卒中后个体基于步态离散技能的步进训练对地面反作用力的直接影响:一项初步研究

摘要

背景/目的．提高行走能力，特别是阶梯转变控制，在中风后的个体中是重要的。虽然行走是一个持续的技巧，但步态的离散技能，定义为具有清晰开始和结束的动作，可以有效地修改步行性能。该试点研究显示了在中风后慢性偏瘫的个体步态期间对地面反作用力（GRF）对地面反作用力（GRF）的直接影响。方法．二十二名患有慢性偏瘫患者的患者参加了这项研究。八个参与者在加载响应阶段仅进行了离散技能阶跃训练，专注于窥探HIP延伸运动（LR组）。另外八只在预先阶段进行了离散技能阶跃训练，专注于窥探摆动运动（PSW组）。剩下的六次训练使用培训方法培训，每组至少有6个月的时间来洗掉先前培训的影响。因此，每组的最终参与者数量为14. GRF的制动和推进力在步态之前和30次重复离散技能练习训练之前和之后测量。结果．虽然两组在LR组中均显着增加了步伐长度，但步行速度仅增加。PSW组显示出两侧的制动力增加，而没有任何推进的变化。在LR组中，静脉制动冲动没有变化，而无闭合的推进增加。结论．负荷反应阶段的离散技能步进训练导致非paretic推进的增加，导致行走速度的增加。本研究提供了一个清晰的认识离散技能步训练在慢性脑卒中患者的即时效果，并有助于改善长期康复干预。

1.介绍

卒中是日常生活中长期功能障碍的主要原因，由于电机瘫痪，肌肉弱点，肌肉口音和感官障碍。虽然大多数患者后卒中都能够独立行走，但许多人不能以足够的速度和耐力行走，以恢复日常活动[1］.先前的研究报道，在慢性中风患者发病后3-6个月的步态功能恢复是一个平台期[2，3.］.Patterson等人得出结论，中风后恢复时间较长的个体在步态中往往更依赖于未瘫痪的下肢[4，5］.对非麻痹性下肢的依赖可以弥补麻痹性下肢缺陷，维持运动功能。然而，从长期来看，Patterson等人也指出，这种补偿策略会导致一些问题，如麻痹性下肢骨密度的损失和非麻痹性肢体的肌肉骨骼损伤[5］.因此，在慢性脑卒中患者的步态康复过程中，改善麻痹肢体控制是必要的。

有关窥探较低肢体缺陷的重要步行阶段是双立阶段。这一阶段的主要作用，步骤到步骤过渡，是利用从局部麻痹和nonparetic四肢两者产生的地面反作用力（GRF作出）的轨迹，以控制质量中心（COM）[6］.由于这种转变似乎是行走机械工作的主要决定因素，因此该阶段的改善是对步态康复的重点是必不可少的[7- - - - - -9］.在卒中后的个体中，由于跖弓肌肉力量缺陷，静脉推进减少[10.］.预先发生期间的推迟功率降低，转发推进和摆动启动缺陷[11.，12.］.另一方面，在中风患者中常见的更长的麻痹步长和异常的肌肉激活可能会导致麻痹制动的增加[13.，14.］.变成等。揭示了夸张的侧面和二头肌股骨在严重的半六种姿势中具有沉重阶段的沉皮阶段阳性制动[13.］.因此，重要的是改善垂直下肢的GRF控制，以在步态康复期间进行平稳的步骤到步骤转变。

基本上，运动技能分为离散，串行和连续[15.］.走路被归类为一种连续的技能，它是类似动作的重复。在以前的研究中，中风后的患者被训练成特定的步态阶段，以提高步行能力。Clark等人报道，增加非麻痹肢体的步长会增加后期站立时的麻痹推进力[16.］.此外，Genthe等人。据报道，步态培训使用实时生物反馈对渐进式推进力改善渐进式推进和步态生物力学[17.］.另一方面，患者经常面临在特定步态阶段的性能方面的困难。由于行走是持续的技巧，因此在专注于特定的步态阶段的同时可能难以改变控制。在这种情况下，改变了移动开始和结束的离散技能，可以有效地修改步行性能。尽管在实际临床环境中经常使用阶梯训练，但只有很少的研究通过专注于离散技能来检查培训的作用。清楚地了解慢性卒中患者的离散技能练习训练立即影响，可以帮助改善长期康复的干预措施。

该试点研究提出了对慢性卒中的个体的长期干预措施初探。我们假设，基于加载的响应和以更快的步速通过分别调节麻痹的制动力和推进力，立即预摆动偏瘫肢体运动的结果的相位离散技能步训练。本研究调查了使用关于步进过渡的离散技能的步骤训练的单一课程是否可以改善慢性中风的个体。

2.材料和方法

2.1。参与者

由于慢性中风引起的二十二名患有偏瘫患者参加了这项研究。所有参与者都可以独立行走。纳入标准如下：（i）本研究前至少6个月的单次中风的历史，（ii）在没有使用手杖的情况下独立行走至少5米的能力，有或没有脚踝脚矫形器（AFO）。排除标准如下：（i）影响测量的整形疾病和（ii）其他神经疾病，如Parkinsonism和Ataxia。

参与者被随机分配给每个组，并在一个会话中使用离散技能训练在静脉下肢运动上。八个参与者在加载响应阶段仅进行了离散技能阶跃训练，专注于窥探HIP延伸运动（LR组）。另外八次仅在预先阶段进行了离散技能阶跃训练，专注于窥探摆动运动（PSW组）。剩下的六次使用培训方法培训。在这种情况下，建立了超过6个月的时间，以冲洗以前的培训的影响。最后，两个组中增加了14人的参与者的数量。

本研究得到了机构伦理委员会的批准。所有参与者在参与本研究前均提供书面知情同意。

2.2。离散技能学习

在这项研究中，我们专注于在步态的两个双姿阶段期间开发分离的下肢的离散技能，包括装载响应和预先形成。

加载响应阶段需要权重接受和前导分支的COM重定向[9］.在中风后的个体中，静脉制动力趋于增加，因此垂直肢体的早期姿势阶段的COM减速趋于过度[13.，18.］.因此，培训LR组以专注于该垂直负载响应阶段。根据Neptune等人。，腿筋是肌肉，这些肌肉在第一次立场阶段期间有助于加入进展[19.］.LR组的训练包括两个任务(图1（一种））。在第一任务中，参与者执行了一步训练。它们将浸出的脚向前和不垂直的脚后向后，尽可能大。然后，他们被指示将他们的非跛行肢体放在瘫痪的脚之外。不患肢体的这一步骤重复15次。在第二任务中，参与者进行了两步培训。它们向后放置了不垂直的脚和静脉脚后，然后开始垂直肢体的第一步，并连续放置不垂直的步骤。该程序也重复了15次。

压翼阶段也很重要，因为COM在此阶段由后翼产生的推力向前和向上推进[9］.在中风后的个体中，由于瘫痪推进的降低，在预先发生期间从瘫痪到非患者的逐步过渡是不足的[6］.因此，摆动加速度被削弱，并且预先发生的时间趋于延长偏瘫步态[12.，20.］.因此，在PSw组中，运用离散技能增强了按压时麻痹肢体的摆动运动。PSw组通过两个任务进行训练(图1(b))。第一个任务的起始位置为:非麻痹脚向前，麻痹脚向后。麻痹肢体步进运动重复15次，放松膝关节。在第二个任务中，麻木脚和非麻木脚分别向前和向后放置作为起始位置。连续进行从非麻痹步骤开始的两步和之后的麻痹步骤。第二个任务也重复了15次，以在摆动阶段放松麻痹的膝盖。如果参与者放松麻痹的膝盖有困难，指导他们快速将重心移到非麻痹的一侧，将重心从麻痹的肢体移开，并平滑挥动开始。

所有被试均进行步法训练，用非麻痹手握住双杠。那些在步进训练前的步态评估中使用AFO的人也在步进训练中使用它。在训练前，两名熟练的物理治疗师之一口头指导并展示如何进行步骤训练。在训练中，由治疗师提供舞步动作的指导和反馈。首先，LR组的参与者被告知:“加强麻痹肢体的髋部伸展。”如果治疗师观察到麻痹性运动困难或不充分，他会给出第二个指导:“非麻痹性肢体向前走。”另一方面，PSw组的参与者得到了第一个指导:“试着放松麻痹肢体的膝盖。”类似地，如果治疗师注意到麻痹运动进行得不充分或不恰当，他会给出第二个指导:“立即将重心转移到非麻痹的一侧。”这第二个指令是为了便于顺利转移重量。

2.3。测量

每步训练前后测量步态参数。采用两块力板(美国Kistler公司)测量步态康复过程中的grf。受力板长60厘米，宽40厘米。它们并排排列在走道的中间(4米40厘米)。参与者被要求在不使用拐杖的情况下以一种舒适的步行速度行走。如果一些参与者没有AFO就无法行走，他们可以戴着它(他们在训练和步态评估时使用)。在麻木和非麻木肢体的站立阶段，GRF数据以1000hz的采样率记录。由于设置了力板，所以每次试验都在一侧测量GRF数据。GRF数据是从双方三个以上成功的立场阶段收集的。此外，还测量了3米步行的步数和时间。 A time interval of a few minutes was set between the preassessment and training period and between the training period and the postassessment to prevent fatigue. If the participants needed, a further few minutes was given as appropriate.

对于临床评估，进行以下测试以评估两组的物理功能：对FUGL-MEYER评估（FMA）规模的分数进行了评估，用于电机功能，并评估职业手提类别（FAC）得分进行散步能力。

２.４.数据处理

GRF数据用低通四阶巴特沃斯滤波器在6 Hz的时间正向和反向滤波。峰值力，脉冲和持续时间在制动和推进阶段都被计算。每个参数由测量的试验次数取平均值。峰值力和脉冲根据参与者的体重归一化。步行速度和步频计算步数和步行3米所需的时间。步长也通过将平均步长加倍来计算。

2．5．统计分析

首先，我们使用Shapiro-Wilk测试调查了所有变量的正常性。在步进训练之前和之后测量GRF参数的差异，例如峰值力，脉冲和制动的持续时间和两侧的推进力，并使用配对相对分析 -对非参数的参数或Wilcoxon签名测试的测试。类似地，使用相同的测试，比较诸如步行速度，步幅长度和凹陷的诸如步行速度，步幅长度和节奏的差异。统计显着性设定为AT ．

3.结果

LR组的2名参与者和PSw组的1名参与者被排除在分析之外，因为他们在将患肢正确放置在受力板上时行走困难。因此，本研究最终纳入的受试者为LR组12人，PSw组13人。LR组的6名参与者和PSw组的10名参与者不能在没有AFO的情况下行走，所以他们被允许在步长训练和步态评估中使用AFO。

表格1显示参与者的身体特征。卒中发作的平均持续时间为LR集团的5.7（标准差：4.5）年，PSW组8.4（4.7）年。静脉下肢的电机功能（FMA）分别为22.5（4.6）点，分别在LR组和PSW组中为22.7（5.2）点。LR和PSW组的步行速度分别为0.67（0.30）m / s和0.54（0.20）m / s。

对于LR组，步幅和步行速度在训练后显著增加(表)2， 数字2）。在GRF参数中，分析峰发动力显着增加（ ），而脉冲和持续时间没有显著变化( ， ，分别）。非患者推进力显着增加（峰值： ，冲动： ）。同时，非paretic推进阶段持续时间显著缩短。而非静止制动力显著增加(峰值: ，冲动： ），瘫痪的推进力没有显着变化，但趋于增加（峰值： ，冲动： ）。

在对PSw组的即时影响方面，步幅显著增加，步频显著降低(表1)2， 数字2）。然而，训练后步行速度没有改变。在GRF参数中，只有两四肢的制动力（峰值和脉冲）显着增加。非患制阶段的持续时间也显着增加。

4.讨论

这项研究表明，单一的离散技能步训练可以立即改变麻木和非麻木的grf，而执行连续的技能，如步行。本研究的结果对因慢性脑卒中而导致的步态障碍患者的步态康复有一定的帮助。

4.1。LR组

在加载响应期间，在重复的阶梯训练后，LR组患者立即增加了立长长度和步行速度。通常，随着步幅长度和步行速度增加，预期前后GRF的脉冲增加[21.，22.］.在本研究中，paretic峰值制动力、非paretic峰值推进力和冲量随着行走速度的增加而显著增加。最显著的是，这些grf的变化与行走时的paretic负荷反应阶段相对应，表明离散技能步训练诱导了grf的任务特异性变化。在之前的一项研究中，中风幸存者依靠他们的非麻痹推进力来增加行走速度[21.］.然而，如果不充分控制paretic制动力，它们的非paretic推进也会受到限制。因此，由于LR组对paretic制动力控制的改善，非paretic推进力增加。

在本研究中，非paretic推进随着峰值力和冲量的增加而显著增加。然而，paretic制动力只在峰值力时增加，而在冲量时没有增加。需要注意的是，制动力峰值力和冲量的变化是有差异的。麻痹前肢峰值制动力的增加表明，随着行走速度的增加，麻痹前肢可以从非麻痹前肢获得更大的推进力。另一方面，制动冲动没有变化可能是另一个原因。Turns等报道重度偏瘫患者的麻痹性制动冲动比非麻痹性肢体增加[13.］.垂直肢体上的这种过度的制动力可能导致姿势阶段的更大减速。也就是说，LR组中的患者被认为能够在垂直肢体的早期姿势期间立即吸收冲击，尽管静脉制动力的脉冲没有变化，但仍然增加了峰值力。该结果与我们的假设一致，即剖钉负载响应期间的离散技能步进训练导致通过调节静脉制动力立即增加步态速度。

Neptune等。表明，腿筋肌肉在姿势开始时加速了前进的躯干[19.］.由于腿筋是加载响应期间髋部扩展的主要肌肉，因此这种重复步骤训练的单一会话增强了静脉髋关节延伸。我们假设HIP伸肌肌肉的正向加速度增加了晚期阶段阶段的尾肢角度（髋部扩展），并增加了渐进式推进。然而，由于静脉推进是偏瘫步态的关键问题[23.]，它没有改变LR组。此结果的原因可能归因于单个培训会话。因此，基于重复的离散技能的步进训练的长期干预可能能够改善静脉推进。

4.2。PSw集团

PSW组患者的脚步长度增加，尽管它们的节奏减少而无需走动速度变化。减少的节奏表明了长期的步态周期。因此，尽管升高长度增加，但由于长期的步态周期，步行速度保持不变。只有两四肢的制动力（峰值和脉冲）随着升高长度的增加而增加。相反，两四肢的推进力没有改变。

先前的步行模拟研究报告称，小腿三头肌有助于推进和摆动下肢[11.］.晚姿阶段的推进力提供推关电力，并在同时摆动相位期间与膝关节屈曲摆动加速度[12.，20.，24.］.然而，由于肱三头肌受损，个人在中风后往往很难产生麻痹推进[13.，23.，25.，26.］.因此，中风后降低的渐进式推进是在摆动阶段期间膝关节运动不足的原因之一。此外，对正常步态的模拟研究表明，腓肠肌肌肉是在预先形成期间最大的膝盖屈曲速度的贡献者，而Vasti和直肠股骨肌肉会降低这种速度[27.］.因此，通过在PSW组中放松膝盖的意识，增强了瘫痪的摇摆运动。由于PSW组的静脉推进没有变化，因此由于单一的培训课程，患者难以立即行走Triceps Surae肌肉的产出。先前的研究报告了瘫痪推进与髋关节力矩之间的负相关[26.］.因此，髋关节弯曲力矩由于典型的偏瘫步态（典型的偏瘫步态）在植物弯曲肌受损导致的推迟弱度[28.］.因此，PSw组患者可以使用髋关节屈肌来补偿推离无力。

PSW组中的培训强调静脉弯曲期间膝关节屈曲。然而，窥探摆动控制的难度可能会减慢摆动运动，并在训练后导致长期的步态循环。此外，我们归因于由于探测器摆动运动的增加，阶梯长度增加，导致静脉制动力增加。以前的研究报告说，Iliopsoas也是膝关节屈曲期间的贡献者肌肉[19.，27.］.对于髋部牵拉，转移到前肢的重量应顺利进行，不能延迟，因为延长髋屈肌的释放时间对卸载至关重要[29.］.因此，为了使瘫痪肢体更容易摆动，我们指示患者在瘫痪的肢体的预形成阶段快速移动重量。结果，有可能增加了非患制品。这些结果表明，通过训练植物屈肌肌肉增加渐进式推进是一种重要的策略，用于改善中风后胞间阶段的阶梯转变。

4.3。临床意义

如果临床医生想要立即提高患者的步行速度，在负荷反应中意识到髋部麻痹伸展的步进训练可能是有益的。另一方面，尽管在按压阶段会产生推进力，但有意识地进行麻痹性摆动动作的步进训练很难立即提高步行速度。

这项研究有一些局限性。首先，使用连续技能的另一种训练将使用离散技能的步骤训练的效果与另一训练进行比较。未来，必须通过基于使用持续技术的步进训练会话进行比较，阐明使用离散技能的步骤训练的影响。其次，更详细的动力学和运动学参数，例如肢体和关节运动的步长，不能因为环境障碍而衡量。需要进一步调查来揭示使用更详细的步骤训练的离散技能步骤训练的影响。

5。结论

目前的研究表明，使用离散技能的一系列重复步骤训练可以在慢性中风后立即在个体中立即改变步态性能。值得注意的是，在装载响应期间侧重于窥探髋部延伸运动的离散技能练习训练，因为通过调节静脉制动力增加的不啮合推进，立即增加步行速度。另一方面，阶梯训练聚焦在预振立即增加静脉升降运动期间，立即增加了升高长度和减少的节奏。该组的参与者仅增加了两四肢的制动力，没有变化的步行速度。这些发现表明，阶梯训练可能是在步态期间改变GRF的明确学习。

数据可用性

用于支持本研究发现的数据可由通讯作者要求提供。

的利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

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