重心移动式步行矫形器的基础与临床应用研究

摘要

研究背景： 脊柱脊髓损伤(SpinalCordInjury，SCI)是临床上较为常见的一种致残率及死亡率均较高的严重创伤，其中颈段的脊髓损伤常导致四肢瘫，而胸腰段的脊髓损伤多导致截瘫。 在临床方面，我们在继续探索针对完全性SCI患者的规范化康复训练程序的同时，也希望能够通过更为精确客观的方法对此类患者步行功能的重建进行量化分析。因此，本研究旨在探讨RGO相关部件的生物力学性能及临床应用情况，并对SCI患者配戴RGO行走时的步态特征进行三维步态分析，以明确RGO的基础和临床性能及其应用前景。 1.材料与方法： 1.1使用S型拉力传感器测试18位完全性SCI病人配戴RGO行走时对后钢缆的拉力，并用关节角度计测量其行走时的髋关节摆动范围，取其均数作为力学测试的参考值。利用我校生物力学实验室的MTS858测试机参照此力学参考值，模拟步行周期对3组18件RGO样品的后钢缆固定螺丝进行疲劳实验。采用两组变量的Spearman秩和相关性分析方法分别计算患者的体重与拉力之间的相关性，以P≤0.05为有显著性相关；若两者之间存在相关性，则对18例患者的体重进行分组，并计算每组拉力大小的平均值。 1.2选择在广东省工伤康复中心住院并安装过RGO的18例C6～T12节段完全性SCI患者，于安装前对其进行关节活动度、肌肉力量、平衡转移、站立等综合康复训练，装配后再进行步行训练。于装配RGO并进行综合系统康复治疗及步训练3个月后，对患者进行限时的步行功能检查和评定(包括平均步长的测量，6min步行距离及10m步行时间的测试等)；并对所有患者在治疗后所达到的步行功能状态进行定性评估。 1.3选择在广东省工伤康复中心住院的16例T4～T12节段完全性SCI患者，安装RGO前后的综合康复训练和步行功能训练同“材料与方法2”。分别在装配RGO前和装配后3个月，采用改良Barthel指数(ModifiedBarthelIndex，MBI)和功能独立性测评(FunctionalIndependenceMeasure，FIM)法对患者的日常生活活动能力进行评定。对装配RGO前后的检测结果进行配对t检验，以P≤0.05为有显著性差异。 1.4选择在广东省工伤康复中心住院并装配RGO的12例T4～T12节段完全性SCI患者，并于安装前后对其进行综合系统的康复训练。分别于装配前和装配后3个月进行冷水试验、尿细菌培养，并检测患者的膀胱容量、残余尿量、膀胱充盈压及平均直肠压。对装配RGO前后的检测结果进行配对t检验，以P≤0.05为有显著性差异。 1.5选择曾在广东省工伤康复中心住院且配戴RGO进行步行功能训练3个月以上的T4～T12节段完全性SCI患者10例；采用中山大学附属第一医院康复医学科的远红外线三维步态分析系统(ViconNexusSystem)进行步态检测与分析。经本系统分析软件自动数字化对所采集信息进行三维重建，可直接获得所需要的运动学和动力学参数(包括步频、步幅、骨盆旋转角度、髋关节运动角度范围、髋关节角速度、助行架对地面的作用力(压力峰值和压力均值))。应用Spearman秩和相关分析对完全性SCI患者的不同脊髓损伤平面与其RGO步态的运动学、动力学参数等相关性进行统计学检验，以P≤0.05为有统计学意义。 1.6所有数据采用x±s表示，结果经SPSS12.0统计软件分析。 2.结果： 2.1脊髓损伤平面在T4～T12之间的完全性SCI患者在行走时对RGO后钢缆所产生的拉力，随体重的增加而递增，两者之间存在正相关(rs=0.934，P<0.001)：18例病人的髋关节平均摆动范围是19.56±1.69°；3组RGO样品后钢缆固定螺丝的疲劳至断裂的次数呈方差齐性(F=2.581，P=0.109)，每组疲劳至断裂的平均次数分别为(95450±2636)、(127171±27194)及(204620±7148)次，每组断裂次数平均值的上、下限值范围分别为92684<μ<98216、100756<μ<153586和196405<μ<212835，各组之间均有统计学差异(F=54.331，P<0.001)。 2.218例患者的平均步长、6min平均步行距离及10m平均步行时间分别为44.2±5.13cm，76.36±10.27m及32.75±9.36s。在18例完全性的SCI患者中，10例达到功能性家庭内步行；其中4例患者达到功能性社区内步行；其余8例可作治疗性步行。 2.316例截瘫患者装配RGO前后MBI得分分别为29.98±3.95分和61.00±5.85分；FIM得分分别为51.06±3.53分和78.69±3.40分，其装配前后的MBI和FIM得分均有显著性差异(P<0.001)。10例患者达到功能性步行，6例患者可作治疗性步行。 2.412例截瘫患者装配RGO前后的冷水实验均为阳性；但其尿细菌培养结果显示，在装配RGO之前，11例为阳性；而在装配后，仅4例患者为阳性。装配RGO3个月后的膀胱容量和平均直肠压{368.42±28.50ml，44.57±4.94cmH2O}较装配前{200.17±19.30ml，25.91±4.80cmH2O}显著提高(P<0.001)；而残余尿量及膀胱内压{41.42±7.39ml，26.07±3.67cmH2O}较装配前{144.92±44.24ml，46.95±5.39cmH2O}则显著降低(P<0.001)。 2.510例患者的步频和跨步长分别为37.42±2.15step/min和91.59±9.09cm。髋关节摆动角度及髋关节伸展和屈曲时相的角速度分别为42.57±5.43°、22.34±1.96°/s和124.75±9.31°/s。SCI患者的步速(rs=0.914，P<0.001)，跨步长(rs=0.926，P<0.001)，助行架的压力均值(rs=-0.877，P=0.001)，骨盆的旋转角度(rs=-0.926，P<0.001)和髋关节摆动角度(rs=0.963，P<0.001)；以及助行架的压力峰值(rs=-0.693，P=0.026)和髋关节伸展的角速度(rs=0.742，P=0.014)与SCI平面之间均存在着显著的相关性。 3.讨论 3.1根据生物力学测试结果，我们建议55kg以下、55～70kg及70kg以上的三组不同体重范围的完全性SCI患者，在配戴RGO行走分别达到196405、100756和92684步之前，应及时更换后钢缆的固定螺丝。 3.2一般情况下，除颈段SCI的患者外，均可使用RGO；且损伤平面越低，使用效果越好。脊柱的稳定性是应用RGO的关键，而SCI的水平则是能否应用RGO的决定因素。 3.3我们要根据患者的具体情况进行有针对性的康复训练，还应注重心理康复治疗。由此可见，掌握正确的适应证，综合考虑患者的具体情况，全面系统的康复训练是成功应用RGO的前提条件。 3.4临床实践表明，RGO还可有效地改善膀胱和直肠功能；使患者更好地参与社会生活。 3.5本研究显示，完全性SCI患者的脊髓损伤平面与其RGO步态之间存在着显著的相关性。 3.6国外有文献报道将能量消耗作为步态分析中的一个参考指标，用氧价(OxygenCost，OC)表示；氧价越低，说明步行运动的能量消耗越省，自然步态的标志就是最节约能量的步行方式。 4.结论： 4.1国产RGO后钢缆的钢缆固定螺丝是其相对薄弱环节，完全性SCI患者在配戴RGO行走时，其后钢缆的钢缆固定螺丝发生断裂的危险性随着体重的增加而增大； 4.2体重在55kg以下、55～70kg及70kg以上的三组SCI患者，在配戴RGO行走分别达到各自的下限步数之前，应及时更换其后钢缆的固定螺丝； 4.3完全性SCI患者可以应用RGO重建站立及步行功能，提高日常生活活动能力，并改善其膀胱与直肠功能。SCI平面的高低是决定患者能否应用RGO及使用效果的关键因素，综合系统的康复训练以及患者的个体差异亦是影响使用效果的重要因素； 4.4骨盆的异常运动、髋关节摆动幅度的受限及上肢的过度负载是高位胸髓损伤的完全性SCI患者步行能力受限的主要原因； 4.5完全性高位胸段SCI患者应接受一些能够降低其过度生理负荷的康复训练方法，从而改善其重建的步行功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章重心移动式步行矫形器后钢缆的生物力学测试

第二章　重心移动式步行矫形器的临床应用研究

前言

第一节RG0对重建SCI患者步行功能的影响

前言

2.1.1材料和方法

2.1.2结果

2.1.3讨论

2.1.4小结

第二节　RGO对SCI患者日常生活活动能力的影响

前言

2.2.1材料和方法

2.2.2结果

2.2.3讨论

2.2.4 小结

第三节RGO对SCI患者膀胱和直肠功能的影响

前言

2.3.1材料和方法

2.3.2结果

2.3.3讨论

2.3.4小结

参考文献

总结

结论

第三章脊髓损伤患者的三维步态分析

前 言

3.1材料与方法

3.2结果

3.3讨论

3.4结论

参考文献

全文总结

综述 步态分析

综述 三维步态分析的研究与临床应用

攻读学位期间成果

附录 缩略词表

致谢

统计学审稿证明