腰椎管狹窄癥伴或不伴退行性腰椎滑脫的步態(tài)特征分析

戴曉勤，俞仲翔，徐盛明，匡勇，房雷

(上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院骨一科，上海 200125)

隨著老齡化進程的加速，退行性腰椎椎管狹窄癥(degenerative lumbar spinal stenosis，DLSS)已成為老年患者腰腿痛的主要原因[1]。DLSS主要癥狀表現(xiàn)為刺激或壓迫馬尾神經(jīng)或神經(jīng)根引起的臨床癥狀，如累加骶部和下肢疼痛及神經(jīng)性間歇性跛行，臨床以減輕患者癥狀和改善生活質(zhì)量為主要治療原則[2]。退行性腰椎滑脫(degenerative spondylolisthesis,DS)是導致DLSS的重要原因[3-4]。步態(tài)是人類最基本的行為，其動作的完成是骨骼、肌肉、神經(jīng)等一系列因素共同參與的結(jié)果，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導致步態(tài)異常，通過步態(tài)分析不僅可為步態(tài)異常提供依據(jù)，也可為患者之后的康復治療和評估提供參考，但較少見步態(tài)分析用于DLSS伴DS病情評估的報道[5]。本研究觀察了DLS伴或不伴DS患者的步態(tài)特征，旨在探討DS對DLSS患者步態(tài)的影響，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017年1月～2019年1月在本院就診的DLSS患者作為研究對象。納入標準：①患者有不同程度的持續(xù)性下腰痛、間歇性跛行等癥狀，發(fā)作時以單側(cè)根性癥狀為主，經(jīng)腰椎正、側(cè)位和過伸、過屈位等X線片檢查，符合DLSS的診斷標準；②年齡50～75歲，性別不限；③患者對研究知情并簽署知情同意書。排除標準：①合并腰椎感染、腫瘤、結(jié)核或腰椎骨折等病理狀態(tài)者；②先天性椎管狹窄、創(chuàng)傷等患者；③患者長期臥床、需要拄拐及輔助行走工具者；④精神疾病或認知功能障礙者；⑤擬納入或已納入其他臨床研究者。共納入患者74例，其中男28例，女46例；年齡54～74歲，平均年齡(66.08±5.17)歲。

1.2 DS診斷標準

拍攝自然站立位全脊柱正側(cè)位X線片，無椎弓峽部裂，無脊柱側(cè)彎，按Meyerding分度標準診斷DS：Ⅰ度指椎體向前活動<椎體矢狀長度的1/4，Ⅱ度椎體向前活動≥椎體矢狀長度的1/4但<2/4，Ⅲ度指椎體向前活動≥椎體矢狀長度的2/4但<3/4，Ⅳ度指椎體向前活動≥椎體矢狀長度的3/4。

1.3 研究方法

測量患者的體質(zhì)量、身高，計算體質(zhì)量指數(shù)，使用視覺模擬量表(Visual analogue scale，VAS)評定患者的腰痛和下肢痛癥狀，應(yīng)用蘇黎世跛行問卷(Zurich Claudication Questionnaire，ZCQ)評估下肢麻木。步態(tài)分析采用Opti_Knee三維運動分析儀和4個高清攝像頭，患者行走5米距離2次，行走時采用4臺高速攝影機以180 Hz的采樣率進行錄像，每臺攝像機之間的光軸為120°，采用直接線性變換法計算三維標，采用Frame-DIASIV軟件將頂骨、耳廓、胸骨中點、肩關(guān)節(jié)中心(左側(cè)left，縮寫為Lt，右側(cè)right，縮寫為Rt)、肘關(guān)節(jié)中心(Rt和Lt)、腕關(guān)節(jié)中心(Rt和Lt)、掌指關(guān)節(jié)(Rt和Lt)、髖關(guān)節(jié)中心(Rt和Lt)、膝關(guān)節(jié)中心(Rt和Lt)、踝關(guān)節(jié)中心(Rt和Lt)、跟骨(Rt和Lt)、跖關(guān)節(jié)(Rt和Lt)、腳尖(Rt和Lt)、髖關(guān)節(jié)連接線中點、髂嵴上緣(Rt和Lt)等標志物點進行數(shù)字化。整體坐標的X軸對應(yīng)運動長軸，Y軸對應(yīng)運動的中外側(cè)軸，Z軸對應(yīng)垂直方向。X軸、Y軸、Z軸的三維分析誤差分別是：±0.05 cm、±0.04 cm和±0.05 cm。采用三點移動平均法對5 Hz低濾通波進行數(shù)據(jù)平滑。步態(tài)過程中測量每個特征，在受試者足跟接觸(Heel contact，HC)和腳趾離地(Toe off，TO)的矢狀面水平軸進行兩次距離測量。根據(jù)體截面質(zhì)量比采用加權(quán)平均法合成虛擬點，通過步態(tài)過程中根據(jù)三維位置數(shù)據(jù)估算每個身體部位的重心(center of mass，COM)位置獲得，計算COM位置時，采用岡田身體部分慣性系數(shù)。

1.4 觀察指標

①觀察2組患者基線資料，包括一般資料與基線影像學變量資料；②比較2組患者步態(tài)分析數(shù)據(jù)?？v向步距通過測量從尾端腳接觸點(HC)至前端腳HC的線性距離獲得。著陸距離(Touch distance，TD)定義為著陸腳腳后跟與身體重心(Centre of mass，COM)之間的前水平距離，根據(jù)腳部著陸時身體慣性參數(shù)計算。釋放腳時的釋放距離(Release distance，RD)計算為釋放腳腳趾與COM之間的前水平距離。將步長、TD、RD乘以身高進行標化。步行速度由兩步COM前移的前方位移計算得出。上COM至COM之間的距離(distance between upper COM and COM，U-COM)和下COM至COM之間的距離(distance between lower COM and COM，L-COM)在COM前側(cè)記錄為0或正數(shù)，在COM后側(cè)時記錄為0或負數(shù)(見圖1)。測量長度÷患者身高×受試者平均身高進行標準化。髖關(guān)節(jié)角度定義為胸骨水平處胸部中心至髖關(guān)節(jié)的線與膝關(guān)節(jié)至髖關(guān)節(jié)線的角度；膝關(guān)節(jié)角度定義為髖關(guān)節(jié)至膝關(guān)節(jié)的直線與踝關(guān)節(jié)至膝關(guān)節(jié)直線間的角度；踝關(guān)節(jié)角度定義為從膝關(guān)節(jié)至踝關(guān)節(jié)的直線與MTP關(guān)節(jié)至踝關(guān)節(jié)之間直線的角度；髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的彎曲位置和踝關(guān)節(jié)的背部彎曲位置被定義為正角度。HC和TO步態(tài)時，測量踏板和踢腿側(cè)上述角度。軀干在矢狀面上的角度定義為髖關(guān)節(jié)至胸骨水平的胸部中心線和垂直線之間的角度。

圖1 HC和TO時COM測量示意圖，A為HC時，B為TO時

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 23.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料采用均數(shù)±標準差表示，采用t檢驗，計數(shù)資料采用率或百分比表示，采用χ2檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 DS和非DS組患者基線資料比較

74例DLSS患者診斷伴有DS者33例，均為Ⅰ～Ⅱ度滑脫。DS和非DS患者的性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、腰痛VAS、腿痛VAS評分等一般資料相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

2.2 DS和非DS患者基線影像學變量相比較

DS組腰椎前凸高于非DS組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2組患者椎體尺寸、骶骨前傾角相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表1 DS和非DS組患者基線資料比較

表2 DS和非DS患者基線影像學變量相比較

2.3 DS和非DS患者在HC時步態(tài)分析的變量比較

HC時DS和非DS患者的步速、步長、TD、RD、髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、踝關(guān)節(jié)角度相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，步峰U-COM和L-COM存在統(tǒng)計學差異(P<0.05)；著力側(cè)髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、踝關(guān)節(jié)角度相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

2.4 DS和非DS患者TO時步態(tài)分析的變量比較

TO時DS和非DS患者步側(cè)髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、踝關(guān)節(jié)角度水平相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，U-COM和L-COM存在統(tǒng)計學差異(P<0.05)，著力側(cè)DS和非DS患者髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、踝關(guān)節(jié)角度相比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表4。

表3 DS和非DS患者在HC時步態(tài)分析的變量比較

表4 DS和非DS患者TO時步態(tài)分析的變量比較

3 討論

步態(tài)時的COM位移常被用作步態(tài)效率的指標或標準步態(tài)分析的補充，健康受試者快速行走和慢速行走相比較，COM的平均位移在中外側(cè)為3.14 cm，在垂直方向為2.19 cm[6]。本研究比較了DLSS伴DS與不伴DS患者的步態(tài)特征，結(jié)果顯示，與非DS組患者相比較，DS組患者腰椎前凸顯著升高。研究[7]顯示，腰椎前凸增加的患者椎體間剪切力增加，DS患者可能因為腰椎位置不良降低了體重的緩沖作用。步態(tài)分析顯示，DS組患者U-COM和L-COM均高于非DS組，連接各COM的線在HCT和TO的矢狀面上向后傾心斜，在這種狀態(tài)下，考慮HC處反作用力產(chǎn)生的慣性力，每個身體部分在平動方向向前移動所需的力增加，因此，步態(tài)過程中U-COM和L-COM之間的腰椎區(qū)域椎體向前活動風險增加，DS組步態(tài)易受到機械應(yīng)力的影響。有學者[8]認為在DS患者中COM位置關(guān)系表明腰椎中反復出現(xiàn)特定的機械應(yīng)力。

健康受試者腰椎區(qū)域研究顯示，步態(tài)過程中，上半身占身體質(zhì)量的2/3，是地面反作用力的主要部分，反作用力矩峰值為15 N，腰椎區(qū)域的負荷比休息站立時增加56%，腰椎區(qū)域的壓縮載荷是體質(zhì)量的1.2倍[9]。另有研究顯示，步行時，腰骶部的負荷比休息站立時增加56%[10]。步態(tài)峰值期間L5-S1的壓縮力隨著行走速度增加，載荷增加1.45～2.07倍體質(zhì)量[11]。本研究結(jié)果中，DS患者L-COM延長，可能導致步態(tài)時地板反作用力水平增加，DS患者在HC時腰椎滑脫力增加，這些結(jié)果提示，DLSS伴DS患者行走中采用手杖可通過HC的沖擊延緩DS的發(fā)展，對緩解疼痛可能有效。既往對女性DS患者研究顯示[12]，體質(zhì)量指數(shù)增加是DS的特征性因素，體質(zhì)量指數(shù)增加意味著上半身質(zhì)量增加。但本研究中納入了男性受試者，2組患者的平均體質(zhì)量指數(shù)均不高，未顯示出差異，體質(zhì)量指數(shù)對DS患者步態(tài)的影響需要進一步探討。既往研究[13]顯示，骨盆投射角增加可導致髖關(guān)節(jié)中心移至髖關(guān)節(jié)前部，出現(xiàn)與DS步態(tài)中COM位移后移的現(xiàn)象，結(jié)果支持本研究結(jié)果。

綜上所述，本研究初步探討了DLSS患者步態(tài)特征，觀察到DS患者上、下COM距人體重心距離較長，步態(tài)時重心在矢狀面上向后傾斜，對DLSS伴DS患者的康復訓練計劃制定中需要考慮患者的步態(tài)特征。本研究的局限性在于僅觀察了矢狀面的步態(tài)特征，有研究[14]顯示，DS患者的滑動不僅發(fā)生于前方，椎間盤和椎間關(guān)節(jié)等影響可造成旋轉(zhuǎn)脫位，因此除矢狀面位，水平面和正面的步態(tài)特征需要進一步研究探討。