定制被动动态踝足矫具可改善中风后行走经济性及速度

背景介绍

中风（Stroke）是导致长期残疾的主要原因之一，每年在美国有超过79.5万人受到中风影响。中风后常见的一个问题是患肢的跖屈肌无力（plantar flexor weakness），这影响了个体在足中站立期到末端站立期的前向肢体旋转控制能力，及在推进期的前向推进能力。跖屈肌功能受损可能会导致在站立中期的过度踝背屈（excessive ankle dorsiflexion）或持续的膝关节过伸（hyperextension），随后导致步态速度减慢、步幅不对称及步行代谢成本增加。这些问题会降低中风幸存者的机动性及日常活动参与度，进一步影响其身心健康。

被动动态踝足矫具（passive-dynamic ankle–foot orthoses，PD-AFOs）因其弹簧样弯曲刚度，可以在踝背屈时提供阻力并储存机械能，从而在推进期释放这些能量，模拟健康患者跖屈肌的功能。然而，尽管已有一些研究表明PD-AFOs对步态及代谢成本有积极影响，缺乏规范的客观处方指南导致了个性化定制PD-AFOs的困难。

论文来源

本文由Jacob T. Skigen及其团队撰写，涉及的研究人员来自美国特拉华大学、爱荷华大学等机构。该论文发表于《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》（2024年第21卷126号），论文被开放获取，并由多名作者共同完成。

研究流程

研究对象及实验设计

研究人员从中筛选出32名符合条件的长期中风后偏瘫患者。这些患者之前被医生开具AFO处方，并且患肢有跖屈肌无力。所有参与者需进行三次实验室访问，每次访问测试条件包括：不佩戴AFO、佩戴标准护理（SOC）AFO及定制的PD-AFO。

访问1：初次评估及数据收集

首次访问期间，研究团队使用仪器化步态分析（instrumented gait analysis）及10米步行测试（10-m walk test）记录了参与者的自选步行速度（SSWS）。此外，记录了每位参与者非患肢的几何数据，旨在为定制PD-AFO提供基础数据。

PD-AFO定制过程

通过Visual 3D软件，计算并确定每位参与者的合净跖屈力矩峰值，从而用于定制PD-AFO。碳纤维预浸材料用于制作PD-AFO，确保每个假肢的弯曲刚度精确匹配患者的需求。

访问2：SOC-AFO测试

参与者在第二次访问期间佩戴SOC-AFO进行实验室步态分析，并重新进行10米步行测试，同时完成人工矫形器用户调查（OPUS）及助行技术满意度评估（QUEST）。

访问3：定制PD-AFO测试

参与者佩戴其定制的PD-AFO，并进行足够时间的适应行走。适应后，进行实验室步态分析及10米步行测试，并完成OPUS及QUEST问卷，以评估其对定制PD-AFO的满意度。

数据分析

通过多种统计分析方法，比较参与者在不同条件下的步态表现。使用重复测量ANOVA或Friedman检验进行组间分析，模拟建模分析（SMA）用于个体水平分析。主要分析变量包括：机械运输成本（COT）、SSWS、踝背屈及跖屈力矩峰值等。

研究结果

组间结果

在实验组和控制组中，佩戴定制PD-AFO显著降低了机械COT和提高了SSWS。具体数据如下： 1. COT显著降低：无矫具和SOC-AFO组的COT分别为2.64和2.51 J/kg/m，而PD-AFO组为2.28 J/kg/m。 2. SSWS显著提高：无矫具和SOC-AFO组的SSWS分别为0.62和0.64 m/s，而PD-AFO组为0.73 m/s。 3. 满意度评估：PD-AFO组的OPUS和QUEST问卷得分显著高于SOC-AFO组。

个体水平结果

个体水平分析显示，不同参与者之间的反应存在显著差异。有些参与者在佩戴PD-AFO后显著降低了COT，但另一部分人则未显示显著变化。此外，步态生物力学参数未见一致性改善。这表明，由于中风后步态的异质性，各参与者可能采取了不同的步态适应策略，从而影响了结果。

结论与意义

本文首次验证了定制PD-AFO能够根据个体跖屈肌无力程度有效降低机械COT及提高行走速度。尽管未能一致性改善步态生物力学参数，定制PD-AFO在整体功能和满意度上的改善仍具有显著临床价值。未来研究应探讨定制PD-AFO的具体适用人群及其最佳定制方式，以进一步优化中风后康复治疗。

本研究为制定PD-AFO的客观处方指南提供了初步的证据基础，并为未来的临床应用奠定了基础。下一步研究应着重于确定适用于PD-AFO的患者特征，揭示COT和SSWS减少的机制，以及进一步验证在更长适应期后的效果。