股四头肌痉挛对脑卒中患者跨越障碍的影响

于小明，黄尚军，乔钧，陆琰，胡军

1.上海中医药大学康复医学院，上海市 201203；2.上海中医药大学附属第七人民医院康复治疗科，上海市 200137；3.同济大学医学院康复工程与生物力学实验室，上海市 200092；4.上海市第二康复医院，上海市 200441

跨越障碍是社区步行较常见且易引发跌倒的日常动作之一[1-4]。脑卒中患者因肌无力、痉挛、本体感觉障碍、主动-拮抗肌收缩模式异常，以及环节间协调功能障碍等[5-8]，常需调整步态跨越障碍和维持平衡[3,9]。目前功能康复越来越侧重于根据环境、任务目标和自身功能水平，在复杂运动任务中生成合适的运动控制策略的能力[10-12]。生物力学分析为理解脑卒中患者步态控制提供良好的视角[3]。以前的研究发现[13-17]，脑卒中患者常通过调整步长和步速跨越障碍，维持平衡。

痉挛是卒中后常见的运动障碍，发病率达43%，为一种以速度依赖为特征的张力性牵张反射增高并伴有腱反射亢进[18-19]。痉挛不仅仅是一种严重的独立障碍，还会对肌肉收缩、肌肉激活模式、本体感觉、环节间协调和平衡控制产生负面影响[20-23]。股四头肌是跨越障碍时屈膝屈髋的主要肌群[16]。本研究分析股四头肌痉挛对脑卒中患者跨越障碍运动参数的影响，理解膝关节伸肌痉挛对脑卒中患者成功跨越障碍的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017 年10 月至2018 年11 月，选取在上海中医药大学附属第七人民医院康复科和上海市第二康复医院就诊的脑卒中患者20例，诊断符合全国第四届脑血管学术会议通过的“各类脑血管疾病诊断要点”脑卒中诊断标准，并经CT或MRI检查证实[24-25]。

纳入标准：①年龄30～75岁；②病程＞3个月；③无辅具或其他帮助可步行10 m 并可跨越15 cm 高障碍物；④简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination,MMSE)评分≥24分[26]；⑤依从性好，并签署知情同意书。

排除标准：①伴有其他神经系统疾病或严重内科疾病；②小脑卒中或双侧脑损伤。

采用改良Ashworth 量表(modified Ashworth Scale,MAS)评估股四头肌痉挛[27]。患者仰卧位，评估者一手置于股骨远侧大腿外侧，一手置于脚踝位置，1 s内将膝从伸直状态牵拉到最大弯曲状态，评估并记录阻力[28]。根据评估结果将患者分为无痉挛组(MAS=0,n=9)和痉挛组(MAS ≥1,n=11)。

两组除MAS 评分外，其他基线指标均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组受试者基线特征比较

本研究经上海中医药大学附属上海第七人民医院伦理委员会批准(No.2018-IRBQYYS-012)，患者均签署知情同意书。

1.2 方法

采用三维红外运动捕捉系统(VICON MOTION SYSTEMS 公司)和三维测力台(KISTLER INSTRUMENTS AG 公司)同步采集跨越障碍的运动参数和动力学数据，采样频率分别为100 Hz 和1000 Hz。高度可调的障碍物放置于两块测力台之间。

测试前，由两名经验丰富的康复治疗师对患者基线情况进行评估，包括身体参数、MAS 分级、Fugl-Meyer 评定量表下肢部分评分、MMSE 评分和Berg 平衡量表评分[29-30]。受试者简单热身后，统一穿戴试验短裤和鞋子。告知受试者以患侧腿作为先行腿跨越障碍，练习4 次，以充分熟悉试验目的和环境。障碍高度设为15 cm，与社区台阶高度相同。采用自选步速测试[31]。跨越障碍时，治疗师在侧后方跟随保护[13]。若患者碰触障碍、失衡或借助治疗师的帮助，视为失败，不纳入分析。采集3次成功跨越的数据。

数据采用Vicon 自带软件和Visual 3D (C-MOTION 公司)软件处理。动力学数据用于划分阶段，不进行分析。跨越周期定义为障碍前健侧脚跟着地至障碍后健侧再次着地(垂直地面反作用力＞10 N)[3]。观察指标如下。足尖-障碍物距离(toe-obstacle distance,TOD)：跨越障碍时，支撑腿足尖与障碍物间水平距离。足尖-障碍物垂直间距(toe-obstacle clearance,TOC)：跨越障碍时，摆动腿足尖到达障碍物正上方与障碍物间的垂直距离。足跟-障碍物距离(heel-obstacle distance,HOD)：跨越障碍后，摆动腿足跟与障碍物间水平距离。测量患侧脚尖和健侧脚尖位于障碍正上方时的质心前后速度(anterior-posterior velocity of center of mass,COMAPV)和内外速度(medio-lateral velocity of center of mass,COMMLV)，其中患侧记为1，健侧记为2。其他运动参数指标包括障碍前步长、障碍后步长、障碍前步宽、障碍后步宽、障碍前双支撑百分比、障碍中双支撑百分比、患侧摆动期百分比和健侧摆动期百分比。

1.3 统计学分析

采用SPSS 22.0 统计软件，计量资料符合正态分布，以()表示，采用单因素方差分析。计数资料采用χ2检验。显著性水平ɑ=0.05。

2 结果

痉挛组COMAPV1、COMAPV2、TOD 和障碍前步长明显小于无痉挛组(P ＜0.01)，障碍前双支撑百分比和障碍后步宽大于无痉挛组(P＜0.05)。其他参数两组间无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

表2 两组跨越障碍运动参数比较

3 讨论

适宜的运动控制策略选择不仅有助于降低跌倒风险，也是脑卒中患者回归生活和融入社会的关键[32-34]。跨越障碍时，脑卒中患者常采用降低步速和缩短步长的方式，以成功跨过障碍和维持平衡[35-37]。本研究显示，下肢痉挛的脑卒中患者跨越障碍时，较无痉挛的脑卒中患者进一步缩短步长和降低速度，在跨越障碍后还采用增加步宽的策略增加姿势稳定性。

本体感觉和视觉输入整合以及肌肉功能是成功跨越障碍的关键[12]。脑卒中患者患侧肌力下降，主动肌和拮抗肌失控等，导致步速和步长低于正常人，在跨越障碍表现更甚[33]。本研究显示，下肢痉挛的脑卒中患者步速和步长进一步降低。Chen 等[9]发现，在跨越不同高度障碍时，脑卒中患者COMAPV 显著降低，这有利于患者更好控制质心位移，增加稳定性，降低跌倒风险。Said 等[36]认为，步速和步长的降低可能与患肢功能障碍无法有效向前推进有关。也有研究认为[3,38-40]，步速和步长的降低是患者发现障碍时进行的预期调整。与无痉挛的脑卒中患者相比，痉挛进一步限制步长和步速，这可能与自身功能水平下降，并据此而调整预期有关。

本研究中纳入的3 个距离指标中，仅TOD 有显著性差异，即痉挛患者在跨越障碍前，健侧足的位置更接近障碍，这可能与速度降低和患侧摆动欠佳有关。尽管TOD小有助于成功跨过障碍，但也增加了患侧与障碍接触而跌倒的风险[3]。TOC 即廓清高度未见显著性差异，与前人研究相一致，这可能是由于患者采用了其他补偿策略，如髋关节外展和近端侧屈[41-42]。Said 等[36]和Chen 等[9]发现，与健康人相比，脑卒中患者跨越障碍后，患侧落地位置与障碍物距离更小，这可能会增加跌倒风险。本研究HOD 未见显著性差异，可能与步长和步速降低有关。

当脑卒中患者患侧摆动越过障碍后，由于患侧下肢肌力和运动控制能力下降，健侧下肢作为跟随腿没有足够时间和空间调整，完成跨越动作，这可能导致跌倒风险增加[3,36]。本研究显示，无论有无痉挛，相比于患侧摆动期，脑卒中患者健侧摆动期缩小，这可能是因为患侧单独支撑困难，健侧加速摆动以进入双支撑期，维持平衡。痉挛患者跨越障碍后步宽增大，提示患者以此增加支撑面积，增加稳定性。

本研究存在如下局限：考虑到脑卒中患者患侧支撑能力不足，未要求患者以健侧腿为先行腿进行跨越；仅发现痉挛患者的运动参数差异，但未进行运动学和动力学分析。未来应采用运动学、动力学和表面肌电等多种手段，明确痉挛患者的运动补偿策略。

综上所述，痉挛进一步限制脑卒中患者的运动功能，需要通过进一步降低步长、步速，缩短支撑腿与障碍物距离等策略调整，成功跨越障碍；在跨越障碍后，需增加步宽维持平衡。建议临床康复应设计有针对性的运动控制和平衡维持策略类康复方案，提高运动控制水平，降低跌倒风险。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。