孫中川 王秋根 張棟 吳佳俊 趙慶

脊髓型頸椎病是由頸椎椎體和椎間盤退變及黃韌帶增厚引起椎管狹窄、壓迫脊髓導(dǎo)致的一種常見病[1]，臨床表現(xiàn)為上肢麻木、四肢無力、踩棉花感、步態(tài)失穩(wěn)、容易跌倒等[2]，嚴(yán)重者可致四肢癱瘓[3-4]。脊髓型頸椎病好發(fā)于55 歲以上的中老年人，以男性居多[5]，可嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和工作能力[6]，還可能使患者髖部骨折風(fēng)險(xiǎn)增高[7]。隨著人口老齡化以及日常生活、工作方式的改變，頸椎病的發(fā)病率逐年上升，并有年輕化的趨勢[8]，已引起廣泛關(guān)注。

步態(tài)分析作為一種研究人體運(yùn)動和動力學(xué)的方法，通過收集、分析步行過程中各種生物力學(xué)參數(shù)，為臨床研究提供有力支持。傳統(tǒng)的臨床評估方法局限于患者的主訴、病史、體格檢查和影像學(xué)檢查，而步態(tài)分析能夠提供更客觀、詳細(xì)的運(yùn)動功能和生物力學(xué)參數(shù)[9-10]。近年來，隨著步態(tài)分析技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，越來越多的研究基于步態(tài)分析對脊髓型頸椎病進(jìn)行探索，以期更好地評估疾病進(jìn)展，制定更科學(xué)、合理的治療方案。本文對步態(tài)分析應(yīng)用于脊髓型頸椎病的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 脊髓型頸椎病的病理生理學(xué)

頸椎椎間盤退變會改變其承載能力，導(dǎo)致頸椎運(yùn)動節(jié)段的應(yīng)力和應(yīng)變重新分布，從而引起多種病理變化。脊髓受壓的主要原因可分為靜態(tài)因素和動態(tài)因素[11-12]。靜態(tài)因素包括椎間盤突出、骨贅形成、黃韌帶肥大、小關(guān)節(jié)病等，最終導(dǎo)致脊髓的靜態(tài)機(jī)械壓縮，并引發(fā)一系列病理生理變化，影響脊髓功能。動態(tài)因素主要為異常的頸椎重復(fù)運(yùn)動，這不僅使椎管變窄，還可能造成拉伸和剪切力，進(jìn)而導(dǎo)致脊髓損傷[13]。這些因素還會引起血管變化，如缺血和炎癥反應(yīng)，慢性壓迫會導(dǎo)致脫髓鞘、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生和軸突變性，內(nèi)皮損傷可破壞血脊髓屏障，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞損傷。這種病理狀態(tài)會影響正常的神經(jīng)傳導(dǎo)功能，最終患者出現(xiàn)運(yùn)動和感覺功能障礙。

2 步態(tài)分析技術(shù)

步態(tài)分析是研究步行規(guī)律的方法，通過生物力學(xué)和運(yùn)動學(xué)方法揭示步態(tài)異常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和影響因素[14]，它不僅應(yīng)用于運(yùn)動學(xué)和基礎(chǔ)生物力學(xué)研究，在臨床診斷、功能恢復(fù)和肌肉骨骼康復(fù)訓(xùn)練中也有廣泛應(yīng)用。步態(tài)分析技術(shù)一直是腦癱等神經(jīng)系統(tǒng)疾病診治中不可或缺的部分，在足部手術(shù)、骨科技術(shù)等其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也具有明顯優(yōu)勢。步態(tài)分析可以客觀分析個體步態(tài)和運(yùn)動障礙的原因，有助于精確治療，其可用于日?；顒颖O(jiān)測，也可為臨床治療提供支持。步態(tài)分析是醫(yī)學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)中的基本工具[15]，可幫助評估和監(jiān)測患者的運(yùn)動模式[16-20]。

常用的步態(tài)分析技術(shù)包括足底壓力測量技術(shù)[21]、基于標(biāo)記的步態(tài)分析技術(shù)、無標(biāo)記動作捕捉技術(shù)[22-23]和可穿戴系統(tǒng)[24]等。這些技術(shù)均能夠量化步態(tài)模式，但不同技術(shù)各有利弊。高精度測量系統(tǒng)購置成本較高、測量耗時長、受實(shí)驗(yàn)室條件限制，小型可穿戴設(shè)備更具成本效益和易用性，但測量準(zhǔn)確性有所降低。

3 步態(tài)分析在脊髓型頸椎病中的應(yīng)用

3.1 診斷中的應(yīng)用

步態(tài)是一種重復(fù)的周期性動作，會根據(jù)個人所需速度不斷調(diào)整，許多肌肉骨骼和神經(jīng)系統(tǒng)疾病會導(dǎo)致步態(tài)模式改變[25]。脊柱疾病患者會出現(xiàn)步態(tài)改變，客觀地評估步態(tài)有助于充分了解脊柱病理改變?nèi)绾螌?dǎo)致患者的殘疾、生活質(zhì)量下降及日常活動受損?？祻?fù)專家可依靠對正常運(yùn)動基本力學(xué)的理解來確定肌肉骨骼系統(tǒng)的節(jié)段損傷與患者異常步態(tài)模式之間的聯(lián)系[25]。

步態(tài)分析參數(shù)包括時空參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)和運(yùn)動學(xué)參數(shù)，時空參數(shù)主要為步速、步頻、步長、步幅、步寬、步向角、步態(tài)周期和步態(tài)時相等，動力學(xué)參數(shù)主要為足-地接觸力、關(guān)節(jié)力矩、重心加速度等，運(yùn)動學(xué)參數(shù)主要為加速度、關(guān)節(jié)角度、角速度和角加速度等[26]。

脊髓型頸椎病患者在臨床上可表現(xiàn)為手功能笨拙、下肢肌張力增高、步態(tài)不穩(wěn)，通過步態(tài)參數(shù)分析可以及早進(jìn)行診斷。Haddas 等[25]使用10 機(jī)位Vicon 視頻系統(tǒng)對20 例脊髓型頸椎病患者和15 例健康人進(jìn)行步態(tài)分析。他們發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，脊髓型頸椎病患者出現(xiàn)步速減慢，步長、步幅減小，步寬增加，踝關(guān)節(jié)活動度增大，膝關(guān)節(jié)活動度減少。Nishimura 等[27]使用墊片式足底壓力測量系統(tǒng)對132 例受試者（34 例健康人，98 例脊髓型頸椎病患者）進(jìn)行步態(tài)采集及分析，得出相似結(jié)果。他們將測量結(jié)果與Nurick 評分進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，隨著Nurick 等級增加，受試者的步速和步長減小，步距角和步距寬度增加。他們認(rèn)為，脊髓型頸椎病患者步態(tài)不穩(wěn)的代償機(jī)制是通過更大的步角和更小的步長來降低速度，延長站立期，當(dāng)步態(tài)周期中的站立階段增加到總周期的70%以上時，脊髓型頸椎病患者的跌倒風(fēng)險(xiǎn)會增加。這些研究顯示，通過步態(tài)數(shù)據(jù)得出患者步行特點(diǎn)可以明確診斷脊髓型頸椎病。

3.2 療效評估中的應(yīng)用

通過步態(tài)參數(shù)分析對脊髓型頸椎病進(jìn)行客觀量化評估，可使臨床醫(yī)師對疾病的判斷更加準(zhǔn)確，也可用于評估治療效果。

Haddas等[28]使用人體視頻動作捕捉相機(jī)（Vicon Nexux 2.3）對25 例脊髓型頸椎病患者于手術(shù)前1周和術(shù)后3 個月進(jìn)行腰椎和下肢關(guān)節(jié)角度等相關(guān)參數(shù)收集，并與30 例健康人參數(shù)相比較。他們發(fā)現(xiàn)，與術(shù)前相比，脊髓型頸椎病患者術(shù)后步速和步長增加，節(jié)奏變快，步進(jìn)時間和雙支撐時間減少，步寬變窄。在矢狀面，膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的活動度（ROM）均增大，而骨盆、腰椎、頸椎的ROM 均減小。在冠狀面，術(shù)后踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)ROM 均小于術(shù)前。與健康人相比，脊髓型頸椎病患者術(shù)后的時空參數(shù)無明顯差異。在運(yùn)動學(xué)參數(shù)上，術(shù)后骨盆矢狀面ROM 趨于正常，但仍大于健康人，而頸椎矢狀面ROM 小于健康人，這與頸椎椎體融合手術(shù)有關(guān)。

Haddas 等[29]采集40 例脊髓型頸椎病患者術(shù)前、術(shù)后3 個月的水平和垂直地面反作用力(GRF)，并與30 例健康人進(jìn)行比較。他們發(fā)現(xiàn)，脊髓型頸椎病患者術(shù)前GRF 與健康人有明顯差異，其制動和推進(jìn)出現(xiàn)更晚，而手術(shù)可以改善患者的GRF 參數(shù)，手術(shù)干預(yù)顯著降低了最大負(fù)重承受力、站立階段中立力、離地時推出力、減緩前進(jìn)速度的制動力以及離地后推動身體前移的推進(jìn)力。手術(shù)后，最大負(fù)重承受時間和中立時間均得到改善，但術(shù)后3個月尚不能完全恢復(fù)到健康人水平。與健康人相比，脊髓型頸椎病患者術(shù)后制動力降低，制動和推進(jìn)時間、腳趾離開時間仍延遲。

3.3 康復(fù)中的應(yīng)用

目前尚未有明確的臨床客觀證據(jù)用于觀察脊髓型頸椎病患者康復(fù)過程中的病情變化。目視觀察患者步態(tài)雖能得到一些基本判斷，但對于大多數(shù)臨床工作者比較困難。而步態(tài)工具可以采集大量步態(tài)數(shù)據(jù)，對患者步態(tài)進(jìn)行綜合分析，可以明確觀察患者病情變化，對康復(fù)訓(xùn)練也具有指導(dǎo)意義。朱英杰等[30]對92 例脊髓型頸椎病患者進(jìn)行術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練，以日本骨科學(xué)會（JOA）評分及生活質(zhì)量量表（SF-36）結(jié)果進(jìn)行評估。他們發(fā)現(xiàn)采用電腦、微信及電視等媒介進(jìn)行微課宣教來指導(dǎo)功能訓(xùn)練，可以促進(jìn)脊髓型頸椎病患者術(shù)后頸椎功能恢復(fù)，提高神經(jīng)功能恢復(fù)率。該研究中應(yīng)用主觀量表進(jìn)行評價，如果能增加步態(tài)數(shù)據(jù)分析作為客觀評估指標(biāo)，將有利于制定更具針對性的功能訓(xùn)練方案。

脊髓型頸椎病又被稱為特殊的脊髓損傷，參照脊髓損傷的康復(fù)訓(xùn)練對其康復(fù)治療有一定參考價值。Hornby 等[31]對大量中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷研究的文獻(xiàn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，提供中等至高強(qiáng)度的步行訓(xùn)練、力量訓(xùn)練、循環(huán)訓(xùn)練，中高強(qiáng)度的自行車訓(xùn)練，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的平衡訓(xùn)練，均可以改善這些患者的步行速度和步行距離。Liu 等[32]研究不穩(wěn)定支撐面上的核心穩(wěn)定性訓(xùn)練（CST）對慢性脊髓損傷患者行走功能的影響，將在穩(wěn)定的支撐表面上實(shí)施CST 的患者作為對照組，經(jīng)過步態(tài)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，兩組間在步幅、步頻、步速上均有顯著差異。van Dijsseldonk 等[33]使用步態(tài)實(shí)時分析交互式實(shí)驗(yàn)室(GRAIL)評估6 周GRAIL 訓(xùn)練對不完全型脊髓損傷患者步態(tài)和動態(tài)平衡的影響。他們發(fā)現(xiàn)，與基線測量值相比，6 周GRAIL 訓(xùn)練后，患者步速有所提高，步幅增加，但步頻和步寬無變化。此外，在GRAIL 訓(xùn)練后，前后方向重心的穩(wěn)定性得到改善，在6 個月測量時，與基線相比，步行速度、步幅長度和角度穩(wěn)定性測量的改善仍然在增加。以上研究顯示，通過步態(tài)參數(shù)分析可對康復(fù)治療的臨床效果提供更準(zhǔn)確的評價。

4 結(jié)語

步態(tài)分析是一種很有潛力的醫(yī)療技術(shù)，在脊髓型頸椎病的診斷、預(yù)測和治療中具有重要作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，步態(tài)分析技術(shù)在運(yùn)動學(xué)、生物力學(xué)參數(shù)測量和分析領(lǐng)域?qū)⒏訙?zhǔn)確和高效。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能等相關(guān)技術(shù)，未來步態(tài)分析不僅可以用于評估脊髓型頸椎病患者的病情，還可以精確預(yù)測患者的康復(fù)進(jìn)展，為治療方案制定、患者康復(fù)和臨床研究提供更為科學(xué)和全面的數(shù)據(jù)支持。