单侧大腿截肢者步行能力研究①

刁子龙，曹学军,2，杨平,2，蔡丽飞,2

单侧大腿截肢者步行能力研究①

刁子龙1，曹学军1,2，杨平1,2，蔡丽飞1,2

目的探讨单侧大腿截肢者步行能力的特点。方法选择单侧大腿截肢者16例为实验组，健康成年人16名为对照组，分别进行室内6 min步行能力测试、室外1000 m复杂路面步行能力测试、平衡测试和能量消耗测试。结果室内6 min步行能力测试中，实验组步速、步频、跨步长低于对照组(P＜0.05)，步态周期时间、能量消耗高于对照组(P＜0.05)，单支撑期时间、双支撑期时间和单/双比例均存在显著性差异(P＜0.05)。平衡测试中，重心轨迹面积、重心轨迹长度、X最大偏移量和Y最大偏移量两组间无显著性差异(P＞0.05)。室外1000 m步行测试完成时间和能量消耗存在显著性差异(P＜0.05)。穿戴流体控制膝关节的截肢者，室内6 min步行能量消耗与室外1000 m能量消耗与穿戴机械四连杆膝关节的截肢者无显著性差异(P＞0.05)，但室内6 min步行距离与室外1000 m完成时间存在显著性差异(P＜0.05)。结论单侧大腿截肢者步态缺乏效率，能量消耗大，平衡功能尚可。不同类型假肢膝关节可能对患者步行能力发生影响。

大腿截肢；大腿假肢；步行；康复；评定

[本文著录格式]刁子龙，曹学军，杨平，等.单侧大腿截肢者步行能力研究[J].中国康复理论与实践,2015,21(4):470-474.

CITED AS:Diao ZL,Cao XJ,Yang P,et al.Walking ability of amputees with unilateral transfemoral prosthesis[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(4):470-474.

单侧大腿截肢者是常见的截肢者，临床仅次于小腿截肢者居于第二位[1]。截肢对于患者来说是永久性损伤，直接导致生活质量下降，日常活动和社会活动受到诸多限制。对于单侧大腿截肢者来说，穿戴具有良好功能的假肢，步态趋近正常人，可以降低步行中能量的消耗，达到更高的步行能力水平[2]。

穿戴假肢后步行能力的评价对截肢者康复计划的制定和临床评价康复效果有一定指导意义，但目前对大腿截肢者步行能力的评价方法并不统一，常用的参考指标主要为步行速度、步态对称性、能量消耗，有

研究表明，静态平衡也是步行能力的影响因素之一[3]。本研究使用智能日常活动能量消耗记录仪，通过室内6 min步行测试、静态站立平衡测试、室外复杂路面1000 m测试，对单侧大腿截肢者的步行能力进行评定。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2014年6～12月来本院维修、调试、更换接受腔的大腿假肢患者和曾经来本院制作大腿假肢的患者共16例为实验组，其中男性11例，女性5例。同时选取16名年龄、性别匹配的健康成年人为对照组。由一名经验丰富的假肢师负责对截肢者假肢进行检查及对线调整，记录截肢者的基本资料，包括性别、年龄、身高、体重、截肢原因、穿戴假肢时间、残肢长度和假肢膝关节的种类、假脚种类(均为SACH脚)等。见表1。

纳入标准：①单侧大腿截肢者；②年龄20～60岁；③无认知障碍，可配合完成测试；④穿戴大腿假肢在无辅具帮助下行走1000 m以上；⑤穿戴假肢时间＞6个月。

排除标准：①并发脊髓损伤或偏瘫；②并发上肢截肢、残端皮肤有未愈合伤口、髋关节屈曲或外展畸形。

所有受试者均预先了解整个实验的过程和目的，并签署知情同意书。

表1 单侧大腿截肢者基本资料

1.2 研究方法

1.2.1 实验仪器

采用智能日常活动能量消耗记录仪(intelligent device for energy expenditure and activity,IDEEA3, MINISUN)，包含加速度采集单元和数据处理存储单元。其中处理、存储单元系在腰部，5个加速度传感器分别位于两侧足底第四跖骨头后缘、两侧大腿前面中间位置、两侧胸锁关节连线中点下4 cm处。

使用FDM-T步态分析跑台(Medical GmbH,ZEBRIS)分析静态平衡功能。设备有10,240个微型压力传感器，每个传感器0.85×0.85 cm，跑台测试面积为150×50 cm，采样频率120 Hz。

1.2.2 测试方法

1.2.2.1 静态站立平衡测试

受试者中立位站在跑台上，记录重心轨迹长度、重心轨迹面积、X最大偏移量、Y最大偏移量。重复3次，每次30 s。

1.2.2.2 室内6 min步行测试

在长30 m的室内走廊进行。受试者以自我感觉最舒适的速度步行6 min，通过IDEEA记录步行距离、

步态时空参数和能量消耗数据。

1.2.2.3 室外1000 m复杂路面步行测试

选择本院内1000 m路程，包含平路650 m、坡路80 m(坡度比1∶12)、草地50 m、碎石子路180 m、上下楼梯各20级台阶。测试全程由测试员陪同，保证步行路线的一致性、安全性和可重复性，通过IDEEA记录时间、能量消耗等数据。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 静态站立平衡测试

实验组与对照组间重心轨迹面积、重心轨迹长度、X最大偏移量和Y最大偏移量无显著性差异(P＞ 0.05)。见表2。

2.2 室内6 min步行测试

实验组与对照组单支撑期时间、双支撑期时间、单支撑期/双支撑期比例、步态周期时间、步速、步频、跨步长，以及步行距离、能量消耗均有显著性差异(P＜0.05)。见表2。实验组中，穿戴流体控制膝关节者能量消耗与穿戴机械四连杆膝关节者无显著性差异(P＞0.05)，步行距离较长(P＜0.05)。见表3。

2.3 室外1000 m复杂路面步行测试

实验组与对照组能量消耗和完成时间有显著性差异(P＜0.05)。见表2。实验组中，穿戴流体控制膝关节者能量消耗与穿戴机械四连杆膝关节者无显著性差异(P＞0.05)，完成时间较短(P＜0.05)。见表3。

表2 实验组与对照组各项测试结果比较

表3 实验组穿戴不同假肢膝关节者测试结果比较

3 讨论

在临床康复评定中，三维步态分析被认为是一种准确、客观的方法，可以精确测量人体的动力学、运动学和肌电活动参数，定量评估人体的步行能力，全面反映患者的康复功能状态[4]。但三维步态分析系统需在独立的实验室进行测试，受到实验室大小的限制，测试的数据只能取自短距离的步行信息，无法测量室外步行的步态信息，且无法同时对能量消耗进行评估。

IDEEA是一种便携式可穿戴的智能仪器，可以用来实时记录日常活动、步态和能量消耗情况，在姿势识别、步态分析、能量消耗方面有较好的准确性[5]，在很多研究领域有广泛的应用[6-7]。

本研究除了进行室内6 min步行测试、静态站立平衡测试外，还进行了室外1000 m复杂路面步行测试。室外路面包含平路、坡路、草地、碎石子路、上下楼梯，尽可能模拟截肢者日常出行活动可能遇到的各种路面情况，这种多样化路面测试对单侧大腿截肢者可能是更大的挑战[8]。

6 min步行测试广泛应用于下肢截肢者的步行能力测试[9]。本研究显示，截肢者室内步行自我感觉舒适的速度低于正常人，单位体重、距离能量消耗比正常人增加，与以往研究结果一致[10-11]。较低的步行速度有助于提高步态稳定性，正常人在复杂路面行走时同样会降低步行速度来确保稳定性[12]。

正常步行时，身体重心在矢状面、水平面上有规律地进行往复运动，轨迹大致为均匀的正弦波，具有良好的协调性，处于平衡状态。单侧大腿截肢者穿戴假肢后，假肢侧支撑期短，摆动期长；为了弥补步态的不对称性和假肢侧足趾蹬离期跖屈力量不足[13]，通过假肢侧提髋动作代偿，引起重心上下移动的幅度加大，导致额外的机械功率消耗、步行效率下降和能量消耗增加[14]。

室外复杂路面测试中，截肢者室外步行1000 m时间比正常人多，单位体重能量消耗比正常人增加。这主要是因为截肢者在复杂路面行走时，需要调整步态模式[15]。

上坡时，由于假肢膝关节屈曲的限制，无法像正常人一样通过屈曲膝关节适应路面变化，假肢相对变长[16]；大腿假肢患者健侧通常减小髋关节的伸展、增加膝关节屈曲和足尖蹬离期的跖屈角度辅助假肢侧由支撑期向摆动期转变[17]，假肢侧则通过划圈步态或提髋适应路面的坡度增加并防止跌倒[18]，这种步态模式的调整将引起能量消耗的增加[19]。

上下楼梯时，大部分单侧大腿截肢者需要借助扶手或其他工具[20]，机械和流体控制假肢膝关节无法提供足够的阻力防止假肢膝关节过度屈曲，无法帮助患者实现双腿交替上、下楼梯的动作。大腿假肢患者上楼梯时，要先将健侧移到更高一级台阶，再将假肢侧髋关节抬高完成上楼梯动作；下楼梯时与上楼梯动作类似。这种上下楼梯的步态模式会导致步行效率的降低和能量消耗的增加[21]。

静态站立平衡功能与步行能力紧密相关，通过平衡功能测试可以预测单侧大腿截肢者的步行能力[22]。重心轨迹长度越长、重心轨迹面积越大，身体的稳定性越差，平衡功能障碍越明显[23]。本组截肢者与正常人的重心轨迹面积、重心轨迹长度、X最大偏移量和Y最大偏移量均无显著性差异，与之前研究不一致[24]。一方面这可能是由于大部分患者穿戴假肢年限较长，对假肢和身体姿势的控制较好；另一方面，截肢后残肢保留长度相对较长，内收肌损失较少，静止站立下不会出现明显的失衡情况，使得在静态平衡中两组并无明显差异。

假肢膝关节是大腿假肢的重要组成部分，可帮助截肢者代偿失去肢体的功能，尽可能模拟正常人步行时的姿态与生物力学特征[25]。本研究显示，穿戴流体控制膝关节者室内步行距离比穿戴机械四连杆膝关节者长，室外复杂路面步行完成时间少；两者能量消耗无显著性差异。这可能是由于流体控制膝关节可以在膝关节屈曲时提供较大阻力，在摆动末期降低小腿摆动速度，起到缓冲的作用，有效缩短摆动期时间，更加贴近自然步态，能提高截肢者步行速度[26]。

综上所述，单侧大腿截肢者与健康成年人的步行能力存在显著性差异，本实验定量测试的结果可以帮助临床工作者对单侧大腿截肢者的康复效果进行评估，为假肢部件的选择和康复目标的制定提供参考。

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WalkingAbility ofAmputees with Unilateral Transfemoral Prosthesis

DIAO Zi-long,CAO Xue-jun,YANG Ping,CAI Li-fei
1.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine,Beijing 100068,China;2.Rehabilitation Engineering Institute,Beijing Bo'ai Hospital,China Rehabilitation Research Center,Beijing 100068,China

Objective To investigate the characteristics of walking ability of the amputees with unilateral transfemoral prosthesis.Methods 16 unilateral transfemoral amputees(patients)and 16 healthy adults(controls)were tested with 6-minute walking test indoor,1000 m walking outdoor on various terrain,balance test and energy expenditure test.Results The speed,frequency and stride length were significantly less in the patients than in the controls(P＜0.05)in the indoor 6-minute walking test,and the cycle of gait and energy expenditure were significantly more(P＜0.05);single support time,double and single/double support time were different(P＜0.05).In balance tests,there was no significant difference in the total track length,confidence ellipse area,maximum horizontal deviation and maximum vertical deviation between the patients and the controls(P＞0.05).There were significant differences in time and energy expenditure of outdoor 1000 m walk test between two groups(P＜0.05).There were significant differences in time of outdoor 1000 m walk test and distance of indoor walking test between amputees wearing mechanical four-link prosthetic knee joint and fluid control prosthetic knee joint(P＜0.05),but not in energy expenditure of indoor and outdoor walking test.Conclusion The amputees with unilateral transfemoral prosthesis appear the inefficient in gait, and expend more energy.Their balance remains well.The transfemoral prosthesis the amputees wore may impact their walking ability.

transfemoral amputees;transfemoral prosthesis;walking;rehabilitation;evaluation

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.04.024

R687.5

A

1006-9771(2015)04-0470-05

2015-01-09

2015-04-02)

1.首都医科大学康复医学院，北京市100068；2.中国康复研究中心北京博爱医院康复工程研究所，北京市100068。作者简介：刁子龙(1990-)，男，汉族，北京市人，硕士研究生，主要研究方向：康复工程。通讯作者：曹学军(1961-)，男，汉族，上海市人，硕士，研究员，副教授，主要研究方向：康复工程。E-mail:zkba@sina.com。