王一吉,周紅俊,劉根林,鄭櫻,郝春霞,衛(wèi)波

脊髓損傷是一種嚴(yán)重的致殘性疾病,會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷平面以下運(yùn)動(dòng)、感覺功能及大小便功能障礙[1],而運(yùn)動(dòng)功能喪失常常會(huì)導(dǎo)致步行功能障礙。與完全性脊髓損傷相比,部分不完全性脊髓損傷患者在輔助下能夠完成步行。因此,重建步態(tài)是不完全性脊髓損傷患者的康復(fù)治療重點(diǎn)[2-3]。系統(tǒng)、全面地了解脊髓損傷步態(tài)特點(diǎn)是重建步行功能的前提條件,目前研究主要集中在對(duì)時(shí)空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行觀察和比較[4-6],缺乏對(duì)步行變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性的對(duì)照研究。步態(tài)變異性和對(duì)稱性分別對(duì)應(yīng)著步行時(shí)一側(cè)下肢步態(tài)特征的波動(dòng)和左右兩側(cè)下肢運(yùn)動(dòng)的相似程度,是評(píng)估步態(tài)一致性和節(jié)律的敏感指標(biāo)。既往研究顯示腰椎間盤突出患者的步長(zhǎng)變異性較大[7],與正常人相比,偏癱患者的步態(tài)對(duì)稱性和變異性較大[8],提高步態(tài)對(duì)稱性和變異性,有助于步行姿勢(shì)的改善[9],提高動(dòng)態(tài)平衡功能[10],降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)[11]。步態(tài)的協(xié)調(diào)性與對(duì)稱性不同,是一側(cè)下肢擺動(dòng)的節(jié)奏與另一側(cè)下肢擺動(dòng)節(jié)奏的協(xié)調(diào)程度。既往研究顯示與健康人相比,帕金森患者的協(xié)調(diào)性較差[12]。本研究主要探討脊髓損傷患者步態(tài)變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性特點(diǎn),了解步態(tài)變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性與步行功能的關(guān)系,旨在為步行康復(fù)訓(xùn)練起到精確的指導(dǎo),更好地重建步行功能。

1 資料與方法

1.1 一般資料 以2020年11月～2022年11月在北京博愛醫(yī)院符合標(biāo)準(zhǔn)的脊髓損傷患者22例為觀察組。所有患者的神經(jīng)學(xué)查體依據(jù)美國(guó)脊柱損傷協(xié)會(huì)(American Spinal Injury Association,ASIA)制定的脊髓損傷神經(jīng)學(xué)分類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[13],該標(biāo)準(zhǔn)包括下肢運(yùn)動(dòng)評(píng)分,根據(jù)徒手肌力評(píng)估方法對(duì)髂腰肌、股四頭肌、脛前肌、拇長(zhǎng)伸肌和腓腸肌進(jìn)行0～5分的運(yùn)動(dòng)評(píng)分,0分是無肌肉收縮,5分是正常功能,將一側(cè)下肢關(guān)鍵肌得分相加得出一側(cè)下肢運(yùn)動(dòng)總分,一側(cè)下肢正常運(yùn)動(dòng)總分為25分,采用AIS殘損分級(jí)(ASIA impairment scale)對(duì)脊髓損傷程度進(jìn)行A～E的分級(jí),不完全性脊髓損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)為鞍區(qū)感覺或者運(yùn)動(dòng)存在[14]。納入標(biāo)準(zhǔn):年齡18～70歲;不完全性脊髓損傷患者;生命體征平穩(wěn);可在踝足矯形器的輔助下完成10m步行。排除標(biāo)準(zhǔn):脊柱不穩(wěn)定;嚴(yán)重腰痛,腰椎活動(dòng)受限;體位性低血壓、異位骨化、深靜脈血栓等并發(fā)癥;下肢髂腰肌、股四頭肌、腘繩肌、脛前肌及腓腸肌的肌張力Ashworth分級(jí)≥2級(jí)[15]。另選取年齡、身高、體重等因素與觀察組相仿的22例健康志愿者作為對(duì)照組,其納入標(biāo)準(zhǔn)為:無腰椎病史;步行功能正常。本研究經(jīng)中國(guó)康復(fù)研究中心醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn) (No.2020-072-1)。所有受試者均簽署知情同意書。觀察組與對(duì)照組年齡、身高及體重比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,具有可比性。見表1。

表1 2組受試者一般情況比較

1.2 方法 所有患者實(shí)驗(yàn)前24h均未進(jìn)行劇烈體力活動(dòng)。脊髓損傷步行能力評(píng)價(jià)量表采用脊髓損傷步行指數(shù)Ⅱ評(píng)分(walking index for spinal cord injury II,WISCI-II)和功能獨(dú)立性評(píng)定(functional indenpendence measure,FIM)的行走能力部分[16-17],步態(tài)分析采用美國(guó)Noraxon公司的MyoMotion三維運(yùn)動(dòng)采集系統(tǒng)和Myo Pressure足底壓力采集系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)步行參數(shù)數(shù)值的采集,在開始進(jìn)行步態(tài)測(cè)試前,向受試者講解測(cè)試過程及注意事項(xiàng),確保其充分理解并配合。所有測(cè)試均由2名康復(fù)醫(yī)師(1名負(fù)責(zé)步態(tài)數(shù)據(jù)采集,1名負(fù)責(zé)受試者步行安全)進(jìn)行。受試者取直立位,對(duì)其進(jìn)行髖膝踝關(guān)節(jié)角度傳感器的佩戴、安裝,囑被試者在壓力測(cè)試板上以自然步速來回行走4次以適應(yīng)步行環(huán)境,然后開始正式測(cè)試。正式測(cè)試時(shí),被試者需先靜止站立10s以進(jìn)行姿態(tài)校準(zhǔn),然后在壓力測(cè)試板上來回行走3次,得到3組測(cè)試結(jié)果。行走測(cè)試長(zhǎng)度為6m,壓力測(cè)試板居中,以保證測(cè)試出被試者行走的真實(shí)自然狀態(tài)。在完成觀察組(患者)的測(cè)試后,確定患者的步行最慢速度和最快速度。對(duì)照組分為對(duì)照組A(正常速度)和對(duì)照組B(匹配患者速度)。匹配患者速度范圍=患者最慢速度-0.1m/s<匹配速度<患者最快速度+0.1m/s[18]。對(duì)照組首先完成正常速度的測(cè)試,然后囑以匹配患者的速度步行數(shù)個(gè)來回,待適應(yīng)匹配速度后再進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果

22例脊髓損傷患者中AIS C級(jí)1例,AIS D級(jí)21例,病程0～3個(gè)月13例,3～6個(gè)月5例,6個(gè)月以上的4例,頸髓損傷7例,胸髓損傷5例,腰髓損傷10例。

2.1 3組患者步態(tài)變異值和對(duì)稱值的比較 觀察組的步長(zhǎng)變異值、站立相變異值和邁步相變異值均顯著高于對(duì)照組A(P<0.05),但與對(duì)照組B相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)照組B的站立相變異值和邁步相變異值顯著高于對(duì)照組A(P<0.05)。觀察組的步長(zhǎng)對(duì)稱值,站立相對(duì)稱值以及邁步相對(duì)稱值均顯著高于對(duì)照組A和對(duì)照組B(P<0.05),但對(duì)照組A和對(duì)照組B相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。觀察組的PCI顯著高于對(duì)照組A和對(duì)照組B(P<0.05),但對(duì)照組A和B相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2。

表2 3組患者的步長(zhǎng)對(duì)稱值,站立相對(duì)稱值及邁步相對(duì)稱值比較

2.2 觀察組步態(tài)變異值、對(duì)稱值和PCI與步行功能的相關(guān)性分析 觀察組的站立相變異值、站立相對(duì)稱值、邁步相對(duì)稱值和PCI 與WISCIII呈負(fù)相關(guān),觀察組的站立相變異值、邁步相變異值和PCI與對(duì)稱值與FIM步行指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。見表3。

表3 觀察組步態(tài)變異值、對(duì)稱值和PCI與步行功能的相關(guān)性分析

2.3 WISCI-II和FIM步行指數(shù)的多元線性回歸分析結(jié)果 WISCI-II步行指數(shù)=22.503-4.039×站立相變異值-15.799×站立相對(duì)稱值-0.414×PCI;FIM步行指數(shù)=9.111-0.629×PCI。站立相變異值、站立相對(duì)稱值和PCI對(duì)WISCI-II步行指數(shù)均有顯著影響,其中站立相對(duì)稱值影響程度最大,其次是站立相變異值,影響最小的是PCI,3個(gè)因素對(duì)WISCI-II步行指數(shù)的影響是顯著負(fù)向的。PCI對(duì)FIM步行指數(shù)有顯著負(fù)相影響。

3 討論

脊髓損傷患者的步行能力不僅包括步行速度,步長(zhǎng),站立相及邁步相等時(shí)空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù),還包括步態(tài)變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性等,它們可作為敏感的指標(biāo)來評(píng)價(jià)步行質(zhì)量的改善程度。步態(tài)變異性和對(duì)稱性已作為重要指標(biāo)用于評(píng)估腦卒中患者的步態(tài)[8,21-22],步態(tài)協(xié)調(diào)性已用于評(píng)估帕金森患者和老年人的步態(tài)[12],但是在脊髓損傷患者的步態(tài)評(píng)估中應(yīng)用較少。由于脊髓損傷患者的歩速顯著低于健康人,為了觀察縮小歩速差距時(shí)患者的步態(tài)的特點(diǎn),本研究增加了與患者匹配速度下健康人的比較。本研究證實(shí)與正常歩速的健康人相比,脊髓損傷患者的步態(tài)變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性均較差,與匹配患者歩速的健康人相比,脊髓損傷患者步態(tài)對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性較差。

本研究發(fā)現(xiàn),脊髓損傷患者步長(zhǎng)、站立相及邁步相變異性顯著大于正常歩速的健康人,推測(cè)與脊髓損傷患者歩速和下肢肌力顯著低于健康人有關(guān)。脊髓損傷患者步長(zhǎng)、站立相及邁步相變異性與匹配速度的健康人相比,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,推測(cè)其原因與健康人為了能以較低歩速行走,對(duì)下肢的擺動(dòng)時(shí)長(zhǎng)控制欠佳、平衡功能受損,結(jié)果導(dǎo)致步態(tài)變異性的下降有關(guān)。匹配速度的健康人的站立相及邁步相的變異性顯著低于正常歩速的健康人這一發(fā)現(xiàn)也證實(shí)了此推測(cè)。

本研究顯示脊髓損傷患者步長(zhǎng)對(duì)稱性、站立相對(duì)稱性與邁步相對(duì)稱性顯著低于正常歩速和匹配歩速的健康人,與既往結(jié)果一致[23],而正常歩速的健康人的步態(tài)對(duì)稱性與匹配歩速的健康人相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。脊髓損傷患者下肢運(yùn)動(dòng)總分和左右下肢肌力差值顯著高于正常人,因此,可以推測(cè)步態(tài)對(duì)稱性與脊髓損傷導(dǎo)致的肌力較差有關(guān),與歩速的關(guān)系不大。保持步態(tài)對(duì)稱性取決于從大腦皮層到肌肉的神經(jīng)支配的完整性,任何支配運(yùn)動(dòng)控制的神經(jīng)損傷都會(huì)影響步態(tài)[24]。脊髓損傷會(huì)影響中樞神經(jīng)對(duì)下肢骨骼肌的控制,造成下肢肌力顯著下降。既往研究發(fā)現(xiàn)雙下肢肌肉激活的對(duì)稱性決定步態(tài)對(duì)稱性[25],左右下肢肌力的不同會(huì)導(dǎo)致下肢向前擺動(dòng)的程度不對(duì)稱,下肢運(yùn)動(dòng)功能差的一側(cè)單腿擺動(dòng)控制能力較差[26],這會(huì)加大該側(cè)下肢與對(duì)側(cè)下肢步行參數(shù)的差異。此外,脊髓損傷會(huì)切斷大腦與下肢之間的感覺傳導(dǎo)通路[21],這將造成下肢感覺的不對(duì)稱,也有可能導(dǎo)致步態(tài)的不對(duì)稱。因此,脊髓損傷步態(tài)不對(duì)稱可能與左右下肢運(yùn)動(dòng)、感覺功能受損的不對(duì)稱有關(guān)[27],提高下肢肌力和縮小左右下肢肌力差距可以提高步態(tài)對(duì)稱性,與既往研究結(jié)果一致[28]。

本研究顯示脊髓損傷患者步態(tài)協(xié)調(diào)性顯著低于正常歩速和匹配歩速的健康人,而健康人不同速度相比,協(xié)調(diào)性無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,說明協(xié)調(diào)性與脊髓損傷相關(guān),而與歩速的關(guān)系不大。負(fù)責(zé)行走過程中肢體內(nèi)肌肉激活協(xié)調(diào)的神經(jīng)元機(jī)制與脊髓運(yùn)動(dòng)中心有關(guān),雙側(cè)下肢屈肌和伸肌組之間的交替活動(dòng)產(chǎn)生有節(jié)奏的步行運(yùn)動(dòng),是通過脊髓兩側(cè)中央模式發(fā)生器(central pattern generator,CPG)的相互作用實(shí)現(xiàn)的[29]。脊髓損傷會(huì)影響CPG,破壞負(fù)責(zé)行走過程中協(xié)調(diào)肌肉激活的神經(jīng)元機(jī)制,最終導(dǎo)致協(xié)調(diào)性的異常。

WISCI-II和FIM步行指數(shù)都是脊髓損傷患者步行功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),而本研究顯示步態(tài)的變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性均與步行功能呈負(fù)相關(guān),也就是說步態(tài)的變異性越小,對(duì)稱性越好,協(xié)調(diào)性越高,脊髓損傷患者的步行功能越好。線性回歸方程顯示W(wǎng)ISCI-II步行指數(shù)由站立相變異值、站立相對(duì)稱值和PCI三項(xiàng)指標(biāo)決定,而FIM步行指數(shù)則主要與PCI有關(guān),突出了步態(tài)協(xié)調(diào)性的重要性。

綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)脊髓損傷患者步態(tài)變異性、對(duì)稱性及協(xié)調(diào)性均較差,其中歩速是影響步態(tài)變異性的重要因素,而下肢肌力以及左右下肢肌力的差值是影響步態(tài)對(duì)稱性的重要因素,脊髓損傷導(dǎo)致的CPG的受損是步態(tài)協(xié)調(diào)性的重要因素。此外,在為不完全性脊髓損傷患者制定步行康復(fù)訓(xùn)練方案時(shí),需要考慮到患者的步態(tài)變異性、對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性等指標(biāo)。另外,本研究樣本量較小,由于研究條件限制,未能進(jìn)行更多步行參數(shù),如關(guān)節(jié)活動(dòng)角度,地面反作用力及肌電信號(hào)等相關(guān)數(shù)據(jù)的采集及分析,下一步將擴(kuò)大樣本量更準(zhǔn)確的了解步態(tài)特點(diǎn),并進(jìn)一步探索步行康復(fù)訓(xùn)練對(duì)脊髓損傷患者步態(tài)變異性、對(duì)稱性及協(xié)調(diào)性的效果。