三维步态分析对脑瘫患儿下肢运动功能的评价

黄一琳 陈龙伟

（1.陕西省人民医院康复医学科，陕西 西安 710068；2.西安交通大学生命学院生物医学工程研究所，陕西 西安 710049）

脑瘫（cerebral palsy，CP）是指一组持续存在的导致活动受限的运动和姿势发育障碍症候群，这种症候群是由于发育中的胎儿或婴儿脑部受到非进行性损伤而引起的。CP 根据肢体障碍情况分为单肢瘫、偏瘫、三肢瘫、四肢瘫、截瘫和双瘫，其中以偏瘫及双瘫最为常见；根据运动障碍的性质分为痉挛型、共济失调型、手足徐动型和混合型，每一类CP表现的运动异常不尽相同，但运动行为的异常是CP的核心特征。

三维步态分析是利用三维运动捕捉系统、测力台系统以及表面肌电采集与分析系统等设备对步态的时－空、运动学、动力学及肌电参数进行的全方位的采集与分析。三维步态分析结果具有客观性和准确性的特点，被公认为是步态分析的黄金标准，已越来越广泛地应用于临床诊断、疗效评定、机理研究等。步行能力评价是CP 患儿康复综合评价的重要部分，但目前CP步行能力评价主要是靠医师的主观评估，这在一定程度上制约了康复评价标准化的发展。本研究采用三维步态分析来定量评价CP患儿神经发育疗法（neurodevelopmental treatment，NDT）的疗效，为CP患儿下肢功能的量化评定提供建议。

1 资料与方法

1.1 临床资料 26例CP患儿均来源于陕西省人民医院及陕西省康复医院。CP 患儿的筛选标准为：①符合脑性瘫痪的诊断标准［1］。②年龄4～6岁。③18个月内无外科手术，6个月内无注射肉毒素。④无需辅具帮助可单独行走10m 以上。⑤能充分配合步态测试的完成［2～8］。CP患儿分为偏瘫组15例和双瘫组11例。偏瘫组患儿平均年龄（5.0±0.82）岁，平均身高（1.10±0.18）m，平均体重（15.8±5.23）kg；双瘫组患儿平均年龄（4.8±0.78）岁，平均身高（1.06±0.21）m，平均体重（14.3±3.68）kg。康复医师对CP患儿进行康复评定，根据评定结果制定康复治疗目标及NDT 治疗方案，由治疗师组织实施康复治疗。每次治疗50min，每周5次，共12周。

1.2 测试仪器 本研究使用三维步态采集与分析系统对CP 患儿的步态数据进行采集。该系统由OPTOTRAK 三维运动捕捉系统（OPTOTRAK 3020，Northern Digital Inc）和BERTEC 测力台（FP4060－10，BERTEC Corporation）组成。采集软件为First－Priciples，数据分析软件为Visual3D。

1.3 测试方法 受试者康复期12 周前后进行两次测试。每次测试时，受试者穿T 恤和短裤，光脚无辅具进行步态测试。下肢测试模型采用海伦海因斯标记点设置方法（Helen Hayes Marker Set）。标记点共计16个，分别是两侧下肢的股骨大转子，内、外侧膝，内、外侧踝，足跟，足部最宽处和髂前上脊［2，4，8］。测试方式为听到信号后，被试者用正常步速在指定区域向前行进5～6步。测试前练习3～5次后，采集有效测试6 次。

1.4 步态分析参数 包括时空参数和运动学参数。时－空参数包括步长、跨步长、步速、步态周期时间和双支撑时间；运动学参数包括髋、膝、踝关节的最大角度和关节活动度。由于大部分CP患儿步行过程中足部与地面接触存在异常，为了研究的便利，CP 患儿步态周期被定义为患侧足或足的一部分连续两次接触地面的时间间隔（双瘫患儿可取任意一侧）。为了获取稳态步行中各参数的数据，将包含起步和止步过程的步态周期数据在分析时删除。在分析时－空参数中的跨步长和运动学参数时，偏瘫组选取患侧下肢步态数据、双瘫组取任意一侧下肢步态数据。

1.5 统计学分析 使用SPSS 17.0软件对数据进行分析，采用独立样本均数t检验比较CP 患儿康复期12周前后两次测试之间的时－空参数和运动学参数的差异，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组CP患儿康复前、后步态的时空参数比较除步长参数外，偏瘫组和双瘫组CP 患儿康复12 周前、后两次步态测试的时－空参数均值间均存在显著性差异（均P＜0.05），见表1。

表1 两组CP患儿康复前、后步态的时－空参数比较（）Table 1 The comparison of temporal－spatial parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

表1 两组CP患儿康复前、后步态的时－空参数比较（）Table 1 The comparison of temporal－spatial parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

注：与治疗前比较，①P＜0.05

2.2 两组CP患儿康复前、后步态的运动学参数比较偏瘫组和双瘫组CP患儿康复12周前、后两次步态测试的运动学参数均值间均存在显著性差异（P＜0.05）；双瘫患儿康复前、后步态的运动学参数之间，除髋关节屈曲最大角度、踝关节背屈最大角度和跖屈最大角度外，其他各参数均值之间均存在显著性差异（均P＜0.05），见表2。

表2 两组CP患儿康复前、后步态的运动学参数比较（）Table 2 The comparison of kinematic parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

表2 两组CP患儿康复前、后步态的运动学参数比较（）Table 2 The comparison of kinematic parameter between pre－and post－rehabilitation in the two groups

注：与治疗前比较，①P＜0.05

3 讨论

CP患儿在长期病理反射刺激的条件下，对尚未正常建立的反射和运动模式形成遗忘，从而形成病理性的姿势和运动。NDT 是目前国内外公认治疗CP的主要方法［9，10］。该方法的基本原理是利用反射抑制肢位，抑制异常姿势和运动，促进正常的运动感觉和运动模式。该方法主要是通过诱导刺激，强化突触传递功能，并利用反馈调节作用和反复刺激强化，在中枢建立投射和不断促进皮层内运动代表区神经核团的形成和完善，使之诱导出正常的运动模式，达到治疗效果［11，12］。

本研究对两组CP 患儿步态的时－空参数和运动学参数进行了采集。结果显示，偏瘫组的跨步长、步长、步速的均值分别为0.70、0.47和0.45m／s，略低于部分研究结果。双支撑时间为0.25s，与Romkes等人的研究结果相近［13，14］；双瘫组的跨步长、步长、步速的均值分别为0.73、0.40和0.48m／s，与Hayek等人的研究结果相近，但步长和步速略低于其他的研究结果［15，16］。得到不一致的结果可能与测试的条件不同，以及受试者人种与损伤状况之间的差异有关。运动学参数方面，偏瘫组膝关节屈曲最大角度略低于Romkes的研究结果，其他运动学参数均与部分研究结果相近［10～12］；双瘫组的步态运动学参数与部分相关研究结果相近［15，16］。

步行能力的评定是CP患儿综合评价中至关重要的一部分，而且步行功能是患儿通过康复过程可实现程度较高的功能，一直是研究人员关注的重要领域。目前CP患儿康复中的下肢运动功能评定多采用量表评定的方法，如粗大运动功能测试量表（GMFM）等。这一类方法的优势在于简便易行，但最大的弊端在于操作过程中主观性较强，不同的医师在评价过程中得到的结果不尽相同。这在一定程度上对患者治疗的时机、疗效的评价都有一定的影响。三维步态分析应用于CP方面的研究有十几年的历史，其客观和量化的特点弥补了临床CP功能评定过程中主观性强的缺点，有利于评定标准的制定和实施。DELUCA 等报道，三维步态分析与评估可以改变有经验医师制订的52%的治疗方案［5］。Morais等人对38例接受矫形手术的CP患儿手术前后的三维步态数据进行了对比，得出接受治疗的患儿步态有积极的变化，而没有接受治疗的患儿步态没有明显改善［17］。Broeck C 等人对16个双瘫的CP患儿进行了为期6周的康复训练，在训练前、后进行了三维步态分析和GMFM－88量表测试，结果显示，康复训练后，CP 患儿的GMFM－88 量表测试的步行、跑和跳的参数显著提高（P＜0.05），步态参数中髋关节伸展、步长、跨步长、踝关节力量和髋关节运动参数均有显著性改变（P＜0.01）［18］。

本研究使用三维步态采集与分析对15个偏瘫患儿和11 个双瘫患儿进行了康复前、后的两次测试。结果显示，偏瘫和双瘫患儿两次测试步态的时－空和运动学参数之间大部分参数均有显著性差异（P ＜0.05）。经过与正常儿童步态参数对比［2，13］，发现康复治疗后CP患儿的步态参数结果优于康复治疗前，即经过12周的NDT 治疗，偏瘫患儿和双瘫患儿的下肢运动功能均有一定程度的提高，说明三维步态分析可以量化评定NDT 的治疗效果。

4 结论

三维步态分析在脑瘫康复患儿中的应用，为评定患儿下肢运动功能及步行能力提供了客观、准确的量化方法，可为制定、调整康复治疗目标及方案提供客观依据。

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