步態分析在神經病學中的臨床應用進展

黃祎晨 卞躍峰 劉明媛 韓燕

步態評價是神經病學臨床實踐的重要方面。目前臨床對患者的診斷和處理常規依賴于?？漆t師對患者步態臨床表征的判斷，缺乏更敏感的、能作出客觀評價的、能對診斷和治療預后評級的指標。但由于步態潛在機制與疾病進展之間的研究尚待完善，個體差異較大等因素，目前神經病學臨床定量步態測量方法的研究面臨很多困境，這是亟需突破的難點與重點。本文就步態分析在神經病學中的臨床應用進展做一綜述。

一、步態分析的基本概念及分析方法

步態是人在行走時姿態的統稱，能從側面反應出機體的健康程度及軀體某部位存在的問題。步態分析是通過運用力學原理、人體解剖學及生理學等知識對人類行走狀態進行對比分析的一種研究方法。一個步態周期由支撐相和擺動相組成，其中支撐相包括最初的雙支撐相、單支撐相及結束時的雙支撐相。步態可以反映骨骼肌肉系統、神經系統等的功能狀況。

三維步態分析（3DGA）系統通過三維空間能定量分析患者的步行規律：關節活動度、中心轉移、速度、位移等；然后對行走時軀體關鍵部位的肌肉所承受的生物力學（力和力矩）以及涉及步行時每塊肌肉的活動進行高精確度、定量客觀的測量和分析比較。步態相關的基礎參數有：步長、步速、步頻、步行周期、支撐相力矩及下肢關節活動度等。步長為行走時一側足跟落地到對側足跟落地所行進的距離。步速、腿長、肌力、髖關節活動度等因素均會影響步長。步速可作為評價患者行走能力的客觀指標。步態的對稱被認為是一種理想的狀態，臨床上常用與正常值對比的方式來進行步態分析。但目前步態常以籠統的方式描述，無法量化其變化與疾病進展的關聯。

有研究表明[2]，肺癌診斷中采取CT增強掃描與常規病理檢查檢驗結果較為接近。本研究結果顯示：比較CT增強掃描與常規病理檢查檢驗結果差異不顯著。與上述研究結果基本一致，提示肺癌診斷中采取CT增強掃描是可行的，對診斷率的提高可產生有利影響。有研究表明[3]，肺癌診斷中采取CT增強掃描可借助血流參數進行鑒別。本研究結果顯示：比較惡性組與良性組血流參數差異顯著。與上述研究結果基本一致，提示肺癌診斷中采取CT增強掃描，通過鑒別血流參數可有效進行良惡性的識別。

二、步態分析在神經病學中的臨床應用

1. 腦血管病

腦卒中偏癱步態主要表現為患側足下垂、內翻、膝反張，呈現拖曳步態或劃圈步態，平衡穩定性下降。Merkel等建議使用3DGA來指導腦損傷后足下垂患者動力義肢的選擇?？纱┐骷夹g（可穿戴設備）數據處理平臺的開發便于臨床量化步態的時空特征。Moore等證實了低成本的可穿戴設備Axivity AX3可同時捕獲步態的時空參數和身體活動，有望作為可靠的工具來量化腦卒中后步態。Microsoft Kinect是一種虛擬現實系統，可幫助醫師了解人體姿勢和受試者運動功能之間的聯系，在計算機輔助醫療領域被廣泛應用。?upa等的研究顯示用Microsoft Kinect統一化步幅長度和步態速度識別腦卒中的精確度高達97.2%。Cao等認為該系統有可能成為一種低成本的家用工具用于識別腦卒中和帕金森病患者，還可幫助社區醫師進行初步診斷。腦小血管病變是引起步態紊亂的重要血管原因之一，Li等通過在社區居住人群中使用臨床評定量表和定量步態分析發現腦小血管病總負荷與3 m步行延長、步幅縮短、“起立-行走”測試表現較差相關，并且不同的腦小血管病變可能通過不同的途徑引起步態紊亂。

2. 神經系統變性疾病

為了獲得臨床應用，明確特定步態障礙潛在機制與疾病進展之間的清晰聯系，提高定量步態測量方法在未來疾病改良臨床試驗中的可接受性和實用性十分關鍵，中樞神經系統損傷后的異常步態常與肌肉異常的肌力輸出有關，周圍神經損傷患者則常出現肌無力步態。腦卒中步態的研究集中在測量身體活動或步態的時空參數方面，而并非將兩者結合。ALS疾病早期患者體征不明顯，其與MS、帕金森病患者均存在跌倒和行走障礙。這些特異性的步態損害特征可為臨床上藥物或非藥物干預手段的選擇提供參考。Morris等使用降維工具離子分析，通過將步態參數分組為與參與者的人口統計學和臨床特征相關的域來總結步態參數。初步對步態相關參數進行分組的嘗試有可能完善步態評估的臨床解釋，增強對潛在機制的理解。

3. 中樞神經系統脫髓鞘疾病

首先，美國制裁伊朗全面生效前市場預期的緊張程度過高，驅動國際原油價格一路震蕩攀升，并于10月3日達到年內最高的86.29美元/桶。在制裁全面生效前，市場普遍認為伊朗石油出口將受到美國制裁的強力阻擊，這樣一來伊朗石油出口將急劇下降，最終伊朗將奮起反擊，進而引發世界重要的石油海運通道霍爾木茲海峽不安定。在此預期下，有機構甚至稱國際原油價格將再次突破100美元/桶。

多發性硬化（MS）患者最普遍的癥狀之一即行走障礙和頻繁跌倒。研究顯示MS患者步態障礙可能是由于肌肉無力、感覺喪失、平衡功能障礙、踝關節的背屈運動范圍不足等引起的。步速被用于評估MS患者的臨床能力。Yang等評估了6個可能減慢MS患者步速的因素，包括：膝關節力量、功能活動性、身體平衡性、踝關節背屈運動范圍、雙側足部皮膚感覺水平以及對跌倒的恐懼心理。其發現膝關節力量可能是決定輕度至中度MS患者步速的最主要因素，可以為改善MS患者步態提供臨床指導。

4. 運動障礙性疾病

帕金森病是神經系統常見的進行性疾病之一，可引起步態凍結、轉向困難、姿勢轉換障礙、姿勢不穩和本體感覺障礙。帕金森病患者步態最明顯的特征為短步幅，伴有步速的下降。國內外研究者對步態時空參數、動力學參數、運動學參數以及下肢表面肌電信號等進行分析，為帕金森病患者的康復評估提供了量化支撐。Prateek等開發了使用慣性傳感器實時自動檢測帕金森病患者步態凍結的開始和持續時間的新方法，比僅使用加速度計的數據準確率更高。此舉為臨床提供可靠、動態的步態凍結識別打下基礎。Marxreiter等發現基于傳感器的移動式步態分析有助于在帕金森病橫斷面研究中客觀地測量步態參數。Pham等設計了張量分解模型，這是帕金森病多傳感器時間序列建模和分析的一種有用方法，可以作為帕金森病潛在的生理指標，以提供疾病進展的早期預測。

5. 正常壓力腦積水（NPH）和特發性正常壓力腦積水（iNPH）

另外，可穿戴技術有望降低量化步態的成本，并且可以減少人工記錄的偏差。盡管可穿戴技術應用前景廣闊，但仍需要考慮許多潛在問題，例如慣性測量單元的電池壽命太短；可穿戴設備太多會加重研究人員和參與者負擔；用工程術語描述步態措施降低了臨床應用率；挑戰精確算法的開發。

三、現實需求和挑戰

肌萎縮側索硬化（ALS）是一種持續進行性神經退行性疾病，目前尚無有效的治療方法。早期ALS可有跌倒、姿勢反射減弱、后沖、運動遲緩和手臂擺動減少等步態障礙，另外認知缺陷會增加跌倒和骨折的風險。目前步態節奏變化和步幅波動在ALS患者中已被描述，評估預期姿勢調整的方法開始被應用。Feron等使用多模式方法評估ALS步態障礙，包括標準化的臨床評估、步態啟動的運動學記錄和腦成像，對無步態障礙的ALS患者和具有姿勢不穩的ALS患者作出區分，呼吁重視ALS的錐體外系特征，在診斷和隨訪中加入運動障礙評估。

iNPH是腦積水的一種可逆形式，表現為失禁、步態共濟失調和認知缺陷。近幾年對其癥狀的認識擴展到平衡和上肢功能障礙。Gallagher等發現步態評估量表Tinetti量表、Berg平衡量表和起立行走試驗可以識別iNPH患者接受腦脊液腰椎穿刺放液試驗前后的步態變化和平衡癥狀，可量化評估患者治療前后的變化。NPH可采用腦室腹膜分流手術治療。Chen等在觀察NPH患者術后步態分析發現其有更慢的節奏、更少的雙肢支撐、更長的步長和更大的單肢支撐，表明其行走平衡更加穩定。

當我們一行人從街旁一群老者身邊經過時，一位八旬老嫗自述有一兒一女，都已成家立業，日子尚可，但都不贍養老母，風燭殘年的老嫗要把兒女告上法庭。多虧了“幫大哥”（一檔電視節目）的批評教育才讓這一雙兒女接受了老母，連鄉鄰都慨嘆“寒心呀”！

缺乏足夠的運動分析技術以及評估步態特征的專業知識使步態受損和功能降低之間的評估受限。要實現定量步態分析在神經病學領域的有效轉化，需要加強各個相關疾病領域研究者之間的交流與合作，特別是臨床、基礎與技術設備研發企業之間的溝通與交流。

胡蘿卜，又名丁香蘿卜，原產于亞洲西南部，約在13世紀從伊朗引入中國，發展成中國生態型。因其具有健脾、化痰、潤燥、明目、降壓、強心、抗炎、抗過敏之功效，故有“東方小人參”之美譽。

四、小 結

通過步態分析技術對患者異常步態進行全面分析，并且結合表面肌電圖技術，量化神經肌肉的狀態，客觀、動態評估患者的病理性步態特點，可為神經病學臨床診斷、康復治療提供相應的策略支撐。一些定量參數的早期改變可能只引起亞臨床變化，而定量步態分析的使用可以幫助檢測這些細小差異。盡管步態分析的研究和應用面臨諸多困難與挑戰，但只要選對方向，協力建立完善的異常步態特點數據庫，緊跟基礎前沿研究步伐定會有所突破。