基于 三维步态分析 的偏瘫儿童个案研究

基于 三维步态分析 的偏瘫儿童个案研究

刘茜 1 张秀伟 1

南京特殊教育师范学院 康复科学学院 江苏南京 210000

摘要：目的 运用Steinbichler三维运动捕捉与分析系统对偏瘫儿童运动步态进行分析，从而对偏瘫儿童的康复训练提供更好的治疗方案。方法 应用三维步态分析仪对个案进行分析，再通过运动疗法、感觉统合训练、家庭教育对个案进行康复训练评估其康复效果。结果 患者抗重力伸展明显改善，肌张力降低，关节活动度增加患儿的双下肢达四级以上，双腘窝角150度，走路姿势改善，减少内八姿势，能双脚跳离地面但是没有超过10CM，从2个台阶的高度能偶尔同时双脚往下跳。结论 基于三维步态分析评估偏瘫儿童更细致、全面地反映患者运动能力，为制订康复计划提供有力支持。

关键字：三维步态分析；偏瘫儿童；康复训练；

1、绪论

1.1三维运动捕捉与分析系统国内外发展现状

随着科技的发展和大数据的应用，用动态的数据化分析人体肢体运动和受力的情况，这种分析的方法就叫做步态分析。步态分析是研究步行数据指数与步态规律的检查方法，通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常相关数据，有助于临床诊断、疗效评定及损伤机制的研究等^[1]。在临床工作中，对患有神经系统或骨骼肌肉系统疾病而可能影响行走能力的患者需要进行步态分析，以评估患者是否存在异常步态以及步态异常的性质和程度，为分析异常步态原因和矫正异常步态、制订治疗方案提供可靠而客观的依据^[2]。

国外自19世纪末开始对定量步态分析进行研究，在20世纪70年代以后定量步态分析系统发展速度较快，到80年代以后逐渐向更精确可靠的三维步态分析进行探索。三维步态分析系统的成功应用，可以弥补之前测量步态所常用的目测法所得结果的准确性及可靠性差等不足，对临床治疗具有巨大的指导价值^[3] 。在国外步态分析系统主要是利用专业的视频设备和计算机设备进行连接，其价格非常昂贵并且不会轻易更新换代，虽然这种步态分析系统具有很高的精确度，但其操作需要具备高专业和熟练的技术人员进行操作，因该设备的复杂性不易被推广，致使该设备在我国也尚未被普及使用。在中国，步态分析研究起步较晚，又因进口步态分析系统的价格普遍昂贵，导致在国内的诸多医疗和科研机构中，很多临床医生及研究人员仍然采用目测、秒表、米尺等简单工具对患者的步态进行定性分析及诊断^[4]，因此，三维步态分析系统技术在我国的发展和普及有所制约。三维步态分析可用于评估测量步态差异的动力学基础，也是一项对各种治疗效果及不同处理方案进行客观选择的有价值的标准^[5]。在之前的研究中发现，对脑瘫儿童在BTX注射前后分别进行了三维步态分析，比较结果发现，BTX注射后踝关节的运动学和动力学参数有所提高，踝关节的背屈功能也有显著提高。^[6]因此，将三维步态分析的方法应用于诊断与评估神经骨骼肌肉系统方面的疾病如脑瘫，确有其优势及必要性。

2.三维运动捕捉与分析系统对偏瘫儿童的个案研究

2.1偏瘫个案的病例情况

于某，女，5岁10个月，双上肢功能正常，下肢确诊为内八，活动较少，特别是走路姿势难看，大腿内收、内旋。入院检查，脑电图正常，CT:脑室两侧扩大，合并症无，IQ正常。早期康复评估:神志清楚，被动体位，查体合作，对答切题，手眼协调尚可，双侧上肢功能活动照正常，双下肢肌张力高，双侧伸肌挛缩，双侧膝腱反射，无双侧腘窝角140度，确诊为偏瘫。

2.1.1偏瘫个案的早期评估

运用改良Ashworth分级，发现个案双下肢肌张力3级；三维步态分析，发现左右侧的下肢长度不齐，支撑相期不足60%；粗大运动功能评估，E区行走、跑、跳中不能双脚跳，也不敢从台阶上往下跳。

2.1.2偏瘫个案的治疗方案

运动疗法: 患儿取仰卧位，治疗师将患儿的下肢外展外旋后，托住患儿足底部向前向外牵拉踝关节周围肌肉，拉伸伸肌肌群。训练内八字利用直线迈步法，在地面上先画上两条直线，两条直线之间的距离是一横拳，脚跟和脚尖都要踏在直线上，步伐由小到大，由慢到快，每天都要坚持数次。同时之后做下蹲起，借助孩子喜欢的东西，比如一大筐玩偶，和孩子一起玩游戏，让孩子在游戏中反复下蹲捡球，起立。训练孩子学习双脚跳。

感觉统合:针对患儿的大腿内收，内旋以及内八字，伸肌挛缩问题：患儿和治疗师一起踢球，包括向前踢，训练大腿伸肌，向侧踢，训练下肢外展。

家庭教育:儿童取仰卧位，使其髋膝关节呈屈曲状，家长以双手扶儿童双膝内侧，两手推拿痉挛的股内收肌群，以缓解内收肌群痉挛。

目标:近期目标:降低双下肢肌张力，增加立位平衡

远期目标:能正常姿势走路，不是内八姿势走路，双脚能同时跳，也能从台阶上往下跳。

2.1.3偏瘫个案的治疗效果

经过一年的综合康复疗法，发现患儿精神良好，基本配合治疗，通过目测和米尺测量患儿的步态发现其抗重力伸展明显改善，肌张力降低，关节活动度增加患儿的双下肢达四级以上，双腘窝角150度，走路-姿势改善许多，走路时刻注意能不用内八走路，能双脚跳离地面但是没有超过10CM，从2个台阶的高度能偶尔同时双脚往下跳。

2.2三维运动捕捉与分析系统偏瘫个案的数据收集内容

因目测和米尺的测量方法不能准确的测量出患儿各个运动关节的精确数据，我们需要采用先进的三维步态捕捉与分析系统对该患儿进行客观的数据收集。本研究采用的是我校，南京特殊教育师范学院是我国独立设置，以培养特殊教育师资以及服务于残疾人事业相关人才的普通高等学校，其中康复科学学院是以培养特殊儿童康复专业应用型人才的学院，学院的实践教学区拥有目前较为先进配套的实验设备——Steinbichler三维运动捕捉与分析系统，该系统在三维实时捕捉的红外摄像系统下能够在人体皮肤表面上固定主动发光标记球进行实时捕捉，然后通过分析软件进行相关分析和处理。此次研究就是基于此设备可对个案治疗前后的步态进行精准的测定，并使用ICB生物力学评估表对个案进行评定，其中对该偏瘫儿童的治疗前评定结果见表1。

表1个案在使用三维运动捕捉与分析系统前ICB生物力学评定记录表

从以上评定表中，可以看出该个案胫骨过度内旋伴有过度旋前，使得对膝关节及其周围的肌肉和组织增加压力，因此容易出现走路不稳的现象。

2.3偏瘫个案的数据分析

三维步态分析系统提供空间中三种不同维度上的受力状况，把患者和地面接触的力以向量环的形式展现。通过直观形象的向量环，以及通过力的大小和形状变化，区别受试者的健侧和患侧。将健侧和患侧的数据对比在统计学上呈现显著差异，客观形象的评定了步态异常的机理。

2.3.1三维运动捕捉与分析系统偏瘫个案的治疗前后的数据对比

患者治疗前后距离相关参数比较见表2。

表2患者治疗前后距离相关参数比较

根据三维步态分析系统对患者治疗前后相关参数进行收集，对患者治疗前后相关参数进行分析比较发现：步宽治疗前后比较发现治疗前后对步宽无明显差异；分别比较治疗前后患者步速、患侧步长、患侧跨步长，治疗后均优于治疗前。

3. 总结

偏瘫是人的运动系统失去高位中枢神经系统的控制后，原始的、被抑制的、受到调节的皮层下中枢运动反射释放，导致肢体肌群间协调紊乱，肌张力异常而产生运动障碍

^[7]。行走过程中偏瘫患者双下肢的单支撑期和摆动期的明显缩短导致患者步行周期延长、步态异常、步速减慢、步行能力下降。偏瘫患者患侧肢体经康复训练后，跨步长明显提高，步频明显加快；偏瘫患者步速与平衡功能、活动能力、下肢的运动功能等均呈高度相关^[8]。偏瘫患者的步速（反映步行能力）与骨盆运动之间呈负相关，其步行能力与骨盆的旋转运动之间的相关有统计学意义，其躯体运动特点是：躯体运动表现为大范围的侧方运动和骨盆旋转、小范围的垂直运动和躯体运动的不对称^[9]，提示运动疗法对改善偏瘫患者步行能力的重要性。同时，偏瘫患者康复治疗组患侧膝关节站立中期的总平均伸展、屈曲力矩经康复治疗后显著下降，而总平均膝屈曲力矩值则显著增加，说明膝关节在康复治疗后控制能力明显增加。

基于三维步态分析系统对偏瘫儿童治疗前后的运动步态进行测量和评估，为个案的康复治疗提供可靠客观的数据，有利于康复治疗师为患者制定个别化训练，因人而异的对待不同个案进行康复训练，为其选择出更专业可靠的康复治疗方案，同时，该个案成功的康复训练可为后面相似患儿的运动康复提供更多借鉴。

[参考文献]

[1]杨静怡,何红晨,宗慧燕.步态分析在膝关节骨性关节炎中的应用进展[J].中国康复医学杂志,2016(31):1168-1170.

[2]苑婷婷,何斌.基于3D运动捕捉技术的人类步态分析[J].数字技术与应用,2017, 000(002):232-233.

[3]张彦新.三维步态分析技术的现状与发展[J].福建中医药大学学报,2017, 027(003):1-4.

[4]贾泽皓,陈伟海,王建华.基于康复训练过程的人体步态分析[J].人工智能与机器人研究, 2016, 5(2):12.

[5]杜志伟,陈艳,王路.三维运动平台训练对脑卒中偏瘫患者膝过伸步态的影响研究[J].中国康复,2019(9).

[6]马良飞.基于三维步态分析的个性化康复治疗对偏瘫患者步行功能的影响[J]. 健康必读, 2019, 000(004):268-269.

[7]吴希希,钱竞光,康延琳.步态分析技术在偏瘫康复中的应用研究[J].南京体育学院学报(自然科学版),2016,15(003):37-41.

[8]向静,胥方元.步态分析在临床康复应用中的研究进展[J].现代医药卫生,2014, 000(022):3411-3413.

[9]许磊,何雯,王帆.三维步态分析系统在评价虚拟现实技术干预脑卒中后偏瘫步态效果中的研究[J].老年医学与保健, 2019,025(005):624-628.

第一作者：

刘茜，1992.01，女，研究生，助教，主要研究方向：特殊儿童康复。所属单位：南京特殊教育师范学院康复科学学院，地址：南京市栖霞区神农路1号.

课题：

江苏省大学生创新创业一般项目“中东部地区6-12岁正常儿童的三维步态运动学参数调查”；项目编号：2018000025002YJ

南京特殊教育师范学院开放实验项目“三维运动捕捉与分析仪应用于人体步态的实验”；项目编号：KF201902003

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