股四頭肌痙攣對腦卒中患者跨越障礙的影響

于小明，黃尚軍，喬鈞，陸琰，胡軍

1.上海中醫藥大學康復醫學院，上海市 201203；2.上海中醫藥大學附屬第七人民醫院康復治療科，上海市 200137；3.同濟大學醫學院康復工程與生物力學實驗室，上海市 200092；4.上海市第二康復醫院，上海市 200441

跨越障礙是社區步行較常見且易引發跌倒的日常動作之一[1-4]。腦卒中患者因肌無力、痙攣、本體感覺障礙、主動-拮抗肌收縮模式異常，以及環節間協調功能障礙等[5-8]，常需調整步態跨越障礙和維持平衡[3,9]。目前功能康復越來越側重于根據環境、任務目標和自身功能水平，在復雜運動任務中生成合適的運動控制策略的能力[10-12]。生物力學分析為理解腦卒中患者步態控制提供良好的視角[3]。以前的研究發現[13-17]，腦卒中患者常通過調整步長和步速跨越障礙，維持平衡。

痙攣是卒中后常見的運動障礙，發病率達43%，為一種以速度依賴為特征的張力性牽張反射增高并伴有腱反射亢進[18-19]。痙攣不僅僅是一種嚴重的獨立障礙，還會對肌肉收縮、肌肉激活模式、本體感覺、環節間協調和平衡控制產生負面影響[20-23]。股四頭肌是跨越障礙時屈膝屈髖的主要肌群[16]。本研究分析股四頭肌痙攣對腦卒中患者跨越障礙運動參數的影響，理解膝關節伸肌痙攣對腦卒中患者成功跨越障礙的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017 年10 月至2018 年11 月，選取在上海中醫藥大學附屬第七人民醫院康復科和上海市第二康復醫院就診的腦卒中患者20例，診斷符合全國第四屆腦血管學術會議通過的“各類腦血管疾病診斷要點”腦卒中診斷標準，并經CT或MRI檢查證實[24-25]。

納入標準：①年齡30～75歲；②病程＞3個月；③無輔具或其他幫助可步行10 m 并可跨越15 cm 高障礙物；④簡易精神狀態檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)評分≥24分[26]；⑤依從性好，并簽署知情同意書。

排除標準：①伴有其他神經系統疾病或嚴重內科疾病；②小腦卒中或雙側腦損傷。

采用改良Ashworth 量表(modified Ashworth Scale,MAS)評估股四頭肌痙攣[27]。患者仰臥位，評估者一手置于股骨遠側大腿外側，一手置于腳踝位置，1 s內將膝從伸直狀態牽拉到最大彎曲狀態，評估并記錄阻力[28]。根據評估結果將患者分為無痙攣組(MAS=0,n=9)和痙攣組(MAS ≥1,n=11)。

兩組除MAS 評分外，其他基線指標均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組受試者基線特征比較

本研究經上海中醫藥大學附屬上海第七人民醫院倫理委員會批準(No.2018-IRBQYYS-012)，患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

采用三維紅外運動捕捉系統(VICON MOTION SYSTEMS 公司)和三維測力臺(KISTLER INSTRUMENTS AG 公司)同步采集跨越障礙的運動參數和動力學數據，采樣頻率分別為100 Hz 和1000 Hz。高度可調的障礙物放置于兩塊測力臺之間。

測試前，由兩名經驗豐富的康復治療師對患者基線情況進行評估，包括身體參數、MAS 分級、Fugl-Meyer 評定量表下肢部分評分、MMSE 評分和Berg 平衡量表評分[29-30]。受試者簡單熱身后，統一穿戴試驗短褲和鞋子。告知受試者以患側腿作為先行腿跨越障礙，練習4 次，以充分熟悉試驗目的和環境。障礙高度設為15 cm，與社區臺階高度相同。采用自選步速測試[31]。跨越障礙時，治療師在側后方跟隨保護[13]。若患者碰觸障礙、失衡或借助治療師的幫助，視為失敗，不納入分析。采集3次成功跨越的數據。

數據采用Vicon 自帶軟件和Visual 3D (C-MOTION 公司)軟件處理。動力學數據用于劃分階段，不進行分析。跨越周期定義為障礙前健側腳跟著地至障礙后健側再次著地(垂直地面反作用力＞10 N)[3]。觀察指標如下。足尖-障礙物距離(toe-obstacle distance,TOD)：跨越障礙時，支撐腿足尖與障礙物間水平距離。足尖-障礙物垂直間距(toe-obstacle clearance,TOC)：跨越障礙時，擺動腿足尖到達障礙物正上方與障礙物間的垂直距離。足跟-障礙物距離(heel-obstacle distance,HOD)：跨越障礙后，擺動腿足跟與障礙物間水平距離。測量患側腳尖和健側腳尖位于障礙正上方時的質心前后速度(anterior-posterior velocity of center of mass,COMAPV)和內外速度(medio-lateral velocity of center of mass,COMMLV)，其中患側記為1，健側記為2。其他運動參數指標包括障礙前步長、障礙后步長、障礙前步寬、障礙后步寬、障礙前雙支撐百分比、障礙中雙支撐百分比、患側擺動期百分比和健側擺動期百分比。

1.3 統計學分析

采用SPSS 22.0 統計軟件，計量資料符合正態分布，以()表示，采用單因素方差分析。計數資料采用χ2檢驗。顯著性水平ɑ=0.05。

2 結果

痙攣組COMAPV1、COMAPV2、TOD 和障礙前步長明顯小于無痙攣組(P ＜0.01)，障礙前雙支撐百分比和障礙后步寬大于無痙攣組(P＜0.05)。其他參數兩組間無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

表2 兩組跨越障礙運動參數比較

3 討論

適宜的運動控制策略選擇不僅有助于降低跌倒風險，也是腦卒中患者回歸生活和融入社會的關鍵[32-34]。跨越障礙時，腦卒中患者常采用降低步速和縮短步長的方式，以成功跨過障礙和維持平衡[35-37]。本研究顯示，下肢痙攣的腦卒中患者跨越障礙時，較無痙攣的腦卒中患者進一步縮短步長和降低速度，在跨越障礙后還采用增加步寬的策略增加姿勢穩定性。

本體感覺和視覺輸入整合以及肌肉功能是成功跨越障礙的關鍵[12]。腦卒中患者患側肌力下降，主動肌和拮抗肌失控等，導致步速和步長低于正常人，在跨越障礙表現更甚[33]。本研究顯示，下肢痙攣的腦卒中患者步速和步長進一步降低。Chen 等[9]發現，在跨越不同高度障礙時，腦卒中患者COMAPV 顯著降低，這有利于患者更好控制質心位移，增加穩定性，降低跌倒風險。Said 等[36]認為，步速和步長的降低可能與患肢功能障礙無法有效向前推進有關。也有研究認為[3,38-40]，步速和步長的降低是患者發現障礙時進行的預期調整。與無痙攣的腦卒中患者相比，痙攣進一步限制步長和步速，這可能與自身功能水平下降，并據此而調整預期有關。

本研究中納入的3 個距離指標中，僅TOD 有顯著性差異，即痙攣患者在跨越障礙前，健側足的位置更接近障礙，這可能與速度降低和患側擺動欠佳有關。盡管TOD小有助于成功跨過障礙，但也增加了患側與障礙接觸而跌倒的風險[3]。TOC 即廓清高度未見顯著性差異，與前人研究相一致，這可能是由于患者采用了其他補償策略，如髖關節外展和近端側屈[41-42]。Said 等[36]和Chen 等[9]發現，與健康人相比，腦卒中患者跨越障礙后，患側落地位置與障礙物距離更小，這可能會增加跌倒風險。本研究HOD 未見顯著性差異，可能與步長和步速降低有關。

當腦卒中患者患側擺動越過障礙后，由于患側下肢肌力和運動控制能力下降，健側下肢作為跟隨腿沒有足夠時間和空間調整，完成跨越動作，這可能導致跌倒風險增加[3,36]。本研究顯示，無論有無痙攣，相比于患側擺動期，腦卒中患者健側擺動期縮小，這可能是因為患側單獨支撐困難，健側加速擺動以進入雙支撐期，維持平衡。痙攣患者跨越障礙后步寬增大，提示患者以此增加支撐面積，增加穩定性。

本研究存在如下局限：考慮到腦卒中患者患側支撐能力不足，未要求患者以健側腿為先行腿進行跨越；僅發現痙攣患者的運動參數差異，但未進行運動學和動力學分析。未來應采用運動學、動力學和表面肌電等多種手段，明確痙攣患者的運動補償策略。

綜上所述，痙攣進一步限制腦卒中患者的運動功能，需要通過進一步降低步長、步速，縮短支撐腿與障礙物距離等策略調整，成功跨越障礙；在跨越障礙后，需增加步寬維持平衡。建議臨床康復應設計有針對性的運動控制和平衡維持策略類康復方案，提高運動控制水平，降低跌倒風險。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。