智能電刺激運動機器人在胸腰段不完全性脊髓損傷患者中的應用效果

唐虹，王其紅，覃渝茜，常有軍，張遠東，楊廷彥，胡可慧

(1重慶醫科大學附屬四川省康復醫院·四川省八一康復中心，成都611135； 2遂寧市中心醫院)

智能電刺激運動機器人在胸腰段不完全性脊髓損傷患者中的應用效果

唐虹1，王其紅1，覃渝茜1，常有軍1，張遠東1，楊廷彥1，胡可慧2

(1重慶醫科大學附屬四川省康復醫院·四川省八一康復中心，成都611135； 2遂寧市中心醫院)

目的 探討智能電刺激運動機器人在胸腰段不完全性脊髓損傷(SCI)患者中的應用效果。方法 選取胸腰段不完全性SCI患者40例，將其隨機分為治療組及對照組，兩組均給予常規康復治療，治療組同時輔以智能電刺激運動機器人訓練，對照組分別在不同時間輔以功能電刺激和四肢聯動自行車訓練。于治療前、治療8周后采用Fugl-Meyer量表(FMA評分)、改良Barthel指數(MBI評分)、徒手肌力檢查對兩組下肢運動功能、日常生活活動能力(ADL)、下肢肌力進行評定。結果 治療8周后，兩組FMA評分均升高，以治療組為著(P均<0.05)；兩組MBI評分均升高(P均<0.01)，兩組間比較，P>0.05。治療后兩組下肢肌力均較治療前提高(P均<0.05)，治療組下肢近端肌力高于對照組(P均<0.05)。結論 智能電刺激運動機器人能改善胸腰段不完全性SCI患者下肢運動功能及肌力；并提高日常生活活動能力。

脊髓損傷，胸腰段；智能電刺激運動機器人；下肢運動功能；肌力

脊髓損傷(SCI)是由于外傷、先天因素和疾病等引起的脊髓結構和功能的損害，導致神經損傷平面及平面以下感覺和運動功能完全或部分喪失，使患者完全或部分喪失日常生活活動能力(ADL)和工作能力的一種嚴重的神經損傷。患者因肌肉的失神經支配可致肢體活動受限并產生一系列并發癥，常見有肌肉廢用性萎縮、骨質疏松、壓瘡、心功能降低等，這些并發癥若不及時處理，將進一步加重功能障礙和殘損程度，嚴重時甚至危及生命。功能性電刺激(FES)技術是使用電刺激的手段，精確的刺激順序和刺激強度激活癱瘓或輕癱肌肉，使SCI患者恢復一定運動功能的一種康復治療技術[1]。近年來，隨著科技的發展，臨床上開始將FES與虛擬現實活動聯合一起進行功能鍛煉，FES結合自行車運動就是其中之一，即在患者使用FES對股四頭肌、腘繩肌和踝背伸肌進行功能性電刺激的同時進行四肢聯動性自行車訓練。2015年7月～2016年5月,我們將有上述功能的智能電刺激運動機器人康復訓練設備應用在20例胸腰段不完全性SCI患者中，取得較好效果。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇SCI患者40例，按隨機數字表法分為兩組，治療組20例，男16例、女4例，年齡(42.85±7.50)歲，病程(11.15±4.40)個月；神經損傷平面按關鍵肌和關鍵點來確定，其中胸段SCI 12例，腰段SCI 8例；損傷分類采用美國SCI學會(ASIA)分類法：B級7例，C級13例。對照組20例，男15例、女5例，年齡(41.15±5.98)歲，病程(12.05±2.84)個月；其中胸段SCI 13例，腰段SCI 7例；ASIA分類法：B級7例，C級13例。兩組基線資料有可比性。

1.2 治療方法 對照組：干預措施包括：①一般物理訓練：由專業物理訓練師進行一對一康復訓練，康復治療手段以神經促進技術及運動再學習療法(包括Brunnstrom技術、Rood技術、PNF技術等)為主；肌力訓練包括癱瘓肢體訓練，腰背部肌、髂腰肌、腹肌力量增強訓練，呼吸訓練等。45 min/次，1次/d，5 d/周。②FES治療：患者在平躺安靜狀態下接受治療，肌電極片放置在下肢雙側股四頭(兩組)、腘繩肌(一組)和踝背伸肌(一組)肌腹，參數設置如下：雙向方波，持續時間250 ms，刺激節律50次/s，45 min/次，1次/d，5 d/周。③四肢聯動自行車訓練：使用NuStep公司生產的NuStep T5型四肢聯動訓練器進行四肢聯動功能訓練。具體方法如下：要求患者在訓練時穿著寬松衣服和尺寸合適的鞋；根據患者的身高依次調整好座椅距離、椅背角度、把手距離和臂桿旋轉等，確保坐姿為雙腿略彎，雙臂完全伸直。從最低強度開始，同時進行上肢和下肢的運動訓練；所有模式由電腦根據患者不同情況調整控制，45 min/次，1次/d，5 d/周。總療程8周。治療組：在一般物理訓練基礎上配以智能電刺激運動機器人訓練，功能性電刺激器使用Pals Platinum TM, Axelgaard manufacturing CO, Ltd公司生產的低頻電刺激儀，型號：Fallbrook, CA 92028。電極片擺放位置、參數設置與對照組患者低頻脈沖電刺激位置和組數一致；四肢聯合運動訓練與對照組訓練準備和參數設置均保持一致。45 min/次，1次/d，5 d/周，總療程8周。

1.3 療效評價標準 在治療前及治療8周由2名專業康復評定師對同一例患者進行評定。應用簡化Fugl-Meyer運動量表(FMA)評定患者下肢運動功能，量表總分34分，分值越高表示患者下肢運動功能越好；采用改良Barthel指數(MBI)[2]評定ADL能力；使用徒手肌力檢查法[3]評定患者股四頭肌、臀大肌、腘繩肌、脛前肌、踝背伸肌肌力，并根據0～5級肌力換算成0～5分；。

2 結果

2.1 兩組治療前后FMA評分、MBI評分比較 治療組、對照組治療前FMA評分分別為(7.65±1.31)、(7.95±1.00)分，MBI評分分別為(29.4±7.13)、(31.65±7.74)；治療后FMA評分分別為(15.2±4.06)、(13.15±1.93)分，MBI評分分別為(61.70±6.21)、(62.60±7.04)分。治療前兩組兩指標比較，P均>0.05。治療8周后，兩組FMA評分均升高，以治療組為著(P均<0.05)；兩組MBI評分均升高(P均<0.01)，兩組間比較，P>0.05。

2.2 兩組治療前后下肢肌力評分比較 見表1。

表1 兩組治療前后下肢肌力評分比較(分，±s)

注：與同組治療前比較，*P<0.05；與對照組治療后比較，&P<0.05。

3 討論

SCI是一種嚴重的致殘性損傷，患者通常遺留四肢癱或截癱，嚴重影響生活能力和工作能力，給社會和家庭造成嚴重的經濟負擔；因此通過積極有效的康復訓練不但可以改善患者的軀體功能，減輕殘障，而且可以通過提高其日常生活自理能力，改善生存質量。既往研究證實，功能性電刺激配合腳踏車訓練可以提高SCI患者肌肉強度和耐力，改善心肺功能[4]。本研究結果也表明，無論是常規康復治療輔以分開進行的功能性電刺激和四肢聯動自行車訓練，還是輔以功能性電刺激與四肢聯動自行車同時進行的訓練，都能改善SCI患者下肢運動功能、肌力和ADL能力。

功能性智能電刺激運動機器人是將FES與虛擬現實活動結合一起進行的功能鍛煉，FES結合四肢聯動自行車訓練就是其中一種，其對SCI患者下肢運動功能產生正性作用的機制目前考慮主要有以下幾個方面：①SCI發生后，損傷節段以下肌肉會發生一系列變化，包括神經活動減少、骨骼肌萎縮、肌肉截面積縮小、肌肉質量下降、運動終板減少甚至消失等[5，6]。FES能夠逆轉長期SCI后肌肉組織的變化，恢復肌肉的結構、質量和力學特點，促進肌肉泵的活動，從而恢復或重建SCI患者下肢的運動功能[7，8]。已有研究證實，四肢聯動訓練在改善腦卒中患者軀干控制能力、平衡功能、步行能力以及ADL方面療效顯著[9～11]；同時該儀器可以根據患者的情況，靈活地控制雙下肢的速度、頻率以及阻力，從而改善其下肢肌肉系統的靈活性、骨骼肌系統的強度，恢復下肢的運動功能[12]。②FES結合四肢聯動自行車訓練可以增強肌肉的抗疲勞性。這種抗疲勞性的提高與肌肉氧化酶和葡萄糖酵解酶活性提高有關，也可能是由于肌纖維的結構發生了改變。③FES結合四肢聯動自行車訓練可使患者的心血管功能、骨密度、肌圍度都有提高，而且還可提高機體新陳代謝水平、加強局部血液循壞，增加特殊新陳代謝酶數量，增強胰島素、腎上腺素、生長激素的分泌。

在本研究中，FES結合四肢聯動自行車訓練在訓練形式、內容，治療強度、次數和時間上都比傳統的FES和四肢聯動自行車訓練有了一定程度的改進并進行了量化處理，儀器本身可以根據患者自身肌力情況進行循序漸進的訓練，智能化的調整訓練刺激方式和訓練強度。這種訓練可以提高下肢靈活性，保持并改善下肢的關節活動能力，增加下肢穩定性和協調性，治療前后FMA評分差異有統計學意義，且治療組更優于對照組，可以充分說明其有效性。FES的刺激還可以增加患者本體感覺的輸入，也能提高患者下肢肢體運動功能的恢復。觀察組中下肢近端肌力的改善情況好于對照組，說明在常規康復治療基礎上輔以智能電刺激運動機器人能有效提高SCI患者的肌力和活動能力，但是兩組患者下肢遠端肌力改善作用有限，其可能原因是否與患者損傷平面和損傷程度不同，機體遠端恢復能力較近端更差有關還需進一步研究。另外，本研究中，MBI評分在治療后組間比較差異無統計學意義，其可能原因主要是訓練主要關注下肢肌力，主要體現在轉移、行走等下肢功能，MBI在這些方面評價比較粗略，不能反映治療后的細微差別。

總之，智能電刺激運動機器人訓練對癱瘓肢體的功能恢復有積極的正向作用。但本研究中四肢聯動自行車訓練的模式是根據患者不同情況進行的參數調整，患者在治療中可根據自身情況選擇主動模式和被動模式，這種主動和被動訓練之間是否存在差異并未做進一步分析。在以后的研究中，對FES結合四肢聯動自行車訓練的最佳參數以及不同參數對功能恢復是否不同等方面將做進一步深入的研究。

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四川省衛生廳科研基金資助項目(130494)。

胡可慧(E-mail：123081617@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.29.019

R741

B

1002-266X(2017)29-0057-03

2016-12-06)