综述：杜氏肌营养不良症患者上肢被动关节阻抗识别的回顾

这篇综述系统梳理了Duchenne肌营养不良症(DMD)患者上肢被动关节阻抗(Jimp)的研究进展，重点阐明了Jimp的定义争议、影响因素（如关节位置/速度/多关节肌肉效应）及量化方法（斜坡型扰动最优）。作者通过PRISMA流程筛选47项研究，指出斜坡扰动能最有效表征DMD患者非线性升高的被动Jimp，为力控型外骨骼开发提供关键理论基础。

　　

在神经肌肉疾病研究领域，杜氏肌营养不良症(DMD)因其进行性肌肉退化和关节挛缩特征备受关注。近期发表于开放获取期刊的综述《Review of upper extremity passive joint impedance identification in people with Duchenne Muscular Dystrophy》系统解析了这一特殊人群上肢功能障碍的生物力学机制。

被动关节阻抗的定义争议

被动关节阻抗(J_imp)作为抵抗关节运动的综合参数，长期与临床术语"关节刚度"混淆。文献明确区分其包含静态刚度、粘性阻尼和惯性力矩的三重特性，强调DMD患者主要表现为非神经源性的被动成分升高。这与痉挛状态（速度依赖的牵张反射亢进）存在本质差异，后者在DMD中并不常见。

实验量化方法比较

通过PRISMA框架筛选的47项研究显示，DMD相关实验主要采用三种扰动范式：

1. 静态保持：测量特定角度的稳态扭矩，但忽略速度效应
2. 频率扰动：适用小范围线性系统识别（0.4-12Hz，<5°位移）
3. 斜坡型扰动：以恒定速度（2.86-500°/s）扫描全关节活动范围(ROM)，最有效捕捉DMD特征性非线性阻抗

值得注意的是，Cornu等学者通过3°幅值的4-12Hz振动测试，首次量化了DMD患者肘关节动态刚度；而Lobo-Prat团队开发的2D平面斜坡扰动方案（32cm×17cm工作空间）则成功绘制了三维力场图谱。

关键生物力学参数

固有生物特性

• 位置依赖性：肘关节在73°±10°屈曲时呈现最小阻抗，极端角度因结缔组织拉伸导致指数级增长
• 多关节耦合：肱三头肌跨越肩肘双关节，其长度变化可使肩伸展力矩波动达80%
• 速度效应：>60°/s可能诱发牵张反射，而<12°/s时粘性阻尼可忽略

时变因素

• 短程刚度(SRS)：扰动初期2-4°内出现瞬态高刚度（达基线4倍），30ms后衰减
• 触变性：肌肉静息后重组横桥连接，15秒间隔可避免测试偏差
• 疲劳效应：离心收缩后被动阻抗升高可持续7天，与肌纤维微损伤相关

临床转化价值

针对DMD患者设计的主动辅助外骨骼面临核心挑战：需实时区分使用者自主运动意图与被动阻抗力。Straathof等开发的A-Arm系统证实，补偿重力与J_imp可使工作空间扩大544cm²。最优控制策略建议采用：

1. 个性化阻抗图谱构建
2. 多关节耦合力矩解算
3. 低速扰动避免反射干扰（推荐<20°/s）

未来展望

当前局限在于DMD特异性数据匮乏，尤其缺乏对纤维化进程与阻抗变化的纵向研究。标准化测试协议（如统一采用斜坡扰动+全ROM扫描）将促进跨研究中心数据可比性。新兴技术如肌骨超声弹性成像可能提供无创的纤维化程度评估指标。

这项研究为理解神经肌肉疾病生物力学建立了重要框架，其提出的参数化建模方法也可拓展至其他退行性肌病研究领域。通过精准量化被动阻抗特性，下一代康复机器人有望突破现有辅助效能瓶颈。