下肢康復機器人訓練對首發腦梗死偏癱患者P300的影響

趙雅寧 張盼 郝正瑋 馬素慧 陳長香 李建民

腦梗死后下肢肢體運動功能障礙是患者主要的殘疾病癥，此外患者尚遺有執行功能障礙，表現為知覺、注意力、學習記憶、思維及判斷等能力異常，影響患者肢體功能恢復［1，2］。臨床上大多腦梗死偏癱患者經過早期康復訓練，其平衡和運動功能均能得到一定的改善，但訓練過程中難以將步行中的負重、邁步、平衡三要素有機的結合，患者容易形成異常步態［3］。下肢康復機器人訓練最大的特點是可結合患者實際情況調整步態的3個基本成分，受到臨床廣泛關注［4］。研究顯示運動與個體認知能力關系密切，系統的康復訓練對患者認知功能的恢復有一定影響［5］。事件相關電位(event related poten，ERP)P300是反映受試者認知功能最有價值的電生理指標，可反映個體綜合腦功能狀態［6］。本研究結合ERP P300的變化，探討下肢康復機器人訓練對腦梗死偏癱患者的康復效果，以提供康復機器人步行訓練的腦功能基礎，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2011年5月至2012至年11月河北聯合大學附屬醫院神經內科住院患者中(恢復早期)缺血性腦卒中患者60例，隨機分為對照組和機器人組，每組30例。2組患者年齡、性別比、偏癱側、病程、MMSE和NIHSS評分等方面差異無統計學意義(P＞0.05)，具有可比性。見表1。

表1 2組患者一般資料n=30，±s

表1 2組患者一般資料n=30，±s

組別 平均年齡(歲)性別(例，男/女)偏癱側(例，左/右)發病時間(d)MMSE評分(分)NIHSS評分(分)機器人組57 ±9 13/17 12/18 30 ±6 16.4±2.7 12.8 ±1.4對照組58 ±8 14/16 14/16 28 ±6 17.4±3.1 12.4 ±1.7

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準:①診斷符合1995年第四屆腦血管病學術會議制定的《各類腦血管疾病診斷要點》中腦梗死的診斷標準［6］、經頭顱CT或者MRI檢查確診、梗死部位為單側基底節區(可以有左右之分);②年齡30～70歲、首次發病，病程在1個月內、生命體征平穩、無其它神經系統疾病、意識清楚、能聽從指令并配合康復;③在服用降壓藥的情況下血壓維持在140/90 mm Hg;④一側肢體偏癱;⑤簡短精神狀態量表有輕度認知功能障礙者(MMSE總分13～24);⑥無嚴重的心臟病史及其他神經系統疾病;⑦美國國立衛生研究院腦卒中量表(national institutes of health stroke scale，NIHSS)評分＜15分;⑧均簽署知情同意書。

1.2.2 排除標準:①患有其他影響步行能力的神經肌肉和骨關節疾病，患有嚴重的急慢性心瓣膜病，心肌病及其他器質心臟病;②患者不愿意參加試驗者，腦出血和顱腦外傷造成的偏癱者;③精神癥狀、聽力障礙、理解障礙者;④近期心絞痛頻繁發作及不穩定型心絞痛。⑤精神障礙史陽性、色盲、色弱者或嚴重視力或(和)聽力障礙者;不能理解或完成測試者。

1.3 治療方法

1.3.1 對照組:根據患者下肢功能進展情況給予采用功能性電刺激、Bobath技術、神經肌肉本體促進技術、運動再學習等常規治療方法，每周訓練3次，每次30 min，連續訓練8周。

1.3.2 機器人組:采用瑞士Hocoma公司和瑞士蘇黎世Balgrist大學附屬醫院脊髓損傷中心開發的Lokomat系統5.0版進行訓練，訓練前，依據患者腿部的長度，調節綁帶的尺寸和機器人裝置。調節初始重量為患者體重的60%，調節系數范圍為0.2～0.7，調節初始引導力為30%;根據患者的恢復情況逐步降低重量和增加跑步臺的速度，調節步速為1.5～1.7 km/h。每個步行訓練周期為30 min，每周訓練3次，每次30 min，連續訓練8周。

1.4 評價方法

1.4.1 Fugl-Meyer下肢運動功能評定:Fugl-Meyer運動功能評測是在Brunnstrom分級基礎上的更加細化的評定量表，包括肌張力、聯合反應、共同運動、分離運動在內的異常模式。具體評價方法:Fugl-Meyer評定法包括肢體運動、平衡、感覺、關節活動度及疼痛五項，共113項，總分226分，其中肢體運動包括上肢66分，下肢34分，值越高，運動功能越好為0～34分，值越高，動功能越好。本研究應用Fugl-Meyer下肢運動功能評定部分。

1.4.2 Berg平衡量表:包括14個項目，每個項目的評分由0～4分，0分代表無法完成動作，4分代表可正常完成動作。評分的標準根據在限定的時間或距離內完成動作的能力，最高總分為56分，分數越高，表示平衡能力越好。評估方式為評價者要求并觀察患者做出包括坐到站、無支撐站立、無支撐坐位、站到坐、轉移、閉眼站立、并腳站立、手臂前伸、彎腰抬物、轉頭向后看、原地轉圈、雙腳交替踏凳、前后腳直線站立和單腿站立共14個項目的活動，分別定義為Bl、B2、B3……B14。

1.4.3 ERP測定:事件相關電位檢測均在河北聯合大學附屬醫院肌電圖室完成。室溫28～32℃。首先向被試者說明檢查目的，要求全身放松，注意力集中、閉目。試驗進行預測試，待其完全掌握測試要求后開始正式測試。測試時采用Medtronic Keypoint.Net肌電誘發電位儀，按照10～20國際腦電電極系統，將錄電極置于C1、C2兩點，參考電極置于右耳垂(A2)，前額(FPz)接地，電極間阻抗＜5 kΩ。試驗以純音“聽覺非靶刺激序列”刺激被試者雙耳，聲強110 dB，刺頻率0.3～1 Hz，刺激波寬50 ms。靶刺激為高頻音，出現概率為25%;非靶刺激為低頻短音，出現率為75%，兩者分別進行疊加平均，靶刺激疊加200次。要求被試者對靶刺激默數。分析時間800 ms，靈敏度50 μV/D。分析指標ERP的 N100、N200、P200、P300成分的潛伏期和P300波的波幅。實驗時均統一指導語和檢驗參數，固定操作人員完成。

1.5 統計學分析 應用SPSS 13.0統計軟件，計量資料以±s表示，采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組下肢運動功能及平衡功能參數比較 治療前2組Fugl-Meyer下肢運動功能評分、Berg平衡功能評分差異無統計學意義(P＞0.05);治療后8周，2組Fugl-Meyer運動功評分、Berg平衡功能評分治療前比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05)，且機器人組治療后Fugl-Meyer運動功評分、Berg平衡功能評分優于對照組治療后(P＜0.05)。見表2。

表2 2組Fugl-Meyer運動功能評分、Berg平衡功能評分比較n=30，分，±s

表2 2組Fugl-Meyer運動功能評分、Berg平衡功能評分比較n=30，分，±s

注:與治療前比較，*P ＜0.05;與對照組比較，#P ＜0.05

組別 Fugl-Meyer運動功評分治療前 治療后Berg 平衡功能評分治療前 治療后機器人組 13.6 ±2.3 29.5 ±3.2*# 19.8 ±1.7 42.1 ±11.0*#對照組 14.6 ±2.8 23.6 ±3.1* 19.5 ±1.9 37.1 ±6.6*

2.2 2 組 ERP 成分 N100、N200、P200、P300 的潛伏期和P300波的波幅比較 治療前2組ERP成分N100、N200、P200、P300的潛伏期和 P300波的波幅比較，差異無統計學意義(P＞0.05);2組N200、P300的潛伏期縮短與治療前比較，差異有統計學意義(P＜0.05)，P300波幅有所增高，與治療前比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05);治療后8周，2組 N200、P300的潛伏期縮短與治療前比較，差異有統計學意義(P＜0.05)，P300波幅增高，差異均有統計學意義(P＜0.05)，且機器人組治療后P300的潛伏期和波幅變化均優于對照組治療后(P＜0.05)。見表3。

表3 2組ERP成分N100、N200、P200、P300的潛伏期和P300波波幅比較n=30，±s

表3 2組ERP成分N100、N200、P200、P300的潛伏期和P300波波幅比較n=30，±s

注:與治療前比較，*P ＜0.05;與對照組比較，#P ＜0.05

組別 N100潛伏期 N200潛伏期 P200潛伏期 P300潛伏期 P300波幅機器人組治療前 98±13 299±41 227±27 402±44 6.4±3.3治療后 95±12 227±31*# 165±28*# 329±25*# 9.5±2.7*#對照組治療前 99±14 302±43 231±29 404±45 6.4±3.5治療后 97±14 258±30* 188±30* 364±26*7.0 ±3.2

3 討論

本研究發現機器人下肢康復訓練對腦卒中患者下肢運動、平衡功能起到很好的改善作用。腦卒中造成步行功能異常的病理基礎是上運動神經元受損，引起運動模式異常，表現為肢體肌張力增高，肌群間協調紊亂，出現聯合反應、共同運動和緊張性反射等脊髓水平的運動形式，從而出現肢體運動功能障礙［7］。臨床上卒中患者經過系統手法的康復訓練，偏癱患者下肢功能得到一定恢復［8］。本研究在傳統手法康復的基礎上，應用Lokomat步態康復訓練機器人進行康復干預，訓練時結合患者實際病情調節承重、步幅和平衡;此種生理步態模式行走訓練可抑制下肢肌張力的增高、促使肌肉產生和諧的肌肉收縮時相、增加患者足夠的承重能力和耐力、促進步行中動能和位能的轉換;且Lokomat的步態矯正器系統可并不斷修正和調節患者步行步行運動時關節活動度、偏移范圍等參數，使運動指數更加準確，促進神經的協同運動，從而下肢功能得到較好的恢復［9］。

ERP是一種較客觀反映大腦高級功能的腦電生理檢測技術，其“內源性成分”P300不受物理刺激的特性影響，可綜合反映大腦對信息的處理能力;P300改變與大腦的神經電生理活動改變密切相關。研究顯示腦卒中患者P300潛伏期延長、波幅減低，說明腦卒中患者大腦對外部刺激進行分類、編碼、識別的處理速度障礙以及大腦對信息加工時有效資源動員的程度降低。文獻報道運動可改善個體大腦對聽視覺信息的加工處理能力，神經誘發電位發生相應變化，但不同運動方式和運動強度對事件誘發電位P300的報道［10］結果并不一致。目前，在腦血管病康復過程中也有學者初步觀察了治療前后P300的變化，劉玲玉等［5］發現早期手法干預腦卒中肩手綜合征患者2個月后，聽覺P300的潛伏期明顯縮短，波幅明顯增高。也有研究顯示，卒中后偏癱患者手法治療前后1個月患者視覺P300發生變化［11］。本研究發現傳統康復訓練組自身前后比較時，P300的潛伏期明顯縮短，波幅雖增高但差異變化不顯著;而機器人組P300的潛伏期明顯縮短，波幅顯著增高;且與傳統康復訓練組比較時，差異亦有統計學意義。研究顯示早期康復訓練可通過感覺輸入刺激及反復強化學習等信息的輸入，促進潛伏通路及休眠突觸的活化，使非損傷區發生功能重組和損傷區功能環路重建;誘導突觸的可塑性變化，形成新的突觸，這些可增加突觸電位的總和，影響整個腦的場電位P300發生變化［12］，因而2組患者P300波電位均發生相應改善。本研究中Lokomat機器人利用仿生外骨骼機械腿，在患者完整的外骨骼式結構的帶動下以預設的運動模式進行訓練，患者的雙腿在跑步臺上不斷的重復性的運動，使皮質信號不斷擴大［13］;研究發現步行訓練與參與可強化神經再生環境的允許作用，促進BDNF等神經生長因子表達［14］，這可能是機器人干預組P300電位變化較對照組顯著的原因。本研究中對照組P300波波幅變化不明顯，可能與康復時間有關，研究顯示訓練的時間和機能均會影響神經可塑性的變化［15］。研究顯示P300潛伏期與個體思維操作密切［16］，傳統康復訓練中，以治療師的手法為主，整個治療過程患者處于被動配合位置，患者依賴性強，不利于患者注意力的集中;Lokomat訓練系統具有信息反饋功能，患者訓練同時了解自身訓練的效果和不足，提高患者訓練的興趣和動力，患者在治療過程中主動思考并主動尋求改進措施，使患者思維反應能力提高，可能也是機器人組P300波潛伏期和波幅進一步變化的原因之一。

綜上所述，本研究發現在傳統康復治療基礎上給予機器人步行康復訓練，反映大腦綜合認知水平的P300潛伏期、波幅發生明顯變化，不僅進一步肯定機器人下肢康復訓練對腦卒中偏癱患者的治療作用;也說明早期機器人步行訓練對大腦可塑性的影響。

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