陳柏松 應(yīng)灝 陳夢(mèng)婕

上海市兒童醫(yī)院，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院骨科，上海 200062

目前臨床上普遍采取粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（gross motor function classification system，GMFCS 分級(jí)系統(tǒng)）來評(píng)估腦癱患兒病情嚴(yán)重程度［5-6］。 而針對(duì)腦癱患兒下肢運(yùn)動(dòng)功能的評(píng)價(jià)主要依靠醫(yī)師的體格檢查和主觀視覺評(píng)估，這在一定程度上制約了腦癱患兒病情評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)化，也不利于療效的定量評(píng)價(jià)。

三維步態(tài)分析利用三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)、表面肌電采集與分析系統(tǒng)及測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)等設(shè)備，對(duì)步態(tài)的時(shí)-空、運(yùn)動(dòng)學(xué)及表面肌電參數(shù)和足底壓力參數(shù)進(jìn)行全方位采集與分析，能客觀、定量反應(yīng)被評(píng)估者的步態(tài)特征，生成個(gè)性化步態(tài)分析報(bào)告，其結(jié)果能夠反映運(yùn)動(dòng)障礙的類型與嚴(yán)重程度，具有一定的客觀性和準(zhǔn)確性，是步態(tài)分析的金標(biāo)準(zhǔn)，目前已被越來越廣泛地應(yīng)用于臨床診斷、療效評(píng)定及病因分析等［7-8］。 國(guó)外已有較多研究人員應(yīng)用步態(tài)分析方法來評(píng)估不同疾病患者的下肢運(yùn)動(dòng)功能［9-10］。 本研究通過三維步態(tài)分析中的時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)定量評(píng)價(jià)痙攣型腦癱患兒的下肢運(yùn)動(dòng)功能，為痙攣型腦癱患兒下肢功能的評(píng)估提供量化方法。

材料與方法

一、臨床資料

選取2019 年3 月至2021 年3 月上海市兒童醫(yī)院骨科收治的痙攣型腦癱患兒作為研究對(duì)象。 病例納入標(biāo)準(zhǔn)： ①確診為痙攣型腦性癱瘓； ②年齡6 ～12 歲，GMFCS 分級(jí)為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)，患兒能順利完成步態(tài)分析過程，并獲取可靠的步態(tài)分析參數(shù)； ③無外科手術(shù)及肉毒素注射治療史，至少6 個(gè)月內(nèi)未口服降低肌張力藥物。 排除標(biāo)準(zhǔn)： ①其他類型腦癱； ②GMFCS 分級(jí)為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)，依賴輪椅或完全不能行走、不能配合完成三維步態(tài)分析測(cè)試者； ③有外科手術(shù)史及肉毒素注射治療史等影響步態(tài)分析參數(shù)客觀性因素者。

納入研究的90 例患兒中，GMFCS 分級(jí)為Ⅰ級(jí)（Ⅰ級(jí)組）、Ⅱ級(jí)（Ⅱ級(jí)組）、Ⅲ級(jí)（Ⅲ級(jí)組）各30 例；三組之間性別、年齡、體重、身高等資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），詳見表1。 90 例患兒中，男42 例，女48 例。 招募志愿參與本研究的6 ～12歲正常兒童30 名作為正常對(duì)照組。 收集三組腦癱患兒及正常對(duì)照組兒童步態(tài)分析參數(shù)。 本研究經(jīng)上海市兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)（編號(hào)：SCH18-20），患兒家屬知情并簽署知情同意書。

表1 不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of clinical data in children of cerebral palsy with different motor function grades（±s）

表1 不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of clinical data in children of cerebral palsy with different motor function grades（±s）

注 GMFCS：粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（gross motor function classification system）；a 代表采用χ2檢驗(yàn)

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二、研究方法

（一）測(cè)試儀器

本研究使用英國(guó)VICON公司的三維步態(tài)采集與分析系統(tǒng)，采用配套分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 該系統(tǒng)硬件主要包括遠(yuǎn)紅外高頻攝像頭、紅外線反光球、三維測(cè)力臺(tái)、信息轉(zhuǎn)換控制器、電腦主機(jī)等。 于數(shù)據(jù)采集工作中同步獲得研究對(duì)象行走過程中的時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。

（二）步態(tài)分析方法

步態(tài)分析由專業(yè)兒童骨科醫(yī)師和步態(tài)分析技師共同完成。 每次測(cè)試時(shí)，患兒去除遮擋和影響步態(tài)分析的衣物及鞋子，在本院步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步態(tài)測(cè)試。 被試者用平時(shí)生活中正常步速在指定區(qū)域內(nèi)向前行進(jìn)，行走距離約10 m，測(cè)試時(shí)間無限制。 測(cè)試前練習(xí)3 次。 采集5 次有效測(cè)試數(shù)據(jù)。

（1）重申了研究創(chuàng)新在推動(dòng)歐洲經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要作用，明確指出克服歐洲創(chuàng)新赤字的關(guān)鍵在于增加資本投入，加速知識(shí)資產(chǎn)更快更有效地轉(zhuǎn)化為新產(chǎn)品、新流程、新服務(wù)和新商業(yè)模式。

（三）步態(tài)分析參數(shù)

采集三維步態(tài)分析中時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，時(shí)-空參數(shù)包括步長(zhǎng)、步寬、歩頻、步速、跨步長(zhǎng)、步態(tài)周期時(shí)間和雙支撐時(shí)間；運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)包括髖、膝、踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度及其最大、最小角度。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 采用方差分析和χ2檢驗(yàn)對(duì)比不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒的臨床一般資料。 采用方差分析對(duì)比腦癱患兒和正常對(duì)照組兒童之間的時(shí)-空參數(shù)及運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)差異。采用多樣本均數(shù)間的多重比較分析不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒的時(shí)-空參數(shù)及運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)差異。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒步態(tài)分析中時(shí)-空參數(shù)比較

與正常對(duì)照組相比，痙攣型腦癱患兒步態(tài)分析中各時(shí)-空參數(shù)均值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），腦癱患兒步長(zhǎng)、步寬、步速、步頻、跨步長(zhǎng)較正常對(duì)照組兒童均明顯減小，而步態(tài)周期和雙支撐時(shí)間明顯延長(zhǎng)。 GMFCSⅠ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)患兒之間的時(shí)-空參數(shù)差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），步長(zhǎng)、步寬、步速、步頻、跨步長(zhǎng)隨患兒GMFCS 分級(jí)的升高而逐漸減小，步態(tài)周期和雙支撐時(shí)間隨GMFCS分級(jí)的升高而逐漸延長(zhǎng)。 詳見表2。

表2 不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童時(shí)-空參數(shù)比較（±s）Table 2 Comparison of spatiotemporal parameters of gait between children of spastic cerebral palsy and normal children（±s）

表2 不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童時(shí)-空參數(shù)比較（±s）Table 2 Comparison of spatiotemporal parameters of gait between children of spastic cerebral palsy and normal children（±s）

注 GMFCS：粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（gross motor function classification system）；a 代表腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；b代表GMFCSⅡ級(jí)組與GMFCSⅠ級(jí)組患兒相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義； c代表GMFCSⅢ級(jí)組與GMFCSⅡ級(jí)組患兒相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

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二、不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒步態(tài)分析中運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較

除踝關(guān)節(jié)最大跖屈角度外，痙攣型腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)均值差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童相比，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度明顯減小；髖關(guān)節(jié)最大屈曲角度、膝關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、踝關(guān)節(jié)最大背屈角度明顯減小，而髖關(guān)節(jié)最小屈曲角度明顯增大。 GMFCSⅠ級(jí)組、Ⅱ級(jí)組和Ⅲ級(jí)組患兒運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較，差異也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），隨GMFCS 分級(jí)的升高，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度逐漸減小，髖關(guān)節(jié)最大屈曲角度、膝關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、踝關(guān)節(jié)最大背屈角度逐漸減小，而髖關(guān)節(jié)最小屈曲角度逐漸增大，僅踝關(guān)節(jié)最大跖屈角度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。 詳見表3。

表3 不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較（±s，°）Table 3 Comparison of kinematic parameters between children of spastic cerebral palsy and normal children（±s，°）

表3 不同GMFCS 分級(jí)痙攣型腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)比較（±s，°）Table 3 Comparison of kinematic parameters between children of spastic cerebral palsy and normal children（±s，°）

注 GMFCS：粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（gross motor function classification system）；a 代表腦癱患兒與正常對(duì)照組兒童相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；b代表GMFCSⅡ級(jí)組與GMFCSⅠ級(jí)組患兒相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義； c代表GMFCSⅢ級(jí)組與GMFCSⅡ級(jí)組患兒相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

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討 論

兒童腦癱病因復(fù)雜，其高危因素主要是缺氧缺血性腦病、早產(chǎn)、高膽紅素血癥、顱內(nèi)出血等。 治療以康復(fù)治療為主，輔以神經(jīng)外科和骨科干預(yù)等［11-12］。 治療的目的是提高患兒生活質(zhì)量，預(yù)防并發(fā)癥。

步態(tài)分析是利用生物力學(xué)概念，借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，研究步行規(guī)律，從而揭示步態(tài)異常的環(huán)節(jié)及其影響因素。 步態(tài)分析中得到的一系列步態(tài)參數(shù)能夠客觀、定量地反映患者步態(tài)異常以及步態(tài)特征。 通過正常步態(tài)和病理步態(tài)的比較，能夠定量分析疾病對(duì)于步態(tài)的影響，進(jìn)而尋找病因，定位病變部位。 在痙攣型腦癱患兒的診治過程中，步態(tài)分析能夠客觀記錄患兒的步態(tài)特征及變化，為臨床分析腦癱患兒的病情嚴(yán)重程度和選擇治療方案以及評(píng)價(jià)治療效果提供參考。 它的客觀和可量化特點(diǎn)彌補(bǔ)了臨床上腦癱患兒功能評(píng)定過程中主觀性強(qiáng)的缺點(diǎn)，是目前最為客觀的評(píng)價(jià)方法。

三維步態(tài)分析包括運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、表面肌電分析和足底壓力分析三部分［13-14］。 本研究受客觀條件的限制，使用了三維步態(tài)分析中的時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)來評(píng)價(jià)痙攣型腦癱患兒的下肢功能，分析了不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒在時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)上的差異。 痙攣型腦癱主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)功能障礙，因此使用時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)來評(píng)價(jià)患兒下肢運(yùn)動(dòng)功能是合適的。 表面肌電分析受檢測(cè)方法及皮膚狀況的影響較大，其客觀性和準(zhǔn)確性不如運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 而足底壓力分析主要是評(píng)估足部受力情況，在腦癱患兒下肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)過程中作用有限。 因此本研究暫未涉及上述兩方面內(nèi)容。

GMFCS 分級(jí)系統(tǒng)是臨床上廣泛應(yīng)用的分級(jí)方法［15］。 該方法是根據(jù)患兒運(yùn)動(dòng)功能受限程度隨年齡變化的規(guī)律而設(shè)計(jì)的一套分級(jí)系統(tǒng)。 就6 ～12 歲腦癱兒童而言，GMFCSⅠ級(jí)為：可以沒有任何限制地在室內(nèi)外行走，可以爬樓梯，能表現(xiàn)出跑、跳等粗大運(yùn)動(dòng)能力，但速度、平衡和協(xié)調(diào)能力均有所下降。GMFCSⅡ級(jí)為：可以在室內(nèi)和戶外行走，能夠抓著扶手爬樓梯，其他活動(dòng)受到一定限制，能勉強(qiáng)達(dá)到跑、跳平衡。 GMFCSⅢ級(jí)為：可在大部分室內(nèi)場(chǎng)地使用手持式輔具步行，在他人幫助下可以上樓梯。GMFCSⅣ級(jí)為：可望繼續(xù)維持患兒在6 歲以前獲得的運(yùn)動(dòng)能力，可能更加依賴輪椅。 GMFCSⅤ級(jí)為：生理上的損傷限制了患兒對(duì)自主運(yùn)動(dòng)的控制，也限制了患兒維持頭部和軀干的抗重力姿勢(shì)能力，完全不能獨(dú)立活動(dòng)。

本研究選擇6 ～12 歲腦癱患兒入組，是基于兩方面原因：一是小于這個(gè)年齡段的兒童在步態(tài)分析過程中受自身發(fā)育水平的限制，極易受外界因素干擾，可能無法完成步態(tài)分析測(cè)試，步態(tài)分析參數(shù)缺乏客觀性，可能影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果；二是大于這個(gè)年齡段的患兒，病例數(shù)較少，難以滿足研究需要。 另外，該年齡段患兒一般都有肉毒素注射治療史或外科手術(shù)史，不符合本研究要求。 而6 ～12 歲痙攣型腦癱患兒病例數(shù)量足夠，且能夠很好配合完成步態(tài)分析測(cè)試過程。

本研究選擇GMFCS 分級(jí)系統(tǒng)中Ⅰ～Ⅲ級(jí)痙攣型腦癱患兒入組，其中GMFCSⅢ級(jí)的患兒可在手扶式助行工具幫助下完成步態(tài)分析測(cè)試。 步態(tài)分析結(jié)果是病理形態(tài)和步行輔助工具的綜合結(jié)果，也是這個(gè)級(jí)別患兒所能達(dá)到的最佳步行狀態(tài)。 而GMFCSⅣ級(jí)、Ⅴ級(jí)腦癱患兒不具備完成步態(tài)分析檢測(cè)的身體條件。

時(shí)-空參數(shù)是步態(tài)分析最重要參數(shù)。 本研究結(jié)果表明，三維步態(tài)分析時(shí)-空參數(shù)中，腦癱患兒步長(zhǎng)、步寬、歩頻、步速、跨步長(zhǎng)等參數(shù)較正常兒童減少或縮短，而步態(tài)周期和雙支撐時(shí)間延長(zhǎng)；隨GMFCS 分級(jí)的提高，這些時(shí)-空參數(shù)與正常兒童之間的差異越來越大，說明下肢功能障礙程度越來越嚴(yán)重。 因此，我們認(rèn)為三維步態(tài)分析時(shí)-空參數(shù)可以客觀評(píng)估痙攣型腦癱患兒的下肢運(yùn)動(dòng)功能，其結(jié)果與腦癱GMFCS 分級(jí)呈正相關(guān)，可為進(jìn)一步評(píng)估痙攣型腦癱患兒病情提供重要的數(shù)據(jù)支持。 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)是步態(tài)分析的重要參數(shù)之一，對(duì)關(guān)節(jié)活動(dòng)角度的評(píng)價(jià)能夠使臨床評(píng)估量化，有較高的應(yīng)用價(jià)值。痙攣型腦癱患兒邁步相時(shí)下肢向前內(nèi)側(cè)邁出，導(dǎo)致雙側(cè)膝關(guān)節(jié)碰撞，呈現(xiàn)出剪刀樣步態(tài)。 痙攣型腦癱患兒多數(shù)存在內(nèi)收肌、腘繩肌以及小腿三頭肌攣縮，臨床表現(xiàn)為髖關(guān)節(jié)外展受限和足下垂，嚴(yán)重影響下肢運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性［16-17］。 在步態(tài)分析中，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)因GMFCS 分級(jí)的不同而不同。 本研究采集髖關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)活動(dòng)角度分析，結(jié)果表明，除踝關(guān)節(jié)最大跖屈角度外，痙攣型腦癱患兒與正常兒童步態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)均值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中髖關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度明顯減小，髖關(guān)節(jié)最大屈曲角度、膝關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、踝關(guān)節(jié)最大背屈角度明顯減小，而髖關(guān)節(jié)最小屈曲角度明顯增大，表明痙攣型腦癱患兒的髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度可能受病情嚴(yán)重程度影響，是引起剪刀樣步態(tài)的病理基礎(chǔ)。 不同GMFCS 分級(jí)腦癱患兒的步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)之間也存在顯著性差異，隨GMFCS 分級(jí)的升高，關(guān)節(jié)活動(dòng)角度逐漸減小，髖關(guān)節(jié)最大屈曲角度、膝關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、踝關(guān)節(jié)最大背屈角度逐漸減小，而髖關(guān)節(jié)最小屈曲角度則逐漸增大。 僅踝關(guān)節(jié)最大跖屈角度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明關(guān)節(jié)活動(dòng)角度和GMFCS 分級(jí)具有相關(guān)性。 髖關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、膝關(guān)節(jié)最大和最小屈曲角度、踝關(guān)節(jié)最大背屈角度可作為評(píng)價(jià)痙攣型腦癱患兒下肢運(yùn)動(dòng)功能的指標(biāo)，僅踝關(guān)節(jié)最大跖屈角度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明腦癱患兒小腿三頭肌的攣縮程度與疾病嚴(yán)重程度無相關(guān)關(guān)系。 痙攣型腦癱患兒在步態(tài)行進(jìn)過程中，關(guān)節(jié)活動(dòng)角度達(dá)不到正常角度，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)耗能增加，前進(jìn)幅度減少，步速減慢，步長(zhǎng)縮短，引發(fā)步態(tài)異常。 隨GMFCS 分級(jí)的升高，其步態(tài)異常的嚴(yán)重程度也逐漸增高。 步態(tài)是下肢運(yùn)動(dòng)能力的最直觀反映，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)步態(tài)分析中各種參數(shù)將有更加全面的解釋。 本研究通過對(duì)不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒步態(tài)分析時(shí)-空參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的對(duì)比，為不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒病情評(píng)估提供了量化依據(jù)。 本研究的局限在于只進(jìn)行了未治療的痙攣型腦癱患兒與正常兒童的對(duì)比研究，以及不同運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)腦癱患兒之間的對(duì)比研究。 下一步將通過腦癱患兒治療前后步態(tài)分析參數(shù)的對(duì)比研究，為腦癱患兒的更好康復(fù)并獲得最佳生活質(zhì)量提供幫助。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明文獻(xiàn)檢索為陳柏松，論文調(diào)查設(shè)計(jì)為陳柏松、應(yīng)灝，數(shù)據(jù)收集與分析為陳柏松、陳夢(mèng)婕，論文結(jié)果編撰為陳柏松，論文討論分析為陳柏松、應(yīng)灝、陳夢(mèng)婕