正常孕婦步行研究思考

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【摘要】目的研究妊娠對(duì)步行時(shí)骨盆和胸廓水平面上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響。方法研究孕婦和未孕婦女在步行機(jī)上不同速度行走時(shí)的步態(tài)運(yùn)動(dòng)。比較孕婦組(n=12)和對(duì)照組(n=13)的最舒適步行速度、骨盆和胸廓在水平方向上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的幅度及兩者間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性的差異。結(jié)果孕婦的最舒適步行速度呈顯著性下降(P<0.05),骨盆和胸廓在水平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅度略有減少(P>0.05),但其各自的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著性減少(P<0.05)。孕婦在水平面上骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傅立葉相差略變小(P>0.05),但傅立葉相差的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差與懷孕周數(shù)呈顯著性負(fù)性相關(guān),并且在速度≥1.06m/s時(shí)顯著性減少(P<0.05)。結(jié)論孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)與未孕婦女相似,前者完成快速行走時(shí)骨盆和胸廓的反相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)難度加大。

【關(guān)鍵詞】孕婦;步行;步態(tài);胸部;骨盆;生物力學(xué)

ABSTRACT:fortablewalkingvelocity,amplitudesofpelvicandthoracicrotations,andtheircoordinationwerecomparedbetweenthetwogroups.ResultsComfortablewalkingvelocitywassignificantlyreduced.Therotationalamplitudesofpelvisandthoraxweresomewhatreduced,withsignificantlysmallerintraindividualstandarddeviations.AlsopelvisthoraxRelativeFourierPhasewasalittlesmaller;itsintraindividualstandarddeviationwassignificantlyreducedatvelocities≥1.06m/s.ConclusionThegeneralpatternofgaitkinematicsinpregnantwomenisverysimilartothatofnulligravidae.Pregnantwomenexperienceddifficultiesinrealizingtheharderantiphasepelvisthoraxcoordinationthatwasrequiredathigherwalkingvelocities.

KEYWORDS:pregnantwomen;walking;gait;pelvis;thorax;biomechanics

長(zhǎng)期以來(lái),人們一直認(rèn)為妊娠影響孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)。Foti等研究發(fā)現(xiàn),孕婦步行時(shí)跖屈的動(dòng)量減少,髖關(guān)節(jié)外展的動(dòng)量及骨盆的傾斜度均增加,骨盆的傾斜度的改變存在較大的個(gè)體差異[1]。Nagy等報(bào)道孕婦最舒適的步行速度顯著性降低,亦存在較大的個(gè)體差異[2]。但Foti等認(rèn)為這種變化并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,并發(fā)現(xiàn)懷孕對(duì)步長(zhǎng)或步周期長(zhǎng)無(wú)顯著性影響[1]。上述研究顯示,孕婦的步態(tài)發(fā)生改變,但研究結(jié)果并不一致。大約25%患有妊娠相關(guān)骨盆痛的孕婦和5%產(chǎn)后患者需要就診治療,重癥患者常常出現(xiàn)步行障礙[3]。對(duì)正常孕婦運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的研究可作為今后研究妊娠相關(guān)骨盆痛的步態(tài)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。筆者研究懷孕對(duì)步行時(shí)水平面上骨盆和胸廓運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的影響,以期有助于從生物力學(xué)的角度進(jìn)一步了解妊娠相關(guān)骨盆痛患者的步態(tài)運(yùn)動(dòng)。

1對(duì)象與方法

1.1對(duì)象選取年齡20～45周歲的健康未孕婦女(對(duì)照組)和健康孕婦(孕婦組)作為觀察對(duì)象。對(duì)照組13例,年齡中位數(shù)27歲(22～36歲),體質(zhì)量中位數(shù)75kg(45～95kg),身高中位數(shù)172cm(157～190cm);孕婦組12例,年齡中位數(shù)32歲(30～38歲),體質(zhì)量中位數(shù)76.5kg(67.5～89kg),身高中位數(shù)172cm(162～180cm)。

1.2方法

1.2.1儀器步行儀(BiostarGiant,荷蘭AlmereBiometrico公司);三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)(Optotrak,加拿大NDI公司)。

1.2.2方法受試者以不同速度在步行儀上行走。骨盆、胸廓和足部的運(yùn)動(dòng)由三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)光學(xué)鏡頭拍攝記錄。2組光學(xué)鏡頭位于受試者的身后。在受試者的胸背部第6胸椎棘突的位置和骶骨兩髂后上棘之間各有一輕金屬架,用尼龍束帶將金屬架固定其上,金屬架上有3個(gè)可發(fā)紅外光裝置,構(gòu)成一個(gè)剛體。為了捕獲步行時(shí)足跟著地和足趾離地時(shí)的瞬間,在每側(cè)足跟和第五跖趾關(guān)節(jié)處各安裝一可發(fā)出紅外線的裝置。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1[4]。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先讓受試者在步行儀上行走3～5min,接著步行速度從0.17m/s每間隔1～2min增加0.11m/s,至1.72m/s。步行過(guò)程中,測(cè)試受試者最舒適步行速度和最大步行速度。每個(gè)速度下的數(shù)據(jù)采集共30s,抽樣頻率為100Hz。

圖1測(cè)量步行時(shí)胸廓和骨盆運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置（略）

Fig1Experimentalsetupformeasuringthethoracicandpelvicmovementsduringwalking

1.2.3指標(biāo)胸廓和骨盆的剛體在空間的運(yùn)動(dòng)代表各自的三維運(yùn)動(dòng)。設(shè)定剛體x、y、z軸的正方向?yàn)槿梭w解剖位的前、上、左方位。通過(guò)計(jì)算xy象限上的反正切角度得出骨盆和胸廓在水平面上旋轉(zhuǎn)角度的時(shí)序。骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅度(rotationalamplitude,RA)是從各自的運(yùn)動(dòng)時(shí)序上確定每一個(gè)步周期內(nèi)最大與最小的角度差的絕對(duì)值。軀干的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序是將骨盆運(yùn)動(dòng)時(shí)序與胸廓的運(yùn)動(dòng)時(shí)序相減而生成。在每一速度下對(duì)骨盆、胸廓和軀干的所有步周期的RA進(jìn)行計(jì)算,取均值,分別確定為骨盆、胸廓和軀干的RA,并計(jì)算各自標(biāo)準(zhǔn)差。

應(yīng)用快速離散傅立葉變換計(jì)算公式計(jì)算出每個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)序的連續(xù)傅立葉相的時(shí)序。骨盆和胸廓的傅立葉相差時(shí)序是由胸廓的傅立葉相時(shí)序與骨盆的傅立葉相時(shí)序相減而產(chǎn)生。運(yùn)用圓周統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算出骨盆和胸廓運(yùn)動(dòng)的傅立葉相差(relativefourierphase,RFP)及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差。若RFP為0,表示同相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng);若RFP為180°,則表示反相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS10.0軟件,采用方差檢驗(yàn),P<0.05為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1步行速度正常孕婦的最舒適步行速度中位數(shù)1.06m/s(0.72～1.28)m/s,對(duì)照組為1.17m/s(0.83～1.50)m/s,2組比較差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.2骨盆和胸廓RA及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差骨盆RA先是隨著步行速度的增加(0.94～1.06m/s)而逐漸減小,然后隨著步行速度的增加而逐漸增加(圖2A)。孕婦組和對(duì)照組骨盆RA分別為(9.1±福建醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)2008年5月第42卷第3期吳文華等：正常孕婦步行時(shí)骨盆與胸廓水平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3.5)°和(7.7±3.2)°,其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。孕婦骨盆RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組減少(P<0.05),孕婦組和對(duì)照組的值分別為(1.3±0.4)°和(1.6±0.5)°(表1)。

圖2對(duì)照組和孕婦組在不同步行速度下各部位的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅度（略）

Fig2Rotationalamplitudesofthepelvis,thethoraxandthetrunkduringgaitatdifferentwalkingvelocitiesofthecontrolsubjectsandthehealthypregnantwomen

表1各變量的速度效應(yīng)和組別效應(yīng)（略）

Tab1Theeffectsofvelocityandgrouponthevariables(repeatedmeasuresANOVAs)

胸廓RA基本維持穩(wěn)定而變化不大直至步行速度增至0.8m/s時(shí),然后隨著步行速度的遞增而漸減少(圖2B)。經(jīng)方差檢驗(yàn),速度的效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。孕婦胸廓RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差比對(duì)照組減少(P<0.05)。孕婦組和對(duì)照組的均值分別為1.2°和1.7°,其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

軀干RA是隨著行步速度的增加而遞增的(圖2C),孕婦的軀干RA較對(duì)照組約小1°,其速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),孕婦軀干RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組小(P<0.05),孕婦組和對(duì)照組的值分別為(0.7±0.3)°和(1.0±0.4)°,其速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在最舒適的步行速度下,孕婦骨盆和軀干RA較對(duì)照組小(P<0.05)。

2.3RFP及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差

圖3對(duì)照組和孕婦組在不同步行速度下的傅立葉相差及其個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差（略）

Fig3Relativefourierphaseanditsintraindividualstandarddeviationbetweentransversepelvicandthoracicrotationsatdifferentwalkingvelocitiesofthecontrolsubjectsandthehealthypregnantwomen

2組RFP均隨著速度的增加而增加(圖3A),呈一條S形曲線,在速度為0.83,1.17m/s的區(qū)域內(nèi)最為陡峭。孕婦的RFP較對(duì)照組小7°。其步行速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義(P<0.05)。RFP的個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差與速度的關(guān)系有點(diǎn)不規(guī)則(圖3B),隨著速度的遞增而增加,直至速度到達(dá)0.94～1.17m/s;接著是一個(gè)平臺(tái)或稍有點(diǎn)下降,在最舒適的步行速度時(shí),達(dá)到最高值。孕婦的RFP的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組小(P<0.05),其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

孕婦的孕周數(shù)與RFP的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān)系數(shù)為－0.68,差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在最舒適的步行速度下,孕婦的RFP及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差均比對(duì)照組小(P<0.05)。

3討論

3.1總體上孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)正常在2組中,速度對(duì)RA、骨盆胸廓RFP及其個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差的影響相似(圖2～3),由此得出結(jié)論,孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)從總體上講是正常的。懷孕和行走本身就具有高度的相容性,從進(jìn)化學(xué)的角度而言,這并不難理解[5]。盡管如此,孕婦的最舒適的步行速度明顯的下降,RA變小,尤其是在最舒適的速度下骨盆和軀干RA的減少具有顯著性差異。他們的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差減少,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。骨盆和胸廓RFP變小,在最舒適的速度下具有顯著性差異,其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差變小,在快速行走的速度下(≥1.06m/s),這種差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。孕周數(shù)與此個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著性負(fù)相關(guān)。孕婦必須適應(yīng)懷孕的改變,比如體質(zhì)量的增加。本研究揭示在孕婦身上發(fā)生了輕微但是連貫一致的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化,這點(diǎn)與以往文獻(xiàn)報(bào)道的有所不同[12]。

3.2孕婦骨盆胸廓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的RFP孕婦選擇在低速下步行不能用節(jié)約能量的觀點(diǎn)來(lái)解釋,因?yàn)楫?dāng)步行速度低于(或高于)最舒適的速度時(shí),須消耗更多的能量[5]。盡管如此,低速行走獲得了更多時(shí)間來(lái)對(duì)微擾進(jìn)行反應(yīng)[6],這也許是孕婦由于額外的載荷或本體覺(jué)受干擾而選擇低速行走的原因,目的是為了避免出現(xiàn)快速步行時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)模式。

本研究表明,未懷孕婦女的最舒適步行速度出現(xiàn)在RFP的曲線上的平臺(tái)起始段,而孕婦最舒適步行速度則是出現(xiàn)在曲線陡坡的半山腰處,此時(shí)2組間的RFP的差值為44°。當(dāng)孕婦快速步行時(shí),RFP值較高,但其變異性很小,這提示了對(duì)孕婦而言,完成大的RFP的步態(tài)是有困難的,這種現(xiàn)象同樣發(fā)生在背著負(fù)荷的受試者、慢性下腰痛患者、妊娠相關(guān)骨盆痛產(chǎn)后的患者[4,78]。出現(xiàn)較小RFP的步態(tài)運(yùn)動(dòng)可以由許多種不同的限制性因素造成,妊娠便是其中之一。

比較骨盆、胸廓和軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差,他們的平均值分別為1.25°,1.29°和0.66°。如果骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制是相互獨(dú)立的話;而實(shí)際上,它的值小得多。因此,骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)似乎是同時(shí)受到控制的,雖然軀干的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在快速行走的協(xié)調(diào)方面不是一個(gè)“必須的變量”[9],因?yàn)檐|干的旋轉(zhuǎn)缺乏時(shí)間維。顯然,RFP是和時(shí)間變量有關(guān),它也許是快速步行時(shí)的必須變量,以確保快速行走時(shí)骨盆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)必須被胸廓的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所平衡[10]。就孕婦的步態(tài)而言,快速行走時(shí)骨盆和胸廓的慣性沖量將會(huì)增加,這也許是孕婦無(wú)法實(shí)現(xiàn)大的RFP步態(tài)運(yùn)動(dòng)的原因。

3.3孕婦步態(tài)運(yùn)動(dòng)的變異性自從Bernstein引入了“探索變異性”以來(lái),對(duì)運(yùn)動(dòng)的變異性研究漸漸興起。運(yùn)動(dòng)的變異性常常被認(rèn)為是具有功能性,才有可能有靈活性、適應(yīng)性;然而變異性會(huì)消耗能量及增加損傷的可能性,因此變異性的功能性必須看是針對(duì)何種情形而言[1114]。

一個(gè)較為奇怪的現(xiàn)象是骨盆與胸廓間的RFP的個(gè)體內(nèi)的變異的最大值在非常靠近最舒適步行速度的地方出現(xiàn)。Masani等人發(fā)現(xiàn)地面作用力的變異在最舒適步行速度時(shí)最小[15],也許在最舒適的速度下,身體重心的垂直運(yùn)動(dòng)是必須的變量,而在水平面上的骨盆和胸廓間的RFP在快速步行時(shí)則變成是必須的變量。撇開(kāi)RFP的變異性是如何發(fā)揮作用的,在懷孕期間,尤其在懷孕晚期,RFP的變異性是如何在最舒適步行速度下增加并且在快速行走時(shí)減少有待于進(jìn)一步研究。

筆者認(rèn)為,正常孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與未懷孕的婦女相似。盡管如此,2組間存在著許多細(xì)微的差別。孕婦的最舒適步行速度較對(duì)照組顯著性下降。骨盆、胸廓和軀干的RA較對(duì)照組小。他們的個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差則較對(duì)照組低。在最舒適步行速度下,骨盆和軀干的RA較對(duì)照組小。孕婦組的RFP較對(duì)照組小,在速度≥1.06m/s,個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著性減少,尤其是在懷孕晚期表現(xiàn)更為明顯。

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