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偏瘫足下垂患者使用腰部吊带式膝踝足矫形器的三维步态分析

作　者: 林乾
导　师: 黄力平
学　校: 天津体育学院
专　业: 康复医学与理疗学
关键词: 偏瘫膝踝足矫形器步态分析足下垂
分类号: R496
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

脑损伤后偏瘫是患者运动功能障碍的典型表现，偏瘫足下垂、内翻严重妨碍患者步行稳定性、增加摔倒风险，影响下肢功能恢复和日常生活活动能力。因此，矫治偏瘫足下垂、内翻，促进下肢功能恢复，改善步行能力是脑损伤后要重点解决和较难解决的问题，其中膝踝足矫形器应用是引人关注的热点之一，人们一直在探索简便、实用、有效的提高偏瘫患者步行能力的矫形器及其机制。研究目的：本研究应用改良腰部吊带式膝踝足矫形器于具有明显足下垂的偏瘫患者，采用三维动作捕捉系统来分析偏瘫足下垂患者佩戴该矫形器前后的运动学和动力学参数变化，观察佩戴该矫形器前后步行能力的改善情况，以进一步探讨腰部吊带式膝踝足矫形器的效用及相关的生物力学改变。研究对象及方法:本研究选取在天津市残联进行康复治疗的偏瘫足下垂患者12名作为实验组，年龄相匹配的健康老人10名为对照组，符合实验纳入标准和排除标准。要求对照组以自然舒适的速度在10m的通道上步行，实验组佩戴矫形器前后以其最大能力进行安全步行。使用Qualisys三维动作捕捉系统、Kistler三维测力台同步采集和分析受试者的运动学参数：时空参数、下肢各关节角度、关节活动度；动力学参数：地面反作用力和下肢各关节力矩。测试数据均以平均数±标准差表示，采用配对t检验和单因素方差分析检验是否有显著性差异，显著性水平P<0.05。研究结果：1.时空参数变化佩戴矫形器后,患侧的步频（P<0.001）、步速（P<0.05）、步长（P<0.001）和步幅(P<0.01)均显著性增加；步幅时间（P<0.001）、步长时间（P<0.01）和双足支撑时间（P<0.001）均显著性减少，单足支撑时间（P<0.001）显著性增大。健侧的步长显著性增大（P<0.001）,支撑期显著性缩短(P<0.01），摆动期显著性延长（P<0.01）。佩戴矫形器后,患侧和健侧的空间参数与对照组相比均仍有显著性差异。2.下肢关节角度和活动度变化2.1踝关节：佩戴矫形器后，患侧支撑期最大背屈角（P<0.001）、摆动期最大背屈角（P<0.05）和矢状面活动范围（SROM）（P<0.001）均显著性增大；支撑期最大内翻角和冠状面活动范围（FROM）均无显著性差异。与对照组相比，佩戴矫形器后，患侧摆动期最大背屈角无显著性差异（P>0.05），其他参数仍与对照组有显著性差异。2.2膝关节：佩戴矫形器后，患侧摆动期最大屈曲角度（P<0.05）和矢状面活动范围（SROM）（P<0.001）均显著性增大且支撑期最大伸展角度显著性减小（P<0.001）。与对照组相比，佩戴矫形器后患侧仍有显著性差异。2.3髋关节：佩戴矫形器后，患侧摆动期最大屈曲角（P<0.001）和矢状面活动范围（SROM）（P<0.001）均显著性增大，而支撑期最大伸展角无显著性差异；冠状面，摆动期最大外展角显著性减少（P<0.05），而支撑期最大内收角度和冠状面活动范围（FROM）均无显著性差异。与对照组相比，佩戴矫形器后，患侧摆动期最大屈曲角无显著性差异（P>0.05），其他参数仍有显著性差异。3.关节力矩变化3.1踝关节：佩戴矫形器后，患侧支撑期最大跖曲力矩显著性减小（P<0.001），支撑期最大背屈力矩显著性增大（P<0.001）；冠状面，首次触地力矩显著性减小（P<0.01），支撑期最大内翻力矩以及支撑期最大外翻力矩均无显著性差异。与对照组相比，佩戴矫形器后患侧仍有显著性的差异。3.2膝关节：佩戴矫形器后，支撑期最大伸展力矩显著性增大（P<0.001），且支撑期最大屈曲力矩（P<0.001）、摆动期最大伸展力矩（P<0.001）和摆动期最大屈曲力矩（P<0.001）均显著性减小；冠状面，支撑期最大外展力矩显著性增大（P<0.05），摆动期最大内收力矩无显著性差异。与对照组相比，佩戴矫形器后患侧仍有显著性的差异。3.3髋关节：佩戴矫形器后，支撑期最大伸展力矩和支撑期最大的屈曲力矩均无显著性差异；冠状面，摆动期最大内收力矩显著性增大（P<0.001），支撑期最大外展力矩无显著性差异。与对照组相比，佩戴矫形器后患侧仍有显著性的差异。4.地面反作用力变化佩戴矫形器后，患侧和健侧的GRF均显著性减小（P<0.001），且与对照组均仍有显著性差异（P<0.001）。5.健侧下肢的关节角度变化佩戴矫形器后，健侧踝关节的支撑期最大背屈角度无显著性差异，而摆动期最大跖曲角显著性增大（P<0.01）；膝关节：支撑期和摆动期最大背屈角均无显著性差异；髋关节：支撑期最大背屈角和最大伸展角、摆动期最大背屈角均无显著性差异。研究结论：改良腰部吊带式膝踝足矫形器能够改善患者步行周期支撑期与摆动期的比例，使之更接近正常步态，患侧的步幅、步频和步长有显著性增大；在步行周期中，患侧踝、膝、髋关节在矢状面和冠状面的角度改善，尤其是踝关节跖屈角度的减小；患侧踝关节支撑期背屈力矩增大，摆动期跖屈力矩减小，促进支撑期的稳定性，易化足廓清；同时，健侧步长增大，支撑期缩短和摆动期延长，健侧的代偿作用减小，从而提高了患者的步速，改善了步行能力。

全文目录

摘要  6-9
Abstract  9-14
1.前言  14-16
2 研究对象和方法  16-26
  2.1 研究对象  16-17
  2.2 研究方法  17-26
    2.2.1 腰部吊带式膝踝足矫形器的设计与佩戴  17-18
    2.2.2 实验设计  18
    2.2.3 技术路线  18-19
    2.2.4 步态参数测定  19-20
      2.2.4.1 运动学参数  19
      2.2.4.2 动力学参数  19-20
    2.2.5 实验仪器和分析软件  20-21
      2.2.5.1 主要仪器及分析软件  20
      2.2.5.2 实验耗材  20
      2.2.5.3 步行通道  20-21
    2.2.6 实验准备  21-23
      2.2.6.1 摄像头及分析系统的摆放和放置  21
      2.2.6.2 定位标记点  21-22
      2.2.6.3 marker 采集原理  22-23
    2.2.7 测试过程  23-24
      2.2.7.1 身高和体重的测量  23
      2.2.7.2 三维运动数据的采集和处理  23-24
    2.2.8 数据的采集与处理  24-25
      2.2.8.1 运动学和动力学数据  24-25
      2.2.8.2 数据标准化处理  25
    2.2.9 统计学分析  25-26
3.研究结果  26-36
  3.1 时空参数  26-28
    3.1.1 空间参数  26-27
    3.1.2 时间参数  27-28
  3.2 下肢关节角度和关节活动度  28-31
  3.3 关节力矩  31-34
  3.4 地面反作用力  34-35
  3.5 健侧的关节角度-时间  35-36
4.讨论  36-47
  4.1 踝足矫形器对偏瘫患者步行能力的影响  36-37
  4.2 腰部吊带式膝踝足矫形器对偏瘫患者步行能力影响的生物力学分析  37-46
    4.2.1 时空参数  37-39
    4.2.2 下肢关节角度和关节活动度  39-42
      4.2.2.1 矫形器改善踝关节背屈，减小步行时踝关节跖屈和内翻  39-40
      4.2.2.2 矫形器增大膝关节的平均屈曲角度，减少膝过伸  40-41
      4.2.2.3 矫形器改善髋关节伸展，减小摆动期外展  41-42
    4.2.3 关节力矩  42-45
      4.2.3.1 矫形器减小了踝关节的跖屈力矩，改善了踝背屈功能  43
      4.2.3.2 矫形器对控制膝关节的屈伸和内收外展有一定的作用  43-44
      4.2.3.3 矫形器促进了髋关节外展力矩的减小  44-45
    4.2.4 地面反作用力  45-46
  4.3 矫形器对健侧下肢关节角度的影响  46
  4.4 研究局限与不足  46-47
5 结论  47-48
参考文献  48-53
文献综述  53-70
  1.下肢矫形器的分类及设计改良  54-55
    1.1 下肢矫形器分类  54
    1.2 下肢矫形器的设计改良  54-55
  2.下肢矫形器在偏瘫康复中改善步行能力的影响  55-61
    2.1 矫形器对步态时空参数的影响  55-57
    2.2 矫形器对关节角度-时间和关节活动度的影响  57-58
    2.3 矫形器对力和力矩的影响  58-60
    2.4 矫形器对下肢对称性的影响  60-61
  3.步态分析的方法及选择  61-62
  4.总结  62-63
  5.参考文献  63-70
附表 1  70-71
附件 2  71-72
致谢  72-73
研究生个人简历  73

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