可调节跖屈阻力踝足矫形器对脑卒中患者下肢肌肉活动及运动力矩的影响研究

为解决脑卒中患者踝背屈肌无力导致的步态异常问题，研究人员通过3D技术定制可调节跖屈阻力（PF）的铰接式踝足矫形器（AFO），探究不同PF阻力（PF1/PF2）对患侧下肢肌肉活动的调控作用。结果显示，PF2阻力显著降低比目鱼肌（LR期）和胫骨前肌（TA）在步态第二摇杆期、预摆动期及摆动期的活动水平，证实AFO的PF阻力可优化神经肌肉控制。该研究为个性化AFO处方提供了循证依据。

　　

脑卒中后踝背屈肌无力常导致步态异常，表现为足拍击（foot slap）和摆动期拖拽（toe drag），严重影响患者移动能力。虽然踝足矫形器（Ankle Foot Orthosis, AFO）被广泛用于改善步态，但传统AFO难以独立调节跖屈阻力（Plantarflexion Resistance, PF），且PF阻力对患肢肌肉活动的调控机制尚不明确。美国内布拉斯加大学（University of Nebraska）的研究团队通过创新性结合3D扫描打印技术与机械关节设计，开发了可定制化铰接式AFO，首次系统揭示了PF阻力对脑卒中患者下肢肌肉活动的动态影响，相关成果发表于《Journal of Electromyography and Kinesiology》。

研究采用三维运动捕捉、表面肌电图（sEMG）和动力学分析技术，对5名慢性脑卒中患者（病程>6个月）进行步态测试。通过3D扫描个体下肢解剖结构，定制带可调PF阻力关节的AFO，对比分析PF1（低阻力）与PF2（高阻力）条件下患侧比目鱼肌（Soleus）、胫骨前肌（Tibialis Anterior, TA）、内侧腓肠肌（Medial Gastrocnemius, MG）等肌肉活动特征。

Participant demographics
纳入54-70岁单侧偏瘫患者，其中2人曾使用临床处方AFO，基线评估确认血压及心率符合实验要求。

Participants muscle activity
关键发现：PF2阻力使TA在步态第二摇杆期活动降低32%（PF1:0.39±0.12 vs PF2:0.27±0.08），预摆动期和摆动期分别减少28%和25%；比目鱼肌在承重反应期（Loading Response, LR）活动下降19%。内侧腓肠肌仅第二摇杆期受影响，表明PF阻力对跖屈肌群具有选择性调控。

Discussion
研究表明，AFO的PF阻力通过两种机制改善步态：1）在LR期抑制比目鱼肌过度活动，促进足跟平稳着地；2）在摆动期降低TA代偿性收缩，减少能量消耗。3D打印关节实现了PF阻力与背屈阻力（Dorsiflexion Resistance, DF）的独立调节，克服了传统AFO"全或无"的局限性。

该研究首次阐明AFO-PF阻力与肌肉活动的剂量效应关系，为精准康复提供技术支撑。但需注意，本研究为单次干预效果，长期效应需通过纵向研究验证——这对临床AFO处方具有重要指导意义，尤其为3D打印个性化矫形器的参数优化奠定了理论基础。