正常孕婦步行時(shí)骨盆與胸廓水平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

1、正常孕婦步行時(shí)骨盆與胸廓水平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)    【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>

2、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1.06 m/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:  Objective  To investigate the effects of pregnancy on the coordination of transverse pelvic and thoracic rotations during gait. 

3、 Methods  Gait of healthy pregnant women and nulligravidae was studied during treadmill walking at predetermined velocities.  Comfortable walking velocity, amplitudes of pelvic and thoracic rotations, and their coordination were compared between the two groups.  Results  Comforta

4、ble walking velocity was significantly reduced.  The rotational amplitudes of pelvis and thorax were somewhat reduced, with significantly smaller intra?individual standard deviations.  Also pelvis?thorax Relative Fourier Phase was a little smaller; its intra?individual standard deviation w

5、as significantly reduced at velocities 1.06 m/s.  Conclusion  The general pattern of gait kinematics in pregnant women is very similar to that of nulligravidae.  Pregnant women experienced difficulties in realizing the harder anti?phase pelvis?thorax coordination that was required at

6、higher walking velocities.    KEY WORDS:  pregnant women; 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)

7、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2045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(2236歲),體質(zhì)量中位數(shù)75 kg (4595 kg

8、),身高中位數(shù)172 cm(157190 cm);孕婦組12例,年齡中位數(shù)32歲(3038歲),體質(zhì)量中位數(shù)76.5 kg(67.589 kg),身高中位數(shù)172 cm(162180 cm)。1.2  方法1.2.1  儀器  步行儀(Biostar Giant,荷蘭Almere Biometrico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

9、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)裝置見圖14。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先讓受試者在步行儀上行走35 min,接著步行速度從0.17 m/s每間隔12 min增加0.11 m/s,至1.72 m/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30 s,抽樣頻率為100 Hz。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）Fig 1  Experimental setup for measur

10、ing the thoracic and pelvic movements during walking1.2.3  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(rotational amplitude,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

11、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(relative fourier phase,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SPSS 10.0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

12、速度  正常孕婦的最舒適步行速度中位數(shù)1.06 m/s(0.721.28 )m/s,對(duì)照組為1.17 m/s(0.831.50)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(0.941.06 m/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)

13、6;,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）Fig 2  Rotational amplitudes of the pelvis, the thorax and the trunk during gait at different walking velocities of the control subjects and

14、the healthy pregnant women表1  各變量的速度效應(yīng)和組別效應(yīng)（略）Tab 1  The effects of velocity and group on the variables(repeated measures ANOVAs)胸廓RA基本維持穩(wěn)定而變化不大直至步行速度增至0.8 m/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

15、(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)。2.3  RFP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

16、標(biāo)準(zhǔn)差（略）Fig 3  Relative fourier phase and its intra?individual standard deviation between transverse pelvic and thoracic rotations at different walking velocities of the control subjects and the healthy pregnant women 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0.83,1.17 m/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

17、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)0.941.17 m/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

18、的步態(tài)運(yùn)動(dòng)正常  在2組中,速度對(duì)RA、骨盆?殘乩?RFP及其個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差的影響相似(圖23),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(1.06 m/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

19、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?殘乩?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RF

20、P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

21、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?？焖傩凶邥r(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。 &#

22、160;  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

23、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1.06 m/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?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】  1 Foti T,Davids J R,Bagley A. A biomechanical analysis of gait during pregnancyJ. J Bone Joint Surg Am, 2000,82(5):625?632.2 Nagy L E,King J C. Energy expenditure of

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