優(yōu)勢(shì)［2，4，7-9］：（1）SSS 可有效縮短質(zhì)心和壓心在水平面投影的前后距離以及重力臂，使得卒中者采用較小的肌肉力即可維持平衡，換而言之功能水平越低的人群可能更加傾向于采用SSS； （2）SSS 有助于卒中者產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力來控制質(zhì)心的前后方向速度； （3）SSS 使得卒中者在放置腳步位置時(shí)更加精確，可為跨越步提供基礎(chǔ)。與此不同的是，部分研究發(fā)現(xiàn)LSS 時(shí)視覺反饋信息是持續(xù)可見的，可彌補(bǔ)卒中者本體感覺缺失和感覺中樞整合障礙，因此卒中者采用LSS 接近和跨越障礙物［4，6，12］。

對(duì)當(dāng)前可類比的研究文獻(xiàn)進(jìn)行歸納整理，得出導(dǎo)致研究結(jié)果不同的可能原因，具體如下：（1）SSS 和LSS 的定義方式不同（即計(jì)算步長(zhǎng)變異性的參考步不同），如Huang 等［4］將上一步作為參考步長(zhǎng)，Nakano等［6］則將平均步長(zhǎng)作為參考步長(zhǎng)，而Said 等［10］則以健康對(duì)照的平均步長(zhǎng)作為參考步長(zhǎng)；（2）受試者功能水平存在較大差異，如Huang 等［4］納入受試者為存在痙攣的卒中者，Den Otter 等［12］和Lu 等［13］則納入Brunnstrom5 期及以上的患者；（3）實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)存在不同，包括先行腿選擇、跨越障礙高度等。

綜合來看，步長(zhǎng)策略的選擇可能主要基于自身功能水平。對(duì)于健康老年人和功能水平較好的卒中者而言，更加傾向于選擇LSS；而對(duì)于功能障礙嚴(yán)重的卒中患者，SSS 可能對(duì)于其完成跨越障礙任務(wù)和維持平衡更具有優(yōu)勢(shì)。未來步長(zhǎng)策略研究應(yīng)以相同的依據(jù)計(jì)算步態(tài)變異性，并在相同的對(duì)照和基線水平上探討步態(tài)調(diào)整策略。見圖1。

圖1 卒中者跨越障礙過程中步長(zhǎng)調(diào)整策略示意圖

2 跨越障礙的運(yùn)動(dòng)控制策略

經(jīng)過障礙物前的步態(tài)調(diào)整后，卒中者會(huì)根據(jù)任務(wù)目標(biāo)和感覺輸入對(duì)跨越障礙動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模式重組，以成功安全地跨越障礙［4，15］。卒中患者如何通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來成功跨越障礙和維持平衡是目前康復(fù)生物力學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。厘清此問題對(duì)于理解卒中者運(yùn)動(dòng)控制策略和制定預(yù)防跌倒的康復(fù)方案具有重要的臨床價(jià)值。

2．1 成功跨越障礙的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償策略

卒中者由于肌無力和／或運(yùn)動(dòng)控制受損，需要通過一系列額外的環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其異常的下肢運(yùn)動(dòng)。對(duì)卒中者跨越障礙運(yùn)動(dòng)控制策略的研究結(jié)果進(jìn)行梳理后發(fā)現(xiàn)，目前所認(rèn)同的策略包括殘余膝屈策略（residual knee flexor strategy，RKFS）［3，14，17］、髖屈曲策略（hip flexion strategy，HFS）［3］、髖抬高策略（hip elevation strategy，HES）［3］、骨盆軀干聯(lián)合運(yùn)動(dòng)策略（trunk and pelvic couple movement strategy，TAPCMS）［4，16-17］、髖外展策略（hip abduction strategy，HAS）［4，7，13-14］、骨盆前傾策略（pelvic anterior strategy，PAS）［7］、骨盆后傾策略（pelvic posterior strategy，PPS）［13］以及骨盆側(cè)傾策略（pelvic tilt strategy，PTS）［14］。見表1。

表1 卒中患者跨越障礙研究文獻(xiàn)

從當(dāng)前文獻(xiàn)研究結(jié)果綜合來看，各個(gè)策略并非單獨(dú)存在，而是與其他策略一起共同作用，促使卒中者成功跨越障礙。運(yùn)動(dòng)控制策略的產(chǎn)生更多的是基于患者自身功能水平的自主選擇，不同策略的研究納入受試者的功能基線相差較大。如Maclellan 等［3］納入的為后遺癥期卒中者，由于患側(cè)運(yùn)動(dòng)功能逐漸恢復(fù)，卒中者采用的為屈膝屈髖和髖抬高的聯(lián)合策略。而Huang 等［4］納入伴痙攣的卒中者，采用髖外展聯(lián)合近端環(huán)節(jié)補(bǔ)償策略。因此，不同功能水平的卒中者在面對(duì)相同運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)所采用的運(yùn)動(dòng)控制策略不同。

即使患者采用的運(yùn)動(dòng)控制策略不同，其目的是相同的，即在障礙前增加足廓清高度［4-5］。其中，HAS 是最先調(diào)用的運(yùn)動(dòng)策略，本質(zhì)是為了彌補(bǔ)患側(cè)膝屈肌做功的不足，增加廓清高度。研究認(rèn)為，卒中者首先將重心轉(zhuǎn)移至健側(cè)，通過外展和抬高髖關(guān)節(jié)以獲得足夠的擺過空間［8，18］。若卒中者因患側(cè)嚴(yán)重功能障礙無法有效髖外展，則通過近端環(huán)節(jié)（軀干和骨盆）的側(cè)傾來拉動(dòng)髖外展［4］，提示卒中者在調(diào)用運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)時(shí)是按照由遠(yuǎn)端至近端的順序。此外，Han等［16］認(rèn)為只有當(dāng)障礙物達(dá)到一定高度（20%身高）時(shí)，近端環(huán)節(jié)補(bǔ)償策略（軀干和骨盆）才明顯表現(xiàn)出來，這表明近端環(huán)節(jié)補(bǔ)償是卒中者在面對(duì)復(fù)雜任務(wù)時(shí)不得不采取的措施。較為有趣的是，Huang 等［4］研究發(fā)現(xiàn)，伴隨痙攣的卒中者雖然采用近端環(huán)節(jié)補(bǔ)償聯(lián)合髖外展的運(yùn)動(dòng)策略成功地跨越了障礙，但跨越過程是以犧牲內(nèi)外側(cè)平衡為代價(jià)，即過多調(diào)用近端環(huán)節(jié)可能會(huì)增加跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

綜合來看，運(yùn)動(dòng)控制策略的選擇使用與卒中者功能水平緊密相關(guān)，當(dāng)調(diào)用近端環(huán)節(jié)用以增加下肢擺過空間時(shí)跌倒風(fēng)險(xiǎn)較大。

2．2 平衡維持策略

在卒中者調(diào)用環(huán)節(jié)補(bǔ)償跨越障礙中，支撐腿如何維持平衡也是研究重點(diǎn)，確定支撐腿的平衡維持策略有助于降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)卒中者通過近端環(huán)節(jié)側(cè)傾和髖外展將身體重心轉(zhuǎn)移至健側(cè)時(shí)，健側(cè)下肢需要增加肌肉激活程度來對(duì)抗重力以維持平衡［4］。研究發(fā)現(xiàn)，卒中者不僅患側(cè)肢體存在運(yùn)動(dòng)功能障礙，健側(cè)肢體也會(huì)產(chǎn)生本體感覺和肌肉力量的衰減［19-20］。目前僅有極少量的文獻(xiàn)針對(duì)健側(cè)支撐平衡進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示健側(cè)肢體通過增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)主動(dòng)-拮抗肌共收縮來增加下肢剛度和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，進(jìn)而維持平衡［21-22］。部分學(xué)者認(rèn)為，主動(dòng)-拮抗肌共收縮增強(qiáng)是腦損傷后神經(jīng)肌肉代償和優(yōu)化作用的體現(xiàn)，以彌補(bǔ)肌肉功能減退而衍生的運(yùn)動(dòng)控制策略［22-23］。此外，Hu等［24］研究發(fā)現(xiàn)卒中患者康復(fù)過程中主動(dòng)-拮抗肌共收縮指數(shù)隨著運(yùn)動(dòng)功能的改善而降低，這在一定程度上明確了運(yùn)動(dòng)功能和共激活的關(guān)系。從臨床康復(fù)視角出發(fā)，健側(cè)肢體也是需要著重關(guān)注的方面，增加健側(cè)肢體力量和運(yùn)動(dòng)控制對(duì)于預(yù)防跌倒至關(guān)重要。

3 康復(fù)應(yīng)用

通過生物力學(xué)手段理解卒中者跨越障礙的運(yùn)動(dòng)控制策略，對(duì)于臨床康復(fù)方案和預(yù)防跌倒方案的制定具有啟示作用。

3．1 肌力強(qiáng)化訓(xùn)練

肌無力是卒中者最為常見的功能障礙類型之一。研究發(fā)現(xiàn)，卒中者跨越障礙時(shí)下肢肌力與步行速度呈正相關(guān)，而與跌倒發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)［2，12］。在跨越障礙患側(cè)擺動(dòng)階段，雖然患側(cè)肢體肌力不足，但仍然存在少量的膝關(guān)節(jié)殘余控制［14］。這暗示臨床康復(fù)需要特定的肌肉強(qiáng)化和物理刺激來提升患側(cè)肢體的殘余控制，從而增加足廓清。此外，因健側(cè)肌力衰減而衍生的共收縮策略有助于維持健側(cè)肢體平衡，但共收縮會(huì)影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，產(chǎn)生肌肉疲勞。因此，健側(cè)肌力訓(xùn)練也應(yīng)該被重視。

3．2 軀干控制訓(xùn)練

近端環(huán)節(jié)代償（軀干和骨盆）是卒中者面對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)常采用的重要補(bǔ)償策略。研究表明，在早期的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和平衡發(fā)展階段，限制軀干運(yùn)動(dòng)有助于提高平衡能力，但當(dāng)軀干必須對(duì)外界干擾做出應(yīng)對(duì)時(shí)，跌倒風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)增加［25］。此外，Shin 等［26］的研究也指出，軀干控制能力較好的患者跌倒風(fēng)險(xiǎn)較低，且軀干控制和動(dòng)態(tài)平衡密切相關(guān)?？梢姡诳祻?fù)早期進(jìn)行軀干穩(wěn)定性和控制性練習(xí)、增強(qiáng)核心肌力可能對(duì)促進(jìn)卒中患者康復(fù)和預(yù)防跌倒發(fā)揮重要作用。此外，最新研究表明將姿勢(shì)控制與認(rèn)知功能訓(xùn)練相結(jié)合可顯著改善腦卒中者平衡功能和日常生活能力［27］，提示多層面的聯(lián)合康復(fù)技術(shù)可能對(duì)于卒中康復(fù)更為有效。

3．3 時(shí)間約束下的跨越障礙訓(xùn)練

在線修改運(yùn)動(dòng)控制策略或運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，是卒中者維持平衡、完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)和回歸社會(huì)的關(guān)鍵所在。本文納入的跨越障礙研究均為無時(shí)間約束的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，即便如此依然發(fā)現(xiàn)卒中者采用了一系列的調(diào)整和補(bǔ)償策略。研究認(rèn)為，增加時(shí)間約束會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制難度進(jìn)一步增加，有助于優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制策略和提升控制能力［4］。因此，建議臨床康復(fù)中增加有／無時(shí)間約束的跨越障礙練習(xí)，以提升卒中者在線修改運(yùn)動(dòng)控制策略的能力。

4 總結(jié)

本文系統(tǒng)梳理了卒中者跨越障礙的運(yùn)動(dòng)控制策略，包括障礙前的步態(tài)調(diào)整、障礙中的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償及平衡維持策略。策略的選擇與功能水平緊密相關(guān)，調(diào)用近端環(huán)節(jié)雖有助于增加下肢擺過空間，但也增加了跌倒風(fēng)險(xiǎn)?；诖诉\(yùn)動(dòng)控制策略，提示臨床康復(fù)應(yīng)注重健／患側(cè)肌力強(qiáng)化、增強(qiáng)軀干控制和康復(fù)在線修改運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。迄今為止，關(guān)于卒中者跨越障礙的策略研究多集中于跨越過程，對(duì)于障礙后的平衡控制和步行模式的重新恢復(fù)卻未得到明確。此外，跨越障礙研究納入的受試者基線水平相去甚遠(yuǎn)，以至于結(jié)果缺乏可比性。未來研究有必要納入大范圍的卒中患者，通過生物力學(xué)和腦科學(xué)手段（如近紅外），明確功能障礙程度和運(yùn)動(dòng)控制策略選擇之間的映射關(guān)系，并從腦科學(xué)出發(fā)確定不同策略選擇時(shí)腦激活模式的差異，以期為臨床康復(fù)提供更為精確性的指導(dǎo)建議。