偏癱行走時下肢動態(tài)肌電圖和動態(tài)關(guān)節(jié)角度對腦卒中步態(tài)恢復(fù)的指導(dǎo)意義

偏癱行走時下肢動態(tài)肌電圖和動態(tài)關(guān)節(jié)角度對腦卒中步態(tài)恢復(fù)的指導(dǎo)意義

中風(fēng)后癱瘓和異常行走異常是中風(fēng)患者的主要障礙，也是影響日常生活能力和生活質(zhì)量的主要因素。50%~80%患者發(fā)病6個月后存在不同程度的下肢功能障礙,步態(tài)異常。對偏癱步態(tài)的科學(xué)分析,是有效康復(fù)、最大限度提高患者步行能力的前提。本研究從三維運(yùn)動學(xué)、動態(tài)關(guān)節(jié)角度和動態(tài)肌電圖3個方面,對腦卒中偏癱患者的步態(tài)進(jìn)行全面分析,并與正常對照組比較,分析偏癱患者步態(tài)周期中各階段下肢關(guān)節(jié)角度的變化、主動肌與拮抗劑的肌電信號及其相互關(guān)系;分析各參數(shù)對步行能力的影響,并根據(jù)上述分析結(jié)果,提出有針對性的實(shí)用性的康復(fù)對策,用以指導(dǎo)臨床偏癱的康復(fù)治療。1數(shù)據(jù)和方法1.1入選和排除標(biāo)準(zhǔn)選取2011年1—12月入住中國康復(fù)研究中心神經(jīng)內(nèi)科的腦卒中偏癱患者13例,年齡(48.8±11.5)歲;發(fā)病時程(7.7±6.0)個月。其中男11例,女2例;腦出血6例,腦梗死7例。入選標(biāo)準(zhǔn):首次腦卒中發(fā)病,發(fā)病1~6個月,腦卒中的診斷符合1996年中國神經(jīng)外科學(xué)會制訂的腦血管病診斷標(biāo)準(zhǔn),均經(jīng)顱腦CT或MRI證實(shí)為大腦半球病變;年齡18~80歲;能獨(dú)立行走至少10m,生活自理,有足夠的平衡能力;無明顯認(rèn)知障礙(MMSE>22分),聽理解基本正常,能配合檢查和治療;沒有明顯疼痛、痙攣和共濟(jì)失調(diào);有較好的康復(fù)欲望和良好的家庭支持;在試驗前將研究方案和風(fēng)險告知對方,并簽署知情同意書。排除嚴(yán)重心、肺、肝、腎等全身性疾病,明顯的高血壓和低血壓等。同時選取健康人8名,年齡(44.8±5.4)歲,作為偏癱步態(tài)的正常對照。1.2肌肉電生理檢查所有患者和正常對照組均進(jìn)行裸足三維視頻和動態(tài)肌電圖檢測,分析其步行時下肢相關(guān)肌肉的動態(tài)肌電圖變化和下肢動態(tài)關(guān)節(jié)角度變化,分析偏癱步態(tài)的特點(diǎn)。步態(tài)分析應(yīng)用瑞典Qualisys公司三維步態(tài)分析系統(tǒng)和Mega6000-T16表面肌電分析系統(tǒng)進(jìn)行同步檢測。步態(tài)分析測試軌道長10m,每次測試時被檢測者有1~2m的適應(yīng)性行走距離。選取監(jiān)測過程中的第三個步行周期作為記錄周期,同表面肌電檢測一樣,同步記錄該步態(tài)周期的動態(tài)關(guān)節(jié)角度變化。收集到被測試者在規(guī)定的軌道內(nèi)行走的運(yùn)動信息后,經(jīng)分析軟件自動數(shù)字化建立三維坐標(biāo)圖,在通過分析處理后可直接獲得所需要的下肢膝、踝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動的動態(tài)關(guān)節(jié)角度變化參數(shù)。Mega6000-T16表面肌電分析系統(tǒng)主要記錄和分析步行中下肢12塊主要肌肉的動態(tài)肌電信號,觀察組各導(dǎo)聯(lián)分別記錄以下肌肉,患側(cè)下肢:(1)脛前肌;(2)腓骨長短肌;(3)腓腸肌內(nèi)側(cè)頭;(4)腓腸肌外側(cè)頭;(5)股直肌;(6)股四頭肌內(nèi)側(cè)頭;(7)股四頭肌外側(cè)頭;(8)股二頭肌。健側(cè)下肢:(1)脛前肌;(2)腓腸肌外側(cè)頭;(3)股直肌;(4)股二頭肌。健康對照組選取左下肢作為患側(cè)對照下肢,記錄8塊肌肉的肌電信號,右下肢作為健側(cè)對照下肢,記錄4塊肌肉。選取監(jiān)測過程中的第三個步行周期作為記錄周期,以患側(cè)足跟著地時為步行周期的開始點(diǎn),患側(cè)足跟再次著地作為該周期的結(jié)束點(diǎn),應(yīng)用肌電分析軟件計算患側(cè)下肢支撐期、擺動期的肌電波幅的均方根值(RMS),作為肌肉收縮幅度的觀察指標(biāo);計算患側(cè)下肢支撐期肌電信號的中位頻率(MF),作為觀察肌肉募集情況的觀察指標(biāo)。1.3統(tǒng)計學(xué)處理和統(tǒng)計分析本研究采用正常對照的前瞻性研究方法,進(jìn)行臨床應(yīng)用研究。步態(tài)分析專業(yè)軟件處理步行時動態(tài)肌電圖和動態(tài)關(guān)節(jié)角度的原始數(shù)據(jù)。所有結(jié)果使用SPSS19.0統(tǒng)計軟件包分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,基線數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計分析符合正態(tài)分布,獨(dú)立樣本t檢驗用于比較偏癱步態(tài)與正常步態(tài)的差異性。檢驗水準(zhǔn)為α=0.05。2結(jié)果2.1踝展肌群、腓腸肌外側(cè)頭支撐期肌電波幅的比較觀察組偏癱患者步行速度(0.45±0.22)m/s,正常對照組(1.05±0.18)m/s。下肢主要肌肉的肌電信號變化見表1。結(jié)果顯示,偏癱患者踝展肌群、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭支撐期肌電波幅的RMS比正常明顯減小,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),健側(cè)腓腸肌外側(cè)頭擺動期肌電波幅的RMS比正常明顯增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。多元相關(guān)分析顯示,步行速度與支撐期脛前肌、腓伸肌群RMS相關(guān)(P<0.05),與支撐期股直肌、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭MF相關(guān)(P<0.05)。2.2步行中婦人和治療者最大膝關(guān)節(jié)屈曲角度比較13例符合入選條件的腦卒中患者和8名正常成人應(yīng)用Qualisys三維步態(tài)分析系統(tǒng)完成了下肢踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的動態(tài)關(guān)節(jié)角度檢測,步行中正常人和偏癱患者最大膝關(guān)節(jié)屈曲角度分別為(48.13±8.20)度和(22.69±7.66)度,兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);步行中正常人和偏癱患者最大踝關(guān)節(jié)屈曲角度分別為(8.88±2.03)度和(2.23±2.77)度,兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);正常和異常踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)動態(tài)角度曲線圖見圖1~3。3體外翻性術(shù)后觀察、分析和結(jié)論步態(tài)異常是腦卒中后患者的主要功能障礙,也是影響患者日常生活能力和生活質(zhì)量的主要因素。臨床常見的對偏癱步態(tài)的描述主要是偏癱側(cè)足下垂、內(nèi)翻,膝關(guān)節(jié)反張,呈現(xiàn)拖曳步態(tài)或劃圈步態(tài),這些結(jié)論多數(shù)由醫(yī)務(wù)人員用目測方法分析得出的結(jié)論。目測分析方法有明顯的局限性,帶有較多的主觀性,容易得出一些錯誤的結(jié)論,并誤導(dǎo)臨床治療,影響康復(fù)效果。對偏癱患者進(jìn)行步態(tài)分析,主要是評估患者是否存在異常步態(tài)以及步態(tài)異常的性質(zhì)和程度,為分析異常步態(tài)原因和矯正異常步態(tài)、制訂治療方案提供必要的依據(jù)。3.1膝關(guān)節(jié)鎖定機(jī)制腦卒中偏癱步態(tài)中下肢關(guān)節(jié)角度異常是影響偏癱患者步行的重要方面。正常膝關(guān)節(jié)在整個步態(tài)周期中始終沒有完全伸直,多數(shù)活動在屈曲10~30°左右,有利于吸收振蕩和維持一定的勢能,而膝關(guān)節(jié)屈曲高峰隨其減速時擺動減少而出現(xiàn),正常膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)運(yùn)動的動態(tài)關(guān)節(jié)角度如圖1;而偏癱患者由于下肢力弱、重心不穩(wěn)、肌張力下降和升高,膝關(guān)節(jié)鎖定機(jī)制差,造成膝關(guān)節(jié)曲線不平滑,關(guān)節(jié)不穩(wěn),屈曲受限,如圖3,有時會出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)反張,膝關(guān)節(jié)反張與足下垂也有很大關(guān)系。正常踝關(guān)節(jié)一個步態(tài)周期中的矢狀位動態(tài)曲線呈“M”型或雙峰型,在一側(cè)腳跟著地時踝關(guān)節(jié)跖屈角度最大(踝關(guān)節(jié)絕對角度最大),隨著重心的前移,該側(cè)下肢處于支撐中后期時,由于自身重力下壓的作用踝關(guān)節(jié)角度達(dá)到背屈角度最大(踝關(guān)節(jié)絕對角度最小),出現(xiàn)第一次角度高峰,隨后小腿三頭肌收縮,腳前掌蹬地,踝關(guān)節(jié)主動跖屈,提供向上向前的動力,踝關(guān)節(jié)再次跖屈角度變大,隨后踝關(guān)節(jié)迅速背屈,勾腳抬起腳尖邁步,踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)第二次背屈角度高峰,然后重心前移腳跟再次著地,開始下一個步態(tài)周期,見圖2。而偏癱患者常常由于小腿三頭肌張力高、跟腱縮短、踝背屈肌力下降等原因造成足下垂內(nèi)翻等,踝關(guān)節(jié)動態(tài)曲線不是雙峰型,常常是“倒V”型,缺少踝關(guān)節(jié)蹬地后主動背屈、勾腳抬起腳尖的過程,沒有踝關(guān)節(jié)正常動態(tài)曲線的第二個峰,所以偏癱步態(tài)常常出現(xiàn)足下垂,腳尖拖曳,如果再加上膝關(guān)節(jié)伸肌張力高屈曲受限,就會出現(xiàn)畫圈步態(tài)。3.2踝關(guān)節(jié)背屈和下肢和鞋底結(jié)構(gòu)正常成年人步行時,髖關(guān)節(jié)的主動伸展和屈曲是維持軀干平衡負(fù)重和邁步的重要驅(qū)動力。步行時膝關(guān)節(jié)在維持下肢負(fù)重、屈伸交替和維持平衡方面有一定作用,股四頭肌群在足跟著地后有最大活動,主要是吸收振蕩,保持膝關(guān)節(jié)一定的屈曲,對抗重力和慣性力,股直肌和股四頭肌內(nèi)側(cè)頭活動在站立后期的膝關(guān)節(jié)屈曲時使小腿加速向前,而股二頭肌在支撐相和擺動相只有輕微的收縮,保持一定的緊張度,步行時小腿肌肉在整個步態(tài)周期都保持較多的活動和緊張度。足部和踝關(guān)節(jié)作為步行支撐相閉鏈運(yùn)動的軸心和擺動相踝關(guān)節(jié)背屈作用,在步行中穩(wěn)定步行著力點(diǎn)、維持平衡和重心平滑轉(zhuǎn)移、提供向上向前的動力方面起到重要作用。Winter的研究中指出,正常人步行中85%的能量來自踝關(guān)節(jié)跖屈肌,15%來自髖關(guān)節(jié)。正常步行時足跟著地時脛前肌群最活躍,包括脛前肌和腓骨長短肌,主要使足背屈和外翻,有利于足跟先著地。小腿后肌群主要是腓腸肌和比目魚肌,在支撐中后期腳尖離地蹬離時活動明顯,使重心向前、向上移動。由于表面肌電圖只能記錄接近體表的肌肉群,所以本研究主要記錄小腿腓腸肌內(nèi)外側(cè)頭的表面肌電信號。在擺動期脛前肌、踝展肌群(腓骨長短肌)使踝關(guān)節(jié)背屈外翻,使腳尖離地并勾腳腳尖,便于邁步,防止腳尖擦地拖曳。而偏癱患者由于一側(cè)肢體和軀干肌力下降、肌張力異常、軀干平衡差,以及廢用出現(xiàn)的肌腱短縮、關(guān)節(jié)活動度等,出現(xiàn)代償性的異常運(yùn)動模式,步態(tài)周期中各時相的主動肌、拮抗劑收縮順序、幅度,以及動作中所募集的肌肉或肌群改變,影響患者的步行姿勢和能力。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),偏癱患者踝展肌群(腓骨長短肌)、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭支撐期RMS比正常明顯減小,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),表明偏癱患者小腿肌肉力弱是步行障礙的重要原因,偏癱患者足內(nèi)翻、下垂,著力點(diǎn)不穩(wěn),小腿蹬地?zé)o力,重心轉(zhuǎn)移差等是偏癱雙腿支撐期延長、患側(cè)單腿支持期縮短的主要原因,下肢抗重力肌力弱、站立中后期動力差、肌肉屈伸轉(zhuǎn)換延遲等也是步行障礙的原因。另外健側(cè)股直肌、股二頭肌擺動期RMS、健側(cè)腓腸肌外側(cè)頭擺動期RMS升高,與偏癱下肢支撐力弱、負(fù)重平衡差,健側(cè)下肢邁步時重心不穩(wěn)上述肌肉保護(hù)性自主收縮有關(guān)。3.3步行技術(shù)在正偏治療中的應(yīng)用偏癱患者足下垂、內(nèi)翻,劃圈步態(tài)是偏癱步態(tài)的表象,找出該表象深層次的原因。通過步態(tài)分析,制訂有針對性步行康復(fù)訓(xùn)練策略,是偏癱步態(tài)分析的重要目的。步態(tài)分析既要考慮偏癱步態(tài)功能障礙的整體和局部問題,又要考慮到偏癱的步行基本要素的訓(xùn)練和精細(xì)化步行訓(xùn)練的問題。首先,偏癱的步行基本要素主要有以下幾個方面:(1)頸部、軀干及偏癱下肢抗重力肌能夠抗重力;(2)患側(cè)下肢能負(fù)重、支撐身體;(3)站立時重心能夠前后、左右移動;(4)患側(cè)下肢髖關(guān)節(jié)能夠屈曲、邁步。在卒中患者偏癱早期,積極進(jìn)行抗重力肌訓(xùn)練、患側(cè)下肢負(fù)重支撐訓(xùn)練、患側(cè)下肢邁步訓(xùn)練及站立重心轉(zhuǎn)移訓(xùn)練,即可完成偏癱患者基本步行的目的,但偏癱患者的步行能力、步行姿勢均有很大的問題,這就要求深入步態(tài)分析,進(jìn)行精細(xì)化步行康復(fù)訓(xùn)練。其次從偏癱步行障礙的整體方面,偏癱患者步行姿勢異常,軀干、骨盆旋轉(zhuǎn)不充分,上肢擺動不協(xié)調(diào),步態(tài)不對稱,步行速度慢等。進(jìn)行偏癱步行訓(xùn)練,除進(jìn)行上述基本步行要素訓(xùn)練以外,還要加強(qiáng)偏癱步行姿勢訓(xùn)練、軀干骨盆旋轉(zhuǎn)及上肢協(xié)調(diào)訓(xùn)練等,加強(qiáng)步行速度訓(xùn)練。步行速度是偏癱患者步行能力的重要指標(biāo)。步速的影響因素較多,步長、步頻都會影響步行速度,Nakamura等報道,步行速度<0.33m/s時,速度與步頻呈線性關(guān)系,即速度的增加主要依靠增加步頻;而當(dāng)步行速度>0.33m/s時,速度的增加主要依靠步長的增加。再次從偏癱步行障礙的局部方面,下肢關(guān)節(jié)活動度和動態(tài)關(guān)節(jié)角度變化、相關(guān)肌肉力量、肌張力異常是影響下肢步態(tài)的局部原因。本研究動態(tài)表面肌電圖分析的研究結(jié)果提示,在偏癱恢復(fù)的不同階段,加強(qiáng)偏癱相關(guān)下肢肌肉的肌力強(qiáng)化訓(xùn)練,改善患者的步頻、步長,是提高腦卒中偏癱步行速度的針對性的有效方法。多元相關(guān)分析顯示,步行速度與支撐期脛前肌、腓伸肌群RMS相關(guān)(P<0.05),與支撐期股直肌、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭MF相關(guān)(P<0.05)。相關(guān)分析提示加強(qiáng)偏癱肢體脛前肌、踝展肌群是提高偏癱步行速度的重要方法,而偏癱側(cè)股直肌、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭保持一定的緊張度,也是步行速度訓(xùn)練的內(nèi)容之一。另外,本研究發(fā)現(xiàn),偏癱患者踝關(guān)節(jié)功能差及小腿肌肉力弱是偏癱患者足下垂內(nèi)翻、劃圈步態(tài)的最重要的原因,也是影響患者步態(tài)對稱性、步行時動力性和步行速度的重要原因。加強(qiáng)小腿肌肉的力量訓(xùn)練,緩解局部肌張力,提高踝關(guān)節(jié)功能,是偏癱步行訓(xùn)練的重要內(nèi)容。具體訓(xùn)練策略包括:加強(qiáng)脛前肌群的肌力強(qiáng)化訓(xùn)練,