偏瘫步态中步幅功的机制重组：建模与质心功率/功分析

《Annals of Biomedical Engineering》：Mechanistic Reorganization of Step Work in Hemiparetic Walking: Modeling and Center-of-Mass Power/Work Analysis

　　

摘要

目的

卒中后半瘫步态通常表现为患侧推进力减弱和肢体间不对称，但严重推离不足对步态调节的机械后果仍不清楚。

方法

我们研究了单侧推离不足如何在整个步态周期内重新组织机械功并调节步长。我们使用一个简单的动力模型探索了半瘫步态为何及如何表现的内在机制，并将模型预测与实证数据进行了比较。

结果

模型预测了一种阈值行为：当患侧推离力降至最优值的约25%以下时，代偿机制从过渡后恢复转变为过渡前能量诱导，且患侧步长缩短在机械上变得有利，这在实证中也得到了观察。当患侧站立晚期推离力缺失时，站立早期出现正功，质心的垂直运动收缩为每个步幅仅一次摆动运动，且患侧肢体步长相对于步速仍不成比例地短。随着有限的患侧推离力出现，质心在每个步幅中经历双重摆动运动，先前在健康行走中报告的四相位质心功率结构重新出现。缩短的单支撑时间和患侧正功能力限制了步长，从而增加了步长不对称性和支撑期能量耗散。患侧净质心功在所有速度下始终保持负值，而非患侧肢体表现出持续的正净功。

结论

半瘫行走可被视为一个约束优化问题，其中步长减少和相位重新分配的做功可能反映了受损过渡机制的机械适应，将经典的步间过渡和总步功理论扩展到病理步态。