双小腿截肢者假肢辅助下行走能力的评价

马鑫鑫，曹学军,2，杨平,2，蔡丽飞,2，刁子龙

下肢截肢者因为失去部分肢体，只能通过假肢进行代偿。截肢者穿戴假肢后主要是通过残肢的功能和利用假肢机构的特点来实现行走。对下肢截肢者行走能力进行客观的评价，能够为康复治疗计划的制定、阶段性治疗效果的评价、选择假肢部件和评价安装假肢之后效果提供参考[1]。单侧小腿截肢者因为有健侧肢体的代偿，行走能力与正常人差别不是很大，对于识别假肢设计的缺陷、评价假肢部件性能的研究价值不大；而双侧小腿截肢者，因无法从对侧得到代偿作用，所以研究的结果能够为研究者对假肢的功能、缺陷的补偿提供更好的参考[2]。

目前国际上对于截肢者行走能力的评价没有统一的定义。Lamoth提到截肢者的行走能力常常是通过对行走速度、步态的对称性、能量消耗的定量研究来评价；此外，站立时的平衡与行走能力有很强的相关性[1]。本研究主要通过步态分析、静态站立平衡能力、室外行走1 km所用时间及能量消耗几个方面来研究双小腿截肢者的行走能力，以便制定双小腿截肢者行走能力参考指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本市及周边省市假肢装配站的双小腿截肢者11例作为截肢组，其中男性10例，女性1例；同时在本院职工中选取12名健康成年人作为对照组，其中男性11名；女性1名。由经验丰富的假肢师对假肢的对线、部件连接进行专业性的检查，确保假肢处于最佳状态，并记录截肢组的截肢原因、左右侧残肢长度、穿戴假肢时间、接受腔类型、假脚类型。见表1。

纳入标准：①因各种外伤或血管病等原因双小腿截肢；②年龄20～60岁，病程≥2年；③装配假肢后具有独立行走能力；④残端无骨刺、神经瘤、残肢痛、水肿、压疮等并发症；④身体健康，其他肢体无运动方面的疾病。

排除标准：患有心脏病、呼吸系统疾病、内分泌系统疾病、肌肉骨骼系统疾病、认知障碍、精神病。

表1 双小腿截肢者资料

1.2 实验设计方法

本研究主要是从室内步态分析、室外行走1 km所用时间及能量消耗、静态站立平衡能力方面对双小腿截肢者的行走能力进行定量测试。

1.2.1 室内步态测试 选取室内30 m的平路作为实验场地，要求受试者佩戴智能步态及活动能耗分析仪(Intelligent Device for Energy Expenditure and Activity,IDEEA，美国MINISUN公司)以自我感觉最舒适的速度在30 m的平路上来回行走6 min，重复进行2次。采取室内6分钟步行试验(6-minutes walking test,6MWT)中通过IDEEA测试所得的步态时空参数。

1.2.2 6分钟步行距离(6-minutes walking distance,6MWD)、室外行走1 km所用时间及能量消耗测试

6MWD选取室内步态测试时通过IDEEA获得的距离。

选取室外包括各种路面(碎石子路、上下坡、草地、上下台阶、平路)组成的约1 km复杂路面作为实验场地，要求受试者佩戴IDEEA以自我感觉最舒适的速度在此场地上行走，重复进行2次。

1.2.3 静态站立平衡能力测试 受试者取中立位姿势、睁眼，双脚静止站立在足底压力跑台上，分别记录3次患者静态站立的情况，每次持续10 s。

1.2.4 下肢截肢者行走能力量表(Amputee Mobility Predictor,AMP)评价 由两名专业人员根据AMP的具体操作方法对双小腿截肢者进行评价，评价的主要内容包括转移、坐/立位平衡和各种步行技巧，根据得分确定运动级别。K1：15～26 分，K2：27～36分，K3：37～42分，K4：43～47分。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 步态分析

两组步数、步速、步态周期、步频、双支撑期、摆动相百分比及支撑相百分比具有显著性差异(P＜0.05)；跨步长、单支撑期、摆动期无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

表2 步态分析对比结果

2.2 6 MWD、室外行走1 km所用时间及能量消耗

两组6MWD、室外行走1 km所用时间及能量消耗均有显著性差异(P＜0.05)。见表3。

表36MWD、室外行走1 km所用时间和能量消耗对比结果

2.3 静态站立平衡能力

两组重心移动面积、重心移动总轨迹长均无显著性差异(P＞0.05)。见表4。

2.4 AMP评价结果

截肢组AMP评分为(38.64±2.16)分；其中K22例，K39例。

2.5 双小腿截肢者穿戴假肢行走能力参考指标制定

本研究中截肢组均已很好地融入家庭和社会，测试的结果能够为双小腿截肢者康复目标的制定提供可靠的参考。

根据《国际功能、残疾和健康分类》(ICF)的理念，我们将双小腿截肢者穿戴假肢行走能力的参考指标分为两部分：身体结构与功能相关指标、活动相关指标，选取双小腿截肢者与正常人之间有统计学差异的指标。身体结构与功能相关指标包括步态时空参数，活动相关指标包括室内6MWD、室外行走1 km所用时间及能量消耗。每个指标参考值分为三级，分别是一般、良好、优秀，两侧的极值通过(xˉ-s)、(xˉ+s)计算得到。见表5。

表4 静态站立平衡能力对比结果

表5 双小腿截肢者穿戴假肢行走能力参考指标

3 讨论

对于截肢者功能的康复评定，假肢师或康复治疗师常常从穿戴假肢后能够实现独立步行的时间和距离上判断截肢者行走的能力，这种方式属于定性判断，结果的准确性或可靠性与观察者的技术水平、经验有直接的关系。本研究通过对双小腿截肢者的行走能力进行定量测试，并制定双小腿截肢者行走能力参考指标，为双小腿截肢者康复目标的制定提供参考，为下肢截肢者行走能力提供定量评价的方法。

3.1 双小腿截肢者行走能力与正常人之间的差别

自我感觉最舒适的速度，被认为是行走时最安全、耗能最少、最易显示步态信息的速度，被广泛地作为测试行走能力的指标，无病理性步态的正常步速是1.1～1.4 m/s[3]。下肢截肢者由于失去正常的关节结构，打破了身体重心钟摆样运动的平滑性；此外，足跟离地时失去小腿三头肌向前的驱动力，所以需要额外的机械功来移动重心，导致步行速度降低和能量消耗增加，步行效率下降。本研究中，对照组自我感觉最舒适的平均速度为1.29 m/s，截肢组自我感觉最舒适的平均速度为1.07 m/s。与对照组相比，截肢组的6MWD减少20%；步态周期长、步频小、支撑期百分比增大、摆动期百分比减小；跨步长较正常人略短，但是差别无统计学意义。本组的假脚型号大多为SACH，由于SACH背屈、跖屈范围较小，在应对室外复杂路面，如上下坡、上下台阶时，需要通过划圈或髋关节的上提来辅助下肢跨越障碍，从而需要做更多的功，消耗更多的能量；截肢组室外行走复杂路面1 km所需时间比对照组多40%左右，每千克体重能量消耗比对照组多约30%左右。

重心移动总轨迹长越长，重心移动面积越大，静态站立平衡能力越差，统计结果显示截肢组与对照组的静态站立平衡能力无差别。原因可能与双小腿截肢者假肢对线原则及截肢者穿戴假肢的时间有关。考虑到平衡的因素，一般双小腿截肢者站立时假脚间距较正常人大，从而增大了支撑面积；本研究中截肢组穿戴假肢的平均年数为17年，因为长期穿戴假肢，已经能够很好地操控假肢，下肢的肌力和本体感觉已经得到很好的训练，可能弥补了因截肢而导致的静态站立平衡能力的减弱。

6MWT被广泛用来测试所有人，包括截肢者的行走能力，而且被证明在测试社区行走能力时重复测量精确度较高[4]，一直以来被认为是评价截肢与功能相关性的金标准[5]。2002年，Gailey等发表了AMP，现在已经被国外学者广泛采用，作为对下肢截肢者评定的重要方法；AMP的目的是评定下肢截肢者的运动能力，包括当前的运动能力和将来的步行潜力，为医生、假肢技师和康复治疗师客观地评定截肢者穿戴假肢后的步行能力提供参考[6]。Raya对双侧截肢者进行AMP和6MWT的相关性分析，认为两者具有相关性，可以作为评价双小腿截肢者的行走能力的辅助工具[7]。AMP平均得分显示截肢组的平均运动级别为K3，表明有能力或有潜力变换步幅行走，典型表现是户外活动可以越过大多数障碍物，可使用假肢进行较复杂的职业活动或其他活动[4]。

3.2 加速度计的应用

目前实验室使用的最为复杂的步态分析评价设备是三维步态分析系统。但是三维步态分析也存在一定的劣势，当感受器标记点较多或者摄像头较少时，红外捕捉容易出现错误；对于步态分析的评价受到实验室的限制，只能测试短距离通道的步态信息，不能代表人类自然状态下真实的步态特征[8]。三维加速度计因其简单、方便、不受实验室限制的特点，被广泛用来进行关于老年人、青少年、运动障碍者和神经系统疾病患者的活动监测、步态和能量消耗的分析[9-11]。在康复工程领域，三维加速度计已经成为一种辅助截肢者假肢部件选择、康复介入评价方面的手段[12]。本研究所用设备IDEEA就是一种三维加速度计，IDEEA能够很好地评价实验室外的步态和姿势，精确地评价能量消耗[13]。

双小腿截肢者的行走能力与正常人之间存在差异，但因为其保留了双侧的膝关节，具有很大的行走潜力。通过测试双小腿截肢者行走能力与正常人之间的差异，选取评价双小腿截肢者穿戴假肢行走能力的参考指标及相应的阈值，可为以后双小腿截肢者康复效果的评价和康复目标的制定提供科学依据。

[1]Lamoth CJ,Ainsworth E,Polomski W,et al.Variability and stability analysis of walking of transfemoral amputees[J].Med Eng Phys,2010,32(9):1009-1014.

[2]Su PF,Gard SA,Lipschutz RD,et al.Gait characteristics of persons with bilateral transtibial amputations[J].Rehabil Res Dev,2007,44(4):491-501.

[3]American Physical Therapy Association.Guide to Physical Therapist Practice.Second Edition.American Physical Therapy Association[J].Phys Ther,2001,81(1):9-746.

[4]Lin SJ,Bose NH.Six-minute walk test in persons with transtibial amputation[J].Arch Phys Med Rehabil,2008,89(12):2354-2359.

[5]Gailey R.Predictive outcome measures versus functional outcome measures in the lower limb amputee[J].Prosthet Orthot Int,2006,18(6):51-60.

[6]Gailey RS,Roach KE,Applegate EB,et al.The amputee mobility predictor:An instrument to assess determinants of the lower-limb amputee's ability to ambulate[J].Arch Phys Med Rehabil,2002,83(5):613-627.

[7]Raya MA,Gailey RS,Gaunaurd IA,et al.Amputee Mobility Predictor-Bilateral:A performance-based measure of mobility for people with bilateral lower-limb loss[J].J Rehabil Res Dev,2013,50(7):961-968.

[8]Simon SR.Quantification of human motion:Gait analysis—benefits and limitations to its application to clinical problems[J].JBiomech,2004,37(12):1869-1880.

[9]王军利,张冰,贾丽雅,等.Actigraph(GT3X)加速度计测量我国19-29岁人群身体活动能耗的效度研究[J].体育科学,2013,32(12):71-77.

[10]刘蓉,黄璐,李少伟,等.基于步态加速度的步态分析研究[J].传感技术学报,2009,22(6):893-896.

[11]Bosch S,Marin-Perianu R,Havinga P,et al.Energy-efficient assessment of physical activity level using Duty-Cycled Accelerometer Data[J].Procedia Comput Sci,2011,5:328-335.

[12]Dudek NL,Khan OD,Lemaire ED,et al.Ambulation monitoring of transtibial amputation subjects with patient activity monitor versus pedometer[J].J Rehabil Res Dev,2008,45(4):577-585.

[13]Welk GJ,McClain JJ,Eisenmann JC,et al.Field validation of the MTIActigraph and BodyMedia armband monitor using the IDEEA monitor[J].Obesity(Silver Spring),2007,15(4):918-928.