脑卒中后,患侧下肢负重能力下降、各关节运动协调障碍导致步态异常,患者日常生活和活动范围受到很大影响[1],恢复和改善步行能力是患者及其家庭最主要的目标之一[2]。通过观察及查阅相关文献发现偏瘫患者步行中不同时期的足底压力异于正常人,但与步行能力的关系如何尚不明了。本研究就偏瘫患者步行中不同时期足底压力峰值的改变及其与步行能力之间的关系作一简单探究,为偏瘫患者步行能力的临床评估提供依据。
1、资料与方法
1.1研究对象
入选标准:(1)符合年第四届全国脑血管病会议通过的诊断标准[3],经头颅CT或MRI检查确诊;(2)监护下可独立步行10m,能完成各项评测;(3)首次发病且伴有单侧偏瘫;(4)发病前为右利手;(5)签署知情同意书。
排除标准:(1)近期双侧或单侧下肢有手术?外伤?感染?骨肿瘤?风湿等病史或症状者,先天性畸形如足外翻、高弓足、拇外翻等;(2)有严重的心、肺、肝、肾功能不全;(3)严重的认知障碍(简易智力状态检查量表评分[4]≤24分)不能配合完成实验者;(4)既往有精神疾病或长期使用镇静剂者;(5)其他神经系统疾病,尤其是前庭或小脑的功能障碍;(6)单侧忽略、严重本体感觉减退等并发症;(7)偏瘫侧下肢肌张力异常增高者(改良的Ashworth分级[5]≦2)。
选取年6月至年7月于我科进行康复治疗的脑卒中偏瘫患者30例,其中男21例,女9例;脑出血19例,脑梗死11例,左侧偏瘫18例,右侧偏瘫12例,平均病程(3.03±1.23)个月。另外选取年龄、身高、体重与偏瘫组相匹配的正常中老年人30例作为对照组,对照组无平衡功能障碍、无下肢疾患或其他影响步行的其他疾患,为右利手,同时签署知情同意书。两组的一般资料经统计分析无明显差异,p0.05。详见表1。
表1偏瘫组与对照组一般资料的比较
例数
性别(例)
年龄(岁)
身高(cm)
体重(kg)
男
女
偏瘫组
30
21
9
47.56±5.93
.88±4.28
61.44±4.34
对照组
30
18
12
48.17±9.88
.88±5.17
63.88±8.15
1.2实验方法
1.2.1仪器设备采用安徽埃力智能科技有限公司提供的步态与平衡功能评估系统(型号:AL-)。该系统由4块压力板(mm×mm×10mm)、计算机、分析评估软件等组成,其原理基于分布式阵列压强传感器原理,当患者与分布式阵列压强传感器接触后,数据采集单元通过对其受力信号进行模拟放大、高频采样、滤噪处理并转化为可识别的十六进制数字信号,再以Ethernet通讯方式将数据传给上位机检测系统,检测系统将受力数据转换为压强值后再根据传感器受力大小对其进行足压力印迹图谱、作用点轨迹、3D虚拟场景显示。
1.2.2实验过程实验在一个相对安静的空旷场地进行,受试者在实验开始前充分休息15min左右,脱去鞋袜从缓冲步道上开始以正常步速在压力板上步行四次。每两次间隔休息1-2min,最终采用后三次数据的均值作为测量结果。通过步道时均有一个实验人员负责监护,无肢体接触及言语诱导,仅予受试者心理上疏导,每次测试的试验者均为同一组人员。
1.2.3观察指标从计算机软件分析结果中提取步速、双下肢在蹬离期与首次触地期的足底压力峰值、单腿支撑相压力中心的位移(displacementofcenterofpressure,DCOP),并通过excel表格计算各参数的不对称性,其中压力中心的位移包括在矢状面与冠状面的位移,设定矢状面的位移为x,冠状面的位移为y。偏瘫组不对称性按SI=患侧/健侧计算,对照组不对称性按SI=左侧/右侧计算。当比值为1时,说明双下肢之间为完全对称,而偏离1越远说明对称性越差[6]。
1.3统计学分析
采用spss17.0处理所有数据,计量资料采用(`x±s)表示。偏瘫组与对照组的一般情况、足底压力及压力中心位移的差异采用t检验,偏瘫组的足底压力与步速的相关性分析采用Pearson相关性分析法,t检验和Pearson相关性分析均采用双侧检验,本研究相关性划分标准:
r
0.4为低度线性相关;0.4≤
r
0.6为中度线性相关;0.6≤
r
1为高度线性相关,设定检验水准p=0.05。
2结果
2.1不同时期的足底压力峰值及压力中心轨迹
与对照组相比,偏瘫组的步速明显减慢(p0.05),双侧下肢首次触地期的压力峰值及DCOPx均有所减小(p0.05),患侧下肢足蹬离期的压力峰值下降,而健侧下肢蹬离期的压力峰值以及双侧DCOPy与对照组相比差异并无统计学意义(p0.05),详见表2。
2.2不同时期的足底压力峰值及压力中心轨迹的对称性
与对照组相比,偏瘫组的足蹬离期和首次触地期压力峰值及DCOPx的不对称性增大,差异有统计学意义(p0.05),而DCOPy的不对称性与对照组的差异无统计学意义(p0.05)。详见表3。
2.3偏瘫组步速与足底压力峰值及压力中心位移的相关性分析
应用Pearson相关分析显示,偏瘫患者双侧下肢的首次触地期、蹬离期的压力峰值与其步速均呈正相关(r=0.-0.,p0.05);单腿支撑相的压力中心位移DCOPx与DCOPy亦与其步速呈正相关(r=0.-0.,p0.05)。详见表4。
表2偏瘫组与对照组步行的足底压力及压力中心轨迹的比较(`x±s)
步速(m/s)
足底压力峰(kg/cm2)
DCOP(cm)
触地期
蹬离期
DCOPX
DCOPY
偏瘫组
患侧
0.32±0.26a
2.26±0.89a
3.67±1.52a
3.24±3.65a
0.84±1.06
健侧
3.02±0.27a
4.6±1.57
4.18±4.12a
1.0±0.94
对照组
左侧
0.82±0.35
4.12±1.33
5.4±1.33
9.66±2.52
1.05±0.85
右侧
3.95±1.47
5.36±1.7
10.34±1.75
1.02±0.68
a表示偏瘫组与对照组左侧下肢参数相比差异有统计学意义,p0.05。
表3足底压力与压力中心的不对称性(`x±s,单位为1)
足底压力峰
DCOP
触地期
蹬离期
DCOPx
DCOPy
偏瘫组
0.76±0.12a
0.79±0.15a
0.67±0.23a
6.1±21.06
对照组
1.12±0.37
0.98±0.15
0.93±0.19
1.03±0.22
t值
-3.
-3.
-4.
-0.
p值
0.
0.
0.
0.
a表示与对照组相比差异有统计学意义,p0.05。
表4偏瘫组步行足底压力及压力中心位移与步速的相关性
足底压力
DCOP
首次触地期
蹬离期
X
Y
患侧
健侧
患侧
健侧
患侧
健侧
患侧
健侧
步速
r
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
p
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
p0.05。
3讨论
稳定、对称、低能耗步行需双下肢正常感觉和运动功能的协调配合。脑卒中后,上运动神经元受损导致下运动神经元的活动功能失去控制,下运动神经元支配的肌肉或肌群协调作用亦随之丧失,从而引发运动功能障碍[7]。下肢主要表现为步态异常,临床表现为步速减慢、步长减小、患侧下肢站立相缩短、摆动相延长等[8]。本实验采用步态与平衡功能评估系统采集受试对象的步行印迹,通过软件计算得到步速和步态的动力学参数,为临床及实验研究提供更加全面的步态信息。
步速是评估脑卒中后偏瘫患者步行能力的一项可靠指标[9]。相关研究认为脑卒中偏瘫患者的最大步速可由正常步速推算得出[10],另外有研究认为最大步速和正常步速均可反映偏瘫患者的步行能力[11]。因此,本研究出于安全考虑选用正常步速作为衡量偏瘫患者步行能力的参数。
正常成人步行时,双下肢交替、均匀负重,足底压力曲线呈双驼峰状,压力峰值分别出现于首次触地期和足蹬离期,且足蹬离期压力峰值较大[12-14]。其中首次触地期指一侧足跟落地的瞬间,足跟离地期(蹬离期)指下肢主动加速蹬离地面的阶段,足跟抬起的瞬间。步行中蹬离期与首次触地期的压力峰值由体重及下肢摆动的加速度共同形成。本研究结果显示偏瘫患者步行时,双足首次触地期与患足蹬离期的压力峰值下降,健足蹬离期的压力峰值与正常人无明显差异。偏瘫患者患足在两个时期的压力峰值均下降说明患侧下肢运动能力下降,原因可能是相关肌力下降和协调能力障碍[15]。健足在首次触地期压力峰值的减小考虑原因可能有两个方面:一是偏瘫患者的健侧下肢并非真正意义上的“健肢”[16];二是患侧下肢对健侧的限制,患侧下肢负重能力降低及髋后伸障碍导致健侧下肢摆动期的时间及距离均减小[17]。以上因素导致健侧下肢摆动期加速度减小、压力峰值下降。
有研究认为压力中心轨迹可反映脑卒中偏瘫患者的功能状况和运动控制水平[18]。本研究结果显示偏瘫患者双侧下肢单腿支撑期矢状面的压力中心位移均减小,提示偏瘫患者的重心转移能力下降,与有关研究结果一致[18]。
不对称性是反映偏瘫患者功能恢复的一个重要指标。大多数不对称性研究主要是针对步行中时空参数[19]。步行时空参数是偏瘫患者步态最直接的反映,而动力学不对称性可揭示偏瘫步态产生的原因。有研究表明动力学的不对称性常常伴随着时间的不对称,而与距离不对称(步宽、步长等)无关[20]。本研究结果显示脑卒中偏瘫患者步行中足蹬离期及首次触地期的压力峰值的不对称性增大,提示偏瘫患者压力峰值下降仍以患侧为主。与对照组相比,足底压力中心位移在矢状面不对称性增大,冠状面并无差异,与相关研究结果[18,21]一致。有研究表明压力中心轨迹不对称性与足底压力动态分布有关,主要因健侧下肢蹬离期的延迟使得中期支撑相延长,另外还与患侧下肢跖屈肌张力增高[23]导致患侧下肢以全足模式触地[22]有关。
本研究结果显示双下肢两个时期的压力峰值及单腿支撑相的压力中心位移均与步速呈正相关,表明足底压力峰值及压力中心位移可反映偏瘫患者步行能力改善的情况,提高双足首次触地期与蹬离期的压力峰值和单腿支撑期的压力中心位移可提高偏瘫患者的步速,改善步行能力。目前国内针对脑卒中偏瘫患者步行中动态足底压力测定的研究尚不多,本研究证明足底压力峰值与压力中心可作为预测偏瘫患者运动功能的参考指标,未来研究可进一步探究足底压力分区与步速的关系。
综上所述,脑卒中偏瘫患者步行中的足底压力峰值较正常人减小,不对称性增大,双侧足底压力峰值和压力中心位移与步行能力呈正相关,适当提高双足站立相的压力峰值有助于改善步行能力。
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