本报告所依据的文献是一项单一的原创性研究（original research），题为《Partial weight-bearing gait using conventional assistive devices》（使用常规辅助器械进行部分负重步态），作者为James W. Youdas、Brian J. Kotajarvi、Denny J. Padgett及Kenton R. Kaufman，研究机构为Mayo Clinic（梅奥诊所）的物理医学与康复系（Department of Physical Medicine and Rehabilitation）及运动分析实验室（Motion Analysis Laboratory）。该文发表于 *Archives of Physical Medicine and Rehabilitation*（《物理医学与康复档案》）2005年3月第86卷第394至398页。
本研究属于物理医学与康复（physical medicine and rehabilitation）、步态生物力学（gait biomechanics）及康复工程交叉领域。下肢损伤或手术后的患者常被要求使用步行辅助器械，部分负重（partial weight-bearing, PWB）步态的准确执行对康复过程至关重要。然而，既往研究表明，PWB并不容易执行。临床中常用的训练策略有两种：一是治疗师将手置于患肢足下估计负重；二是让患者站立并将患肢置于家用体重秤（bathroom scale）上，通过观察读数达到目标负重。但既往在静态姿势下进行的力测量研究显示，目标负荷与实际负荷之间存在较大变异性；动态步态中的表现可能更加不稳定。
Warren和Lehmann的研究曾指出，受试者在训练中虽能达到标准负荷，但一到两天后表现显著下降，因而认为临床上难以精确规定患者的负荷限制。Li等人则报告，健康受试者在用腋拐（axillary crutches）进行三点步态时，以50%体重为目标负重时表现最为一致。基于上述背景，本研究旨在描述健康受试者在自我选择速度下使用腋拐、前臂拐（forearm crutches）和轮式助行器（wheeled walker）时，尝试将右下肢（right lower extremity）负重维持在50%体重的情况下，双侧下肢的峰值垂直地面反作用力（peak vertical ground reaction force）特征。尽管单点手杖（single-point cane）在临床上并不推荐用于PWB步态，但研究者仍将其纳入以考察其卸载能力。研究假设为：经过短暂训练后，受试者使用轮式助行器能最稳定地将右下肢负重降至50%体重，而使用腋拐、前臂拐及单点手杖时的成功率较低。
本研究设计为病例系列（case series），实验地点为运动分析实验室。研究对象为10名健康受试者，其中5名男性、5名女性，平均年龄24.3±6.0岁，体重70.5±9.7kg，身高169.4±10.1cm。受试者均无下肢手术史，对行走辅助器械仅有极少量使用经验（定义为既往连续使用辅助器械不超过1周）。所有受试者均接受了上肢肌力筛查，包括肩胛下压肌群、肘伸肌群、腕屈伸肌群及指屈肌群，仅肌力达到正常（5级）或良好（4级）者被纳入研究。
实验设备包括一套10摄像头视频运动分析系统（motion analysis system）、两块AMTI力台（forceplates）和两块Kistler力台，采样频率为600Hz。力台数据与运动测量系统时间同步，以确定步态事件。正式数据采集前两天，由物理治疗师根据既定指南为每位受试者调整辅助器械高度。训练时，受试者直立，右足置于浴室秤上，左足置于与秤等高的木块上。在仅以右下肢承重的情况下，受试者逐渐将体重转移到辅助器械上，同时观察秤的读数，直至达到约50%体重。随后移除视觉反馈，受试者在辅助器械条件下练习相应步态约15分钟。此过程分别对每种器械进行。
腋拐和前臂拐采用三点迈越步态（3-point walk-through gait pattern），轮式助行器为持续推进式无停顿步态，单点手杖则握于左手并与右下肢同时向前迈出，要求右足跟与杖尖同时触地。正式测试日，首先采集正常无辅助行走数据，随后随机测试四种辅助器械条件，以减少学习效应。受试者在25m走道上行走，每种条件采集5次试验并取平均值。
数据分析时，采用重复测量方差分析（repeated-measures ANOVA）比较不同行走条件之间及左右侧之间的时空参数差异，显著性水平设为0.05。Newman-Keuls事后检验用于条件间比较，配对t检验（paired t test）经Bonferroni校正（p<0.01）用于比较左右侧步长及站立相百分比。垂直地面反作用力按体重标准化，同样采用重复测量ANOVA和事后检验进行比较。
时空参数方面（表1），与无辅助行走相比，受试者使用辅助器械时的步幅长度（stride length）、步行速度（walking speed）和步频（cadence）均显著减小。平均步宽（step width）在无辅助行走和单点手杖条件下相同，而使用腋拐、前臂拐和轮式助行器时步宽减小（差异1–1.5cm，无临床意义）。右侧步长在四种辅助器械条件下均显著短于无辅助行走；左侧步长在使用腋拐、单点手杖和轮式助行器时也显著缩短，但前臂拐条件下左侧步长显著大于右侧。站立相时间百分比方面，辅助器械条件下左侧均显著大于右侧；右侧站立相在腋拐和前臂拐条件下均短于无辅助行走，但在单点手杖和轮式助行器条件下与无辅助行走相当。
垂直地面反作用力结果（图1、图2）显示，每种辅助器械均显著降低了右侧肢体与左侧肢体相比的峰值垂直地面反作用力。具体而言，腋拐条件下右侧平均峰值垂直地面反作用力为体重的50%，前臂拐为56%，轮式助行器为64%，单点手杖为76%。左侧肢体在腋拐、前臂拐和单点手杖条件下的平均峰值负荷接近正常行走，为体重的108%～109%，而轮式助行器条件下左侧峰值仅为体重的85%，显著低于其他条件。正常步态中典型的双峰-谷形垂直地面反作用力曲线（图2a）在右侧肢体使用腋拐、前臂拐和单点手杖时消失，而左侧肢体仍保持该双峰形态（图2b–d）。在轮式助行器条件下，双侧肢体均未呈现典型双峰-谷形态（图2e）。上述结果说明，腋拐和前臂拐能较好地实现右侧50% PWB目标，且基本不影响左侧正常负重；轮式助行器则同时卸载了双侧下肢，可能是因为受试者通过上肢持续承重所致。
本研究的结论是：健康受试者在使用家用浴室秤进行短暂训练后，能够以腋拐在水平地面自我选择速度行走时实现右下肢50%体重这一目标负荷；前臂拐的表现几乎同样成功，平均峰值垂直地面反作用力为体重的56%。然而，轮式助行器的表现不如预期，右下肢平均峰值负荷达体重的64%，超出目标。单点手杖条件下右下肢平均峰值负荷进一步升高至体重的76%。此外，受试者在使用腋拐、前臂拐或单点手杖时，左侧下肢的峰值负荷为体重的108%～109%，接近正常步态水平；而在轮式助行器条件下，左侧负荷仅为体重的85%。
本研究的科学价值在于首次系统描述了四种常规辅助器械在PWB步态中的双侧垂直地面反作用力特征，并发现腋拐和前臂拐在准确卸载目标肢体的同时能够维持对侧肢体的正常负重模式，这一现象在既往文献中未见报道。应用价值方面，研究提示临床医生在指导患者进行50% PWB时，腋拐和前臂拐可能是比轮式助行器更有效的选择；同时，简单的浴室秤训练方法即可在短期内使健康受试者掌握目标负重感觉，这为临床康复训练提供了低成本、易实施的依据。
本研究的亮点包括：其一，首次证明健康受试者经浴室秤训练后，使用腋拐能够准确实现50% PWB目标，且对侧下肢维持正常峰值负荷（体重108%），这与既往文献中认为难以达到精确PWB的观点形成对比。其二，直接比较了腋拐、前臂拐、轮式助行器和单点手杖四类器械的双侧动力学差异，揭示了轮式助行器在卸载目标肢体时同时降低对侧肢体负荷的现象。其三，研究采用了力台结合运动分析系统的动态步态测量方法，克服了既往静态姿势测量的局限。
本研究作者也明确指出其局限性：健康年轻受试者的表现不一定能推广至伴疼痛、上肢肌力减弱或平衡障碍的患者群体，例如近期行全髋或全膝关节置换术的患者。因此，未来研究应关注长期使用辅助器械的患者群体，并探索其他目标负荷（如25%、75%体重）下的表现。