动作捕捉用于验证芭蕾舞动作对脑瘫儿童的作用

下肢杠杆力臂功能障碍（Lever Arm Dysfunction,LAD）是常见的导致脑瘫儿童步态异常的原因，如髋内旋、股骨和胫骨之间的旋转畸形以及足的内外翻畸形等，且都与年龄的增长呈正相关。

图1 偏瘫儿童常见异常步态模式（来源：Rodda J, Graham HK. Classification of gait patterns in spastic hemiplegia and spastic diplegia: a basis for a management algorithm. Eur J Neurol 2001;8(suppl 5):98-108.）

研究发现，Demi Plie这种芭蕾舞中的基础热身动作，可改善正常人的髋关节最大外旋角度，减少骨盆前倾角以及改善髋与骨盆角度比的变化。

基于上述信息，本实验通过NOKOV度量动作捕捉系统观察及分析在不同的足外偏角度下（30°、60°、90°及120°）脑瘫儿童进行Demi Plie动作时下肢各关节角度及关节力矩，以期推测Demi Plie动作是否有助于改善脑瘫儿童LAD的问题，或是否加重脑瘫的LAD问题。

图2 芭蕾舞足位(蓝色圈出的为采用的第二足位)   图3 动作捕捉数据系统采集流程图   图4 Demi Plie动作采集图示   图5 虚拟坐标系建立方向（X、Y、Z三轴分别代表了下肢关节在矢状面（屈曲/伸展角度）、冠状面（内收/外展角度）、水平面（左/右旋转角度）的运动） 图6 两组儿童（脑瘫儿童组及同年龄段正常儿童组）Demi Plie 动作下踝关节X、Y、Z轴关节角度及关节力矩折线图 图7 两组儿童（脑瘫儿童组及同年龄段正常儿童组）Demi Plie 动作下膝关节X、Y、Z轴关节角度及关节力矩折线图 图8 两组儿童（脑瘫儿童组及同年龄段正常儿童组）Demi Plie 动作下髋关节X、Y、Z轴关节角度及关节力矩折线图 图9 两组儿童（脑瘫儿童组及同年龄段正常儿童组）Demi Plie 动作下骨盆在X、Y、Z轴活动度折线图  

通过对即刻数据的分析，我们可以推测得出Demi Plie动作有益于改善存在股骨内旋、胫骨内旋以及足跖屈为特点LAD问题的脑瘫儿童，但不利于存在蹲伏步态或有足外翻伴胫骨外旋LAD的脑瘫儿童。另外，需要避免在过大足外开夹角度数下进行Demi Plie 动作，因为这可能会加重脑瘫儿童的LAD，30°或60°下进行Demi Plie动作是较为安全的足外开夹角度数。

动作捕捉系统目前在脑瘫儿童的临床中常应用于基于正常儿童常模的步态分析，并且在此技术上制定出有针对性、个性化的干预方案，这对于临床的医生及治疗师来说是具有很大的指导意义的。然而随着儿童康复的不断发展，未来基于国际功能、残疾和健康分类（International Classification of Functioning,Disability, and Health，ICF）框架的综合性干预方式将受到进一步的推广，譬如芭蕾舞类的舞蹈类或其他结合社会性、娱乐性的干预方式将更加多样化，动作捕捉系统作为精确、客观的运动评估工具，在未来儿童康复领域中也将具有重要的作用。

参考文献：

1.Kedem P, Scher D M. Evaluation and management of crouch gait[J]. Current opinion in pediatrics, United States: 2016, 28(1): 55–59.

2 Blumstein G, Kay R M, Dorey F, et al. Prevalence of specific gait abnormalities in children with cerebral palsy revisited : influence of age , prior surgery , and Gross Motor Function Classification System level[J]. 2016: 79–88.

3 Coker E, McIsaac T L, Nilsen D. Motor imagery modality in expert dancers: an investigation of hip and pelvis kinematics in demi-plié and sauté[J]. Journal of dance medicine & science, 2015, 19(2): 63–69.

4 Gontijo K N S, Candotti C T, Feijó G D S, et al. Kinematic evaluation of the classical ballet step “plié”[J]. Journal of dance medicine & science ,2015, 19(2): 70–76.