约束健侧手臂摆动对脑卒中患者步态的影响

董若 倪少波 林清洋 温兴隆 苏国强 李勇*

手臂摆动是正常人体步态基本特征之一。手臂摆动对步行时躯干、骨盆的姿势控制、能量消耗均有积极作用［1］，约束手臂摆动将会对步态时空参数［2］、关节运动［3］、能量消耗［4］产生影响。脑卒中后患侧上肢由于痉挛、肌力减弱、肩关节半脱位等原因，步行时上肢摆动不充分或无摆动，健侧上肢仍有周期性摆动［5］。临床和日常生活中经常见到患者使用健侧上肢拎包、操作助行器，此时健侧上肢摆动被动被限制，但患者的步态参数将会如何改变目前仍不清晰。因此本文分析约束健侧上肢摆动对脑卒中患者步态时空参数的影响，为指导患者步态训练提供支持。

1 资料与方法

1.1 临床资料选取2017年1月至2018年9月本院脑卒中患者30例，其中男15例，女15例；平均年龄（61±6.9）岁。缺血性脑卒中17例、出血性脑卒中13例。左侧偏瘫13例、右侧偏瘫17例。纳入标准：（1）符合2007年中华医学会神经病学分会颁布的《中国脑血管病防治指南》规定的脑卒中诊断标准［6］，经CT、MRI检查确诊，首次、单侧发病；（2）生命体征平稳，意识清晰，格拉斯哥昏迷量表评分（Glasgowcomascale，GCS）>8分，可接受连续性指令动作；（3）年龄20~80岁；（4）可独立步行>20m；（5）签署知情同意书。排除标准：（1）合并严重器质性疾病者（如骨折、恶性高血压或肿瘤等）；（2）患有严重精神疾病；（3）不能或不愿意配合者。本项目经本院伦理委员会批准。

1.2 方法由医师向受试者详细说明测试方法及流程，获得受试者及其家人的同意。要求受试者穿着舒适服装和平底鞋，步态分析时上身穿合体衬衣、下身穿宽松短裤。随机选取手臂约束条件，每种步行条件均进行两次步态分析。开始测试前采用指脉氧仪测量患者基础心率，每次步态测试后给予患者充分休息，待恢复基础心率后，再进行下一次测试。（1）健侧手臂约束形式：①自然步态：不约束手臂摆动，受试者以自然步态步行。②体侧约束：利用绑带将健侧手臂约束在体侧，步行时健侧手臂不摆动。③体前约束：步行健侧手臂肘关节屈曲90°置于腹前。④体后约束：步行时健侧上肢肘关节屈曲90°置于躯干背侧。（2）步态分析：采用GaitWatch三维步态分析系统（章和电气设备有限公司生产）进行步态分析。该设备由7个传感器、无线蓝牙传输器、一台笔记本电脑组成。根据GaitWatch三维步态分析操作手册与相关文献报道［7］，选定一条长12m的走道作为步态分析走道，并在起点和终点做好标记。使用绑带将7个传感器分别安装在受试者骶骨、双侧股骨外侧中部、双侧胫骨内侧中部与双侧脚背处，并进行姿态校准。测试时受试者站在步道起点处面朝终点方向站立，点击步态分析软件（软件版本2.3.7），出现相应关节角度曲线后，要求受试者以自然步速行走。受试者走完12m规定距离后，停止步行，点击结束按钮结束测试。软件自动分析受试者步态时空参数，包括健侧步长、患侧步长、步频、步速、步宽、健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相。

1.3 统计学方法采用SPSS19.0统计软件。符合正态分布的计量资料以（±s）表示。采用单因素方差分析比较不同手臂约束条件下步态时空参数的差异，若差异有统计学意义则进一步采用最小显著差异法进行多重比较。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有受试者均完成全部步态评估，评估过程中无不良事件发生。健侧步长、患侧步长、步频、步速、步宽在不同手臂约束条件下差异无统计学意义（P>0.05）；健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相在不同手臂约束条件下差异有统计学意义（P<0.05）。三种手臂约束状态下健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相同自然步态相比显著延长（P<0.05）。三种手臂约束状态下健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相间差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

3 讨论

本资料结果显示，约束健侧手臂摆动后，脑卒中患者健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相均较自然步态下显著延长，而步长、步频、步速、步宽无显著改变，不同手臂约束方式下的步态参数差异无统计学意义。正常人体支配上肢与下肢的神经系统在功能上相互联系。姿势控制的相关研究发现，当突然对正常人体站立支撑面施加干扰时，人体胫骨前肌、股二头肌、股四头肌、臀大肌、肱三头肌、肱二头肌、三角肌均出现不同程度的肌肉收缩［8］。研究者认为这种上肢活动并不是“惊恐反应”，而是一种主动的姿势调整［9］，反映上下肢在运动调节中的整体性。国内有研究发现，正常人体约束左侧手臂摆动后左侧支撑相缩短，摆动相延长；约束右侧手臂摆动后右下肢支撑相延长［2］。进一步研究发现，约束手臂摆动对膝关节、髋关节影响较小，对下肢踝关节的影响最大，踝关节的屈伸角度与屈伸力矩均显著增大［10］，踝关节周围肌群在整个步态周期中做功增加。这是因约束手臂摆动后，步行时人体重心在垂直方向上的摆动幅度增加［11］，在支撑相来自地面的反作用力随之增加，需要动员下肢肌肉产生更多的力以抵消来自地面的反作用力。脑卒中患者约束健侧手臂摆动后，可能通过延长支撑相时间增加肌肉做功抵消重心摆动，但具体的重心运动轨迹、下肢肌肉活动、神经调控机制仍需要进一步研究。

有研究者比较脑卒中患者与健康人步行时手臂摆动，发现脑卒中患者健侧手臂姿势得分显著优于患侧，但与健康对照组相比得分仍显著偏低［12］。脑卒中患者由于高级神经中枢或传导束受损，出现下运动神经元功能的过度释放或运动协调障碍，患侧上肢由于痉挛、肩关节半脱位、疼痛等原因不能形成有效的摆动。脑卒中患者健侧手臂摆动异常的原因可能是多样的。健康人手臂摆动方向与对侧下肢运动反向相同，摆动频率与步频一致，形成对称性和周期性的节律运动，其运动控制主要由中枢模式发生器完成。脑卒中后步行运动节律异常［13］，可能干扰中枢模式发生器的功能造成健侧上肢摆动异常。另外，上肢摆动的主要力学作用是平衡下肢摆动力矩，减少躯干转动幅度，脑卒中患者步行时患侧下肢不能提供有效的支撑和推力，身体重心晃动幅度增加，为维持身体平衡健侧上肢可能出现异常的摆动模式。

临床中脑卒中患者在仰卧位时患侧上肢屈肌张力正常，一旦患者步行就会出现上肢屈曲痉挛，这是联合反应的一种表现形式［14］。基于手臂在步态中的特殊作用，近来有学者开始关注通过改善手臂摆动促进脑卒中步态恢复。EsquenaziA等［15］发现对脑卒中患者患侧痉挛上肢行肉毒毒素注射治疗后，患者上肢屈曲痉挛改善，步行速度也有显著提高。ChelseaKaupp等使用一个带有手臂摇杆的脚踏车，可在踏车的同时进行手摇车，以模拟步行时交替迈步与摆臂动作，在5周训练结束后脑卒中患者的起立步行测试、10m步行时间、6分钟步行试验、Berg平衡功能功能测试成绩均有显著提高［16］。作者认为这种四肢训练可以修复中枢模式发生器的功能。本资料结果证实约束健侧手臂摆动会同时影响健侧下肢与患侧下肢摆动相，提示可能通过健侧上肢不同位置或摆动策略促进步行功能改善，但具体的训练方法还需要继续探索。

综上，约束健侧手臂摆动后脑卒中患者健侧支撑相、患侧支撑相、双支撑相延长，提示临床应关注手臂摆动在脑卒中患者步态康复训练中的作用。受限于实验条件，本研究的不足是未分析身体各节段的运动数据、肌电信号以及能量消耗等，将在今后的研究中进一步完善。