《Journal of Biomechanics》：The influence of lower limb kinematic characteristics in stroke patients on gait speed mediated by paretic side propulsive force
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步态速度与患侧推进力及关节运动学特征的关系研究：基于109例中风患者的回顾性分析，发现髋关节伸展、膝关节屈曲和踝关节背屈在中后期支撑阶段通过患侧推进力显著影响步态速度，为康复干预提供新靶点。
宇垣春奈（Haruna Ukigai）| 星井雄一郎（Yuichiro Hosoi）| 上本隆之（Takayuki Kamimoto）| 伊藤淳介（Junsuke Ito）| 川端ありさ（Arisa Kawabata）| 岡田晃介（Kohsuke Okada）| 春山康志郎（Kohshiro Haruyama）| 辻哲也（Tetsuya Tsuji）| 川上道之（Michiyuki Kawakami）
东京庆应义塾大学医院康复医学系，日本东京160-8582
摘要
中风患者步态速度、患侧推进力（PPF）以及运动学特征之间的关系仍不明确。本研究回顾性分析了109名中风后的患者数据，以确定通过PPF影响步态速度的运动学特征。使用运动捕捉系统测量患者行走时的数据，并提取了患侧站立阶段的髋关节、膝关节和踝关节角度。关节角度数据被分为四个阶段（初始双支撑阶段（阶段1）、单腿站立期的前50%（阶段2和阶段3）、后50%（阶段4），并计算每个阶段的平均角度（作为运动学变量）。同时计算了舒适步态速度（CGS）和PPF的平均值。首先进行统计分析，探讨CGS、PPF与运动学变量之间的相关性。随后，以运动学变量为自变量、CGS为因变量、PPF为中介变量进行中介分析。相关性分析显示，所有阶段的髋关节和膝关节运动学变量以及阶段3的踝关节运动学变量与CGS和PPF之间存在显著相关性。中介分析结果表明，以下变量仅具有显著的间接效应：髋关节伸展（总效应（TE）= -0.007，p = 0.018）、膝关节屈曲（TE = 0.010，p < 0.01）和踝关节背屈（TE = 0.013，p < 0.01）在阶段3中；以及髋关节伸展在阶段4中（TE = -0.011，p < 0.01）。这四个运动学变量均被证实可以通过PPF影响步态速度。在步态干预中，关注站立中期到后期的这些关节运动非常重要。
引言
中风是全球成年人长期残疾的主要原因之一（Katan和Luft，2018年）。许多中风后出现偏瘫的患者存在行走功能障碍，包括步态速度减慢（Wonsetler和Bowden，2017年）、步态的空间和时间不对称性（Hendrickson等人，2014年；Xu等人，2025年）以及跌倒风险增加（Weerdesteyn等人，2008年）。步态速度是运动康复中最常用的评估指标，已被证明不仅可以预测功能水平，还可以预测生活质量（Schmid等人，2007年）和社会参与度（Bowden等人，2008年；Perry等人，1995年）。改善步态速度是中风后康复的主要挑战之一。
在偏瘫患者中，患侧产生的推进力（以下简称PPF）与步态速度密切相关（Bowden等人，2006年；Hsiao等人，2016年）。推进力是在站立后期观察到的地面反作用力的前向分量。PPF的增加有助于改善行走功能和速度，这种改善独立于非患侧功能的代偿策略（Bowden等人，2006年）。因此，PPF被认为是改善行走表现的主要指标（Hsiao等人，2016年；Roelker等人，2019年），也是预测行走功能改善的指标（Awad等人，2017年）。
中风患者的步态在矢状面上的运动学异常现象广泛存在，如髋关节伸展不足、膝关节过度伸展或僵硬、踝关节过度跖屈或背屈不足（De Quervain等人，1996年；Moseley等人，1993年）。这些运动学异常与步态独立性降低和步态速度减慢有关（De Quervain等人，1996年），因此已经开发了多种康复方法来纠正这些异常。下肢矫形器长期以来一直被用于康复干预，主要是为了改变踝关节的运动学特征，并已被证明有助于改善步态速度和功能（Tyson和Kent，2013年）。最近的研究表明，针对患侧踝关节或膝关节的机器人辅助步态训练可以改善推进力和步态速度（Awad等人，2017年；Forrester等人，2016年；Kamimoto等人，2023年；Kuwabara等人，2025年）。总体而言，这些发现表明下肢关节的运动学特征可能影响推进力和步态速度。
步态是一个时间连续的运动过程，不同步态阶段的运动学特征之间相互关联（Kuo和Donelan，2010年）。特别是从站立早期到中期的姿势和关节运动可能会影响后续的运动学和动力学特征。因此，通过细分站立阶段并研究特定阶段的运动学特征、推进力和步态速度之间的关系，可以明确哪些步态阶段的运动学特征通过推进力影响步态速度。本研究的目的是确定影响中风患者通过患侧推进力改变步态速度的下肢运动学特征。作为假设，我们认为在摆动前期产生推进力之前，站立中期的关节运动会影响通过患侧推进力改变的步态速度。
参与者
这项回顾性研究包括了2019年5月至2023年3月期间在庆应义塾大学医院住院的脑血管疾病导致的偏瘫患者。纳入标准如下：（1）诊断为脑半球中风，伴有单侧感觉运动障碍；（2）无偏盲；（3）无严重的认知障碍或语言障碍，不影响理解指令的能力；（4）无忽视症状；（5）
共有109名中风后的偏瘫患者参与了这项研究。患者的 demographic 信息、发病后月数、临床评估结果和步态参数见表1。
相关性分析
相关性分析显示，Hip_Phase1、Hip_Phase2、Knee_Phase1-4 和 Ankle_Phase3 与 CGS 之间存在显著的正相关关系。这些指标也与 PPF 存在显著的正相关关系。此外，Hip_Phase3 和 Hip_Phase4 也显示出显著的相关性
讨论
本研究通过中介分析探讨了中风后偏瘫患者中通过 PPF 影响步态速度的下肢关节运动学特征。结果表明，站立后期下肢关节的运动学特征通过 PPF 影响步态速度。具体来说，在单腿站立期的后半阶段（阶段3），髋关节伸展、膝关节屈曲和踝关节背屈，以及第二次双支撑阶段的髋关节伸展
结论
髋关节伸展、膝关节屈曲和踝关节背屈等运动学特征在单腿支撑期的后半阶段通过影响推进力来影响步态速度。这些运动学特征似乎有助于后续阶段推进力的产生，从而进一步影响步态速度。在康复干预中，通过矫形器治疗等方式纠正站立中期的关节运动可能有助于改善步态
未引用的参考文献
Hsiao等人，2015年；Peterson等人，2010年。
作者贡献声明
宇垣春奈（Haruna Ukigai）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、方法论设计、数据分析、概念构建。
星井雄一郎（Yuichiro Hosoi）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、方法论设计、数据分析、概念构建。
上本隆之（Takayuki Kamimoto）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据管理、概念构建。
伊藤淳介（Junsuke Ito）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据管理、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
