《Frontiers in Rehabilitation Sciences》：Effects of ankle-foot orthosis stiffness on lower-limb joint work during various movement tasks in people with calf muscle weakness—an explorative study
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背景：弹簧式踝足矫形器（ankle-foot orthoses, AFOs）被提供给小腿肌无力患者，以通过支撑踝关节蹬伸来改善移动能力。在步行过程中，较高的AFO刚度会减少踝关节做功。然而，其他运动任务对AFO提出了不同的需求。在这项探索性研究中，研究人员旨在
背景：弹簧式踝足矫形器（ankle-foot orthoses, AFOs）被提供给小腿肌无力患者，以通过支撑踝关节蹬伸来改善移动能力。在步行过程中，较高的AFO刚度会减少踝关节做功。然而，其他运动任务对AFO提出了不同的需求。在这项探索性研究中，研究人员旨在确定在小腿肌无力个体中，AFO的存在及其刚度是否在步态启动、跨越障碍物和上台阶过程中对下肢关节做功产生不同影响。
方法：七名双侧小腿肌无力参与者完成了仅穿鞋条件以及五种AFO刚度条件（2.8–6.6 Nm/°）下的步态启动、跨越障碍物和上台阶运动。结局指标包括向前和向上冲量，以及（相对的）下肢正功。采用试验层面线性混合效应模型进行分析，并通过错误发现率校正来处理多重比较。
结果：与仅穿鞋相比，佩戴AFO（2.8 Nm/°）未影响向前或向上冲量。踝关节和膝关节的绝对做功减少，而使用AFO时膝关节做功的相对贡献降低，髋关节做功的相对贡献增加。未发现使用AFO与运动任务之间存在交互作用。增加AFO刚度降低了绝对和相对的正向踝关节做功（q < 0.001），而对冲量、膝关节或髋关节做功无显著影响。冲量和关节做功在不同运动之间差异显著，但未发现刚度与运动任务之间的交互作用。
结论：这项探索性研究表明，使用2.8 Nm/°的AFO以及进一步增加AFO刚度会减少绝对的踝关节做功，而对冲量无影响。对于相对关节做功而言，研究结果表明可能存在一种交互作用，即增加AFO刚度的影响在踝关节功率需求相对较高的活动中更为明显。
研究背景
日常生活中的移动不仅限于平地行走，还包括步态启动、跨越障碍物和上台阶等过渡性和环境性运动任务。这些任务对下肢提出了不同的力学需求。小腿肌无力患者因神经肌肉疾病导致踝关节蹬伸做功减少，进而影响其身体功能。为改善此类患者的移动能力，临床常为其配置弹簧式踝足矫形器（ankle-foot orthoses, AFOs），其刚度是决定效果的关键参数。既往研究多集中于评估AFO对平地步行的影响，但尚不清楚其对步态启动、跨越障碍物和上台阶等不同日常运动任务的生物力学效应是否存在差异。因此，本研究旨在探索AFO的存在及其刚度变化是否在上述三种运动任务中对下肢关节做功产生不同的交互影响。
研究方法与技术
研究人员招募了7名来自荷兰阿姆斯特丹UMC的双侧小腿肌无力参与者（含Charcot-Marie-Tooth病、慢性特发性轴索多发性神经病、小儿麻痹后遗症等病因）。实验设置了仅穿鞋对照条件和5种不同刚度（2.8至6.6 Nm/°）的模块化弹簧式AFO条件。采用三维运动捕捉系统和测力台同步采集运动学和动力学数据。通过线性混合效应模型（linear mixed-effects models, LMMs）进行统计分析，并使用Benjamini-Hochberg程序进行错误发现率（false discovery rate, FDR）校正以控制多重比较。
研究结果
分析仅穿鞋 vs. 2.8 Nm/° AFO条件
与仅穿鞋相比，佩戴2.8 Nm/°的AFO并未显著改变向前或向上的冲量。在绝对关节做功方面，AFO显著减少了踝关节和膝关节的正功，但对髋关节正功无显著影响。在相对关节做功方面，AFO未显著改变踝关节的相对贡献，但显著降低了膝关节的相对正功，同时增加了髋关节的相对正功。所有关节做功指标均在不同运动任务间存在显著差异，但未发现AFO存在与运动任务之间的显著交互作用。
AFO刚度对推进力学的影响
随着AFO刚度的增加，向前和向上的冲量均未发生显著变化。绝对踝关节正功随刚度增加而显著下降，而膝关节和髋关节的绝对正功未见显著变化。相对踝关节正功也随刚度增加而显著减少，而膝关节和髋关节的相对正功未受刚度显著影响。虽然刚度与运动任务对相对踝关节正功的交互作用未达到FDR校正后的显著性阈值（q = 0.084），但其趋势表明该交互作用可能接近显著。
功能性结局指标
在所有运动任务中，AFO刚度对步长、步时、步宽、运动速度或足部离地间隙等功能性指标均无显著影响。
讨论与结论
本探索性研究发现，无论是佩戴最柔韧的AFO（2.8 Nm/°）还是进一步增加AFO刚度，均不会改变向前或向上的推进冲量，这表明任务层面的机械输出得以维持。佩戴AFO主要改变了下肢正功的分布模式，表现为踝关节和膝关节绝对做功减少，髋关节相对贡献增加。这种膝关节做功的减少可能与AFO限制了胫骨过度前移有关，从而减少了不必要的膝关节屈曲力矩。然而，与平地步行研究不同的是，本研究中未观察到绝对髋关节做功的代偿性增加，这可能是因为在这些特定运动任务中，AFO对运动表现的提升幅度相对有限。
关于AFO刚度的影响，研究一致显示增加刚度会减少绝对和相对的踝关节做功，这主要是由于AFO限制了踝关节的活动范围。值得注意的是，尽管统计检验未达到校正后的显著性水平，但相对踝关节做功的刚度与运动任务交互作用呈现出潜在趋势，即在踝关节功率需求更高的活动（如步态启动和跨越障碍物）中，刚度增加对相对踝关节做功的削减效应更为明显。而上台阶任务中由于髋膝伸展肌群承担了主要的身体抬升需求，踝关节相对贡献的变化较小。
研究结论：这项探索性研究表明，使用2.8 Nm/°的AFO以及进一步增加AFO刚度会减少绝对的踝关节做功，而对冲量无影响。对于相对关节做功而言，研究结果表明可能存在一种交互作用，即增加AFO刚度的影响在踝关节功率需求相对较高的活动中更为明显。
