三维步态分析系统在脑瘫下肢矫形手术领域中的应用进展

郑炳铃 王健 徐桂豪

[摘要]三维步态分析系统作为一套新的步态评估系统，具有客观、全面、科学、便捷等优点，逐渐应用于国内外医学评估领域，尤其是在脑瘫下肢矫形手术领域中的疗效评价及手术指导发挥重要的作用。本文就三维步态分析指导制定脑瘫下肢矫形手术方案，评价手术疗效，选择康复治疗方法，评定康复疗程，制定矫形器以及评估肉毒毒素的疗效量化等作一综述。

[关键词]三维步态分析系统；脑瘫；外科手术

[中图分类号] R742 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2019）5（b）-0029-03

Progress in the application of three-dimensional gait analysis system in the field of cerebral palsy lower limb orthopedic surgery

ZHENG Bing-ling WANG Jian XU Gui-hao

Cerebral Palsy Diagnosis and Treatment Center， Sanjiu Brain Hospital of Guangdong Province， Guangzhou 510510， China

[Abstract] As a new gait evaluation system， the three-dimensional gait analysis system has the advantages of objectivity， comprehensiveness， science and convenience， it has been gradually applied in the field of medical evaluation at home and abroad， especially in the field of lower limb orthopedic surgery for cerebral palsy. This article reviews three-dimensional gait analysis to guide the formulation of lower limb orthopaedic surgery for cerebral palsy， to evaluate the effect of surgery， to select rehabilitation treatment methods， to evaluate the course of rehabilitation， to develop orthopaedic devices and to quantify the efficacy of botulinum toxin.

[Key words] Three-dimensional gait analysis system； Cerebral palsy； Surgery

痉挛性脑瘫是脑瘫中最常见的类型。此型的特点为骨骼肌肌张力明显增高，尤其是双下肢最为明显。脑瘫患者，由于长期的肌肉痉挛及肌力不平衡，往往继发不同程度的固定性的畸形，甚至骨性畸形。痉挛型脑性瘫痪的治疗原则是缓解肌肉痉挛，平衡躯干及四肢肌力、矫正肢体挛缩畸形，重建身体的负重力线及生物力学线。目前下肢矫形手术能解决脑瘫的很多问题，尤其在重建肢体功能，纠正不良运动模式，改善步态等方面有独特的疗效。以前给痉挛性脑瘫患儿及运功功能障碍者作病情评估，由于患者步行速度快，步行轨道复杂，起始时间段不定时，难以同时观察到双脚运动瞬间变化的情况，医生都是靠肉眼、临床查体和量表式来评估，缺乏客观数据。同时医生的视觉局限，难以进行三维方向观察及判断，难以对纵向变化进行客观和全面分析。最新评估系统——三维步态分析系统在脑瘫患儿的步行分析中，更加全面、准确、客观，同时能更加精准指导脑瘫矫形手术，患者只需要走几步路，便可形成三维立体图像，经过系统分析，就可找出肉眼无法看见的，患者在行走、跑动过程中神经、肌肉、骨、关节等出现的问题，方便医生制定准确的康复治疗方案、协助医生制定术前方案及进行术后疗效评估。本文综述了近几年国内外的医学文献，了解三维步态分析指导制定脑瘫矫形手术方案，评价手术疗效，选择康复治疗方法，评定康复疗程，制定矫形器以及评估肉毒毒素的疗效量化。

1三维步态分析系统在国外医疗领域广泛应用

1.1三维步态分析系统的种类

该系统应用于临床，有意大利BTSG-WALK三维步态分析评估系统、英国VICONMX三维步态分析评估系统、美国Motion Analysis三维步态分析评估系统及瑞典Qualysis等。广泛应用于骨科及康复医学科等学科，尤其在双下肢多级肌腱延长、松解、移位以及骨性截骨等外科手术前后效果对比的客观、全面、科学评价方法及工具[1]。

1.2三维步态分析能够很好地指导康复

该系统的应用使其对脑瘫和脊髓损伤患儿的治疗有革命性的改变[2]。Filho等[3]运用三维步态分析报告给出的治疗建议，能让脑瘫患儿在康复步行治疗进程中，取得更好更大的治療效果。Arnold等[4]应用三维步态检查所反映的肌肉、肌腱的长度、速度数据的情况，来判断及证明步行过程中有异常步态或短肌腱的个体差异性，筛查出这些患者。同时这些数据得到的结果，也有助于鉴别及警告哪些患者在骨盆倾斜或伸膝方面有手术后不理想改变的危险。Chung等[5]用三维步态分析这种评估系统作为脑性瘫痪的马蹄足畸形手术术后的评价手段，建议外科医生应该考虑严重马蹄足的复发及翻修。

1.3三维步态分析系统能提供手术建议及方案

DeLuca等[6]结合三维步态分析的动力学、运动学及肌电图数据来指导手术，其中52%的脑瘫患儿改变了之前外科手术建议及方案，减少了患者的手术费用和不必要的手术创伤，提高了手术效果；通过三维步态分析，增加腓肠肌和股直肌等手术方案，减少跟腱、髂腰肌、髋内收肌、股骨和胫骨截骨等手术治疗方案。Vries等[7]根据三维步态分析的结果则能够确定多程序运动学模型的最佳手术方案，以及术前术后评价治疗效果中的可行性、有效性、科学性。Arnold等[8]采纳三维步态分析系统对脑瘫患者的半膜肌肌腱长度和速度进行分析及评估，判断出手术可以松弛紧张的跟腱和减少腘绳肌伸展性痉挛反应，证明了跟腱延长手术的必要性，提高手术效果。Chan等[9]应用三维步态分析系统验证了脑瘫患者小腿腓肠肌筋膜松解术的功能改善程度和远期治疗效果。Lee等[10-11]用三维步态分析系统作为评价股直肌转移手术治疗脑性瘫痪患者膝关节僵直步态的手术疗效。

1.4三维步态分析能客观评价手术后的效果

Ditunno等[12]研究显示三维步态分析是一种临床试验的有效性的、系统的、可靠的医学工具，能评价手术治疗后的治疗效果和远期治疗的预后，也能评价各种治疗方法对疾病患儿运动学、关节动力学、及肌肉电刺激活动的改善程度。Beyaert等[13]应用三维步态分析对手术治疗后的残余畸形内旋情况，进行膝、踝、髋关节运动学、动力学和动态肌电图分析，能发现此畸形患儿在步行中膝关节的运动学发生动态改变。Schwartz等[14]使用三维步态分析及随机森林算法预测评估腰大肌延长术治疗小儿脑性瘫痪的疗效。Ounpuu等[15]用三维步态分析评价多级联合外科手术包括腓肠肌、股直肌、腘绳肌等手术能够改善膝关节和踝关节的功能，并手术干预的远期疗效及手术的必要性。德国Braatz等[16]三维步态分析和MRI评价股骨旋转截骨术（FDRO）来纠正痉挛型脑瘫的内八字旋转步态，得到最好的结果；美国Schwartz等[17]用股骨旋转截骨术恢复过度的股骨颈前倾角的手术病例评估及术后疗效的评价均使用三维步态分析系统；英国Carty等[18]对进行FDRO的脑瘫病例术前术后三维步态分析的前瞻性和回顾性队列研究显示，FDRO可大幅度改善脑性瘫痪患者的骨盆对称性。

1.5三维步态分析指导矫形器的制定以及评估肉毒毒素的疗效量化

脑瘫患儿的多点A型肉毒毒素注射[19-21]，特殊矫形器使用，有助于改善骨盆前倾过度，有助于改善步态及步行能力[22]。三维步态分析可对身体某部位对应的某组骨骼肌进行收缩能力、该组骨骼肌所致靶器官的运动能力、生物力学改变以及支配该骨骼肌的神经在运动中的肌电变化提供客观的数据。

2三维步态分析系统在国内较少评价脑瘫治疗领域，逐渐广泛应用

2.1三维步态分析系统很少应用的原因

该设备是进口产品，较为昂贵，办理手续繁琐，技术操作及分析较为复杂，目前在国内较少机构或医院拥有三维步态分析系统设备。国内的相关文献主要集中在脑卒中偏瘫康复评估疗效[23]，也应用创伤骨折术后、人工股骨头及人工膝关节置换术后的疗效评价[24]，但研究量及例数较少，尤其是将三维步态分析应用于脑瘫矫形手术的病例评估及术后疗效的评价更少[25]，即三维步态分析系统在痉挛性脑瘫下肢矫形手术领域中的应用少见。

2.2三维步态分析系统在国内部分应用现状

国内王玉霞等[26]研究显示，三维步态分析系統指导脑瘫矫形手术的制定及评价、康复治疗方法的选择、康复疗程的评定、矫形器的制定以及评估肉毒毒素的疗效量化等。

步态分析能在康复评定、训练与治疗的过程中，客观、定量地评定人体步行功能，全面反映患者的康复功能状态。最开始主要是依靠肉眼直接观察及大脑分析，随着科技的发展，逐渐使用仪器辅助进行摄像、测量、记录肢体活动的各项力学、空间、电生理等参数，并用电脑进行分析，得出较为科学、精准的实验室数据，有利于指导临床工作。随着医学科技的发展，三维步态分析将会逐渐广泛用于医疗领域，也将用于临床诊断评价和协助制定治疗策略，将会运用脑瘫的外科手术及康复之中，发挥不可代替的巨大作用，方便于临床工作者，最终造福患者。

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（收稿日期：2018-08-27 本文编辑：刘克明）