吸氣肌訓練聯合rTMS改善脊髓損傷患者肌肉和步行功能的效果觀察

黃俊杰 王坤善 侯鐵東

【摘要】 目的：探討吸氣肌訓練聯合重復經顱磁刺激（rTMS）改善脊髓損傷（SCI）患者肌肉和步行功能的效果。方法：選取2017年1月-2019年1月本院收治的SCI患者80例。按照隨機數字表法將其分為觀察組和對照組，各40例。對照組接受常規康復訓練，觀察組在對照組基礎上進行吸氣肌訓練聯合rTMS，均治療4周。比較兩組呼吸功能（MIP、PIF值）、ASIA評分、6 min步行距離、10 m步行時間、肌力分級情況。結果：治療2、4周，觀察組MIP和PIF值均大于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）;治療4周，觀察組ASIA運動、粗觸覺、針刺覺評分均高于對照組（P<0.05）;治療4周，觀察組6 min步行距離長于對照組、10 m步行時間少于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）;治療4周后，兩組肌力分級均較治療前明顯提高，且觀察組肌力分級提高程度高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。結論：SCI患者進行吸氣肌訓練聯合rTMS，能改善患者的呼吸功能和神經功能，進而提高患者肌力和步行能力，是一種有效的康復手段。

【關鍵詞】 脊髓損傷 吸氣肌訓練 重復經顱磁刺激 肌力 步行 康復

[Abstract] Objective： To explore the effect of inspiratory muscle training combined with repetitive transcranial magnetic stimulation （rTMS） on muscle and walking function in patients with spinal cord injury （SCI）. Method： A total of 80 SCI patients in our hospital from January 2017 to January 2019 were selected. According to the method of random number table， they were divided into observation group and control group， 40 cases in each group. The control group received routine rehabilitation training， and the observation group received inspiratory muscle training combined with rTMS on the basis of the control group， both groups were treated for 4 weeks. The respiratory function （MIP， PIF）， ASIA score， 6-min walking distance， 10-m walking time and muscle strength grade were compared between the two groups. Result： After 2 and 4 weeks of treatment， the values of MIP and PIF in the observation group were higher than those in the control group， the difference were statistically significant （P<0.05）. After 4 weeks of treatment， the ASIA score of movement， rough touch and acupuncture sense in the observation group were higher than those in the control group （P<0.05）. After 4 weeks of treatment， the 6-min walking distance of the observation group was longer than that of the control group， and the 10-m walking time of the observation group was shorter than that of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. After 4 weeks of treatment， the muscle strength grade of the two groups were significantly higher than those of before treatment， and the improvement of muscle strength grade in the observation group was higher than that in the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. Conclusion： The inspiratory muscle training combined with rTMS can improve the respiratory function and nerve function of SCI patients， and then improve their muscle strength and walking ability， which is an effective rehabilitation method.

近年來脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）的患病率不斷上升，有研究報道全球SCI發病率為0.038%～0.190%[1]，我國SCI發病率約為0.067%[2]。其致傷原因分為兩種，外傷性常見于交通事故、運動創傷等造成[3];非外傷性多為脊髓炎、脊髓腫瘤等[4-5]。SCI往往會出現損傷節段以下肢體感覺和運動功能障礙，造成患者呼吸障礙、肌肉痙攣、肌力下降，使患者遺留嚴重的殘疾，其致殘率高達70%以上[6]，給患者帶來生理和精神上的巨大痛苦。SCI經早期專科治療后，需要進行漫長的康復訓練恢復，以提高患者行走能力和生活自理能力，進一步改善生活質量。多項研究表示，損傷平面在T12節段以上的SCI患者通常會出現呼吸肌部分功能喪失，損傷平面越高越可造成患者肋間肌無力、肺活量下降、咳嗽減弱、痰液潴留等，嚴重影響患者呼吸功能[7-8]。此外，SCI患者肺部感染等呼吸系統并發癥的發生率明顯升高[9-10]。既往呼吸功能訓練多采取常規抗阻吸氣訓練，多適用于COPD患者，對SCI患者而言訓練負荷不穩定[11]。Power Breathe呼吸訓練器為新型改良版負荷訓練器，與Breathe Link呼吸訓練軟件配合使用可實現負荷自動調整，根據患者的吸氣肌強度維持最佳的呼吸訓練阻力。近年來重復經顱磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）在SCI的康復治療中效果較好，通過刺激脊髓和外周神經，發揮脊髓殘余神經功能來改善患者運動能力[12]。本文選取本院不完全性SCI患者應用吸氣肌訓練聯合rTMS進行康復治療，進一步探討其應用效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年1月-2019年1月本院收治的SCI患者80例。納入標準：符合SCI的診斷標準[13];不完全性SCI，美國脊髓損傷協會（american spinal injury association，ASIA）損傷分級為C、D級[14]，存有部分感覺和肌肉功能;損傷平面在T5～T12節段;病程3～12個月內，生命體征穩定，意識清楚。排除標準：BMI>27 kg/m2的肥胖患者;合并嚴重心血管慢病疾病;合并肌營養不良、共濟失調、周期性麻痹、癲癇等神經系統疾病;合并呼吸系統疾病;氣管切開、氣管插管者;患有認知障礙、精神病史;治療依從性不佳、退出研究者。按照隨機數字表法將其分為觀察組和對照組，各40例。患者及家屬均對本研究知情并同意，且本研究已經院倫理委員會審核批準。

1.2 方法 （1）對照組接受常規康復訓練。1次/d，每周5天，持續4周。訓練內容如下，①呼吸訓練：進行主動呼吸訓練、上肢上舉呼吸訓練以及叩擊排痰訓練;②關節活動度訓練：從近段到遠端活動全身關節，做最大活動范圍的運動;③坐位訓練、坐位平衡訓練：上肢擺動支撐訓練，為坐位下進食、穿脫衣服等活動做準備;④支撐減壓和移動訓練：增強雙上肢支撐力量，提高移動能力;⑤站立訓練，過渡至平行杠內訓練;⑥步行訓練：擺至步訓練（指導患者平衡站姿，雙拐前置，通過伸肘、壓低和伸展肩胛骨、低頭來提起骨盆和雙腿，雙腿擺至而不擺過雙拐，拐杖迅速前置獲得穩定性）、四點步行訓練（指導患者按照左拐-右足-右拐-左足的方式前行，每次只移動一點）;⑦增強肌力訓練：進行肌肉電刺激訓練、抗重力訓練、抗阻力訓練。（2）觀察組在對照組基礎上進行吸氣肌訓練聯合rTMS。1次/d，每周5天，持續4周。①吸氣肌訓練：使用Power Breathe K5呼吸訓練儀（江蘇天瑞醫療器械有限公司），事先在筆記本電腦上安裝好Breathe Link呼吸訓練軟件，見圖1。用USB連接線將呼吸訓練儀與電腦連接，指導患者正位、直立，將咬嘴放入口中，盡力吸氣，進行吸氣測試。評估患者的吸氣體積、流速、功率、壓力、肌力指數和吸氣流速峰值，制定個體化的吸氣肌訓練計劃。指導患者快吸慢呼的呼吸技巧，先將肺內氣體盡量全部呼出，然后迅速有力的吸氣，一次吸氣持續2～3 s，擴張胸廓，然后再緩慢地將氣體全部呼出，平靜呼出3～4 s。開始訓練時，呼吸訓練儀的負荷量調整至最低，使患者能完成30次呼吸運動，然后逐漸增加負荷量。②rTMS訓練：采用NK-IA04J經顱磁刺激儀（石家莊渡康醫療有限公司）。患者仰臥位平躺，正確佩戴治療帽。連接經顱磁刺激儀，對患者大腦水平段M1區和頂葉Cz區進行磁刺激，刺激頻率設置為10 Hz，刺激強度為靜息運動閾值的90%。

1.3 觀察指標及判定標準 （1）呼吸功能：于治療前及治療2、4周時采用Breathe Link呼吸訓練軟件指標進行測定，其中最大吸氣壓力（maximal inspiratory pressure，MIP）、吸氣流速峰值（peak inspiratory flow，PIF）反映吸氣肌強度大小，分別測定3次取平均值。（2）神經功能：治療前、治療4周時采用ASIA評分評定患者對運動、粗觸覺、針刺覺3個部分的評分。其中粗觸覺、針刺覺評價分別有28個項目（分別評價左、右側）：0分表示缺失，1分表示障礙，2分表示正常，得分范圍0～112分;運動評價包含10個項目（分別評價左、右側），完全癱瘓到正常評分0～5分，得分范圍0～100分[15]。（3）步行功能：治療前、治療4周時分別進行6 min步行測試和10 m步行測試，其中6 min步行測試為患者在醫院走廊以最大速度獨立行走6 min，記錄患者6 min步行距離;10 m步行測試為患者以最快速度直線步行14 m，減去患者在起始和終止2 m的步行時間，記錄患者在中間10 m步行時間。（4）肌力分級：治療前、治療4周時分別評定患者肌力，以患者50%以上的關鍵肌[指每個脊髓節段神經或者神經根內的運動神經元軸突所支配的相應一組肌群，脊髓損傷運動臨床上必須檢查的10組關鍵肌：肘屈肌（肱二頭肌、肱橈肌），腕伸肌（橈側腕伸肌長、短頭），肘伸肌（肱三頭肌），中指深屈肌（指深屈肌），小指外展肌，髖屈肌（髂腰肌），膝伸肌（股四頭肌），踝背屈肌（脛前肌），拇長伸肌，踝跖屈肌（腓腸肌與比目魚肌）]的肌力作為該患者的肌力級別，從無肌肉收縮到完全抗阻力分為0～5級。

1.4 統計學處理 使用SPSS 22.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（x±s）表示，組間比較采用t檢驗;計數資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗;有序分類等級資料采用秩和檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組基線資料比較 觀察組男22例，女18例;年齡31～68歲，平均（49.23±7.86）歲;ASIA分級：C級23例，D級17例;病因：外傷性24例，非外傷性16例;平均病程（7.26±1.52）個月;平均BMI（24.87±1.28）kg/m2。對照組男25例，女15例;年齡38～63歲，平均（47.16±8.02）歲;ASIA分級：C級28例，D級12例;病因：外傷性17例，非外傷性23例;平均病程（7.58±1.33）個月;平均BMI（24.29±1.46）kg/m2。兩組一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組MIP和PIF值比較 治療前，兩組MIP和PIF值比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;治療2、4周，觀察組MIP和PIF值均大于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。

2.3 兩組ASIA評分比較 治療前，兩組ASIA運動、粗觸覺、針刺覺評分比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;治療4周，觀察組ASIA運動、粗觸覺、針刺覺評分均高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表2。

2.4 兩組步行指標比較 治療前，兩組6 min步行距離和10 m步行時間比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;治療4周，觀察組6 min步行距離長于對照組、10 m步行時間少于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表3。

2.5 兩組肌力分級比較 治療前，兩組肌力分級比較，差異無統計學意義（Z=1.279，P=0.258）;治療4周后，觀察組、對照組肌力分級均較治療前明顯提高（Z=15.793、7.863，P=0.000、0.005），且觀察組肌力分級提高程度高于對照組（Z=6.363，P=0.012）。見表4。

3 討論

脊髓損傷平面在T12以上的SCI患者通常會出現不同程度的呼吸障礙，主要由于吸氣肌無力導致，Kim等[16]研究發現，其吸氣肌力量的大小與SCI患者的呼吸障礙程度密切相關。SCI患者脊髓損傷后，呼吸肌出現肌力下降，尤其是膈肌和肋間肌失去神經支配出現功能喪失，患者呼吸無力，增加呼吸系統并發癥，不利于SCI患者的預后，故對此類患者進行呼吸訓練十分必要。本研究采用的Power Breathe K5呼吸訓練儀，配合Breathe Link呼吸訓練軟件使用，其閾值壓力可以根據患者的吸氣肌強度進行負荷自動調整，使患者的訓練強度維持在最佳的呼吸訓練阻力，實現最大的訓練效果。患者在訓練過程中，可以通過軟件直觀地感受到訓練效果，體驗感較好，應用該方法可以進一步提高患者的訓練積極性。本研究采用Breathe Link呼吸訓練軟件的MIP、PIF作為指標，結果顯示，治療2、4周，觀察組MIP和PIF值均大于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。MIP和PIF值反映患者的吸氣肌力量強度，其增加說明患者的吸氣力量增加，代表患者的呼吸功能有所改善。

張美英[17]研究發現，該呼吸訓練儀在SCI患者中應用良好，可有效改善患者的呼吸困難程度，提高患者吸氣肌力量。楊初燕等[18]研究表示，進行長期的吸氣肌訓練可提高療效，幫助患者改善吸氣技巧，維持良好的氣體交換，逐漸減輕患者呼吸困難，減少呼吸系統并發癥，改善預后。該訓練采用快吸慢呼的形式，專門針對吸氣肌做抗阻訓練，增加呼吸氣道的阻力，滿負荷訓練使患者的訓練強度維持在最佳。臨床實際應用發現，這種訓練方式不受體位的影響，臥位、坐位、站位均可，適用于各種狀態的患者，也可與其他康復訓練結合使用。該吸氣肌訓練有三點優勢：第一，增加吸氣肌肌力，提高氣道廓清能力，增加殘存的呼吸肌，患者肺活量提高，增加攜氧量;第二，提高心肺的輸血輸氧效率，改善血流動力，有助于改善神經營養;第三，促進淋巴回流、改善患者體內炎癥狀態，為脊髓神經康復提供良好內環境[19]。

文獻[20]研究發現，不完全性SCI患者脊髓損傷病程1年以內仍具有較好的神經功能可塑性，采用rTMS進行康復治療可以提高患者的神經功能。rTMS為經顱磁刺激方式的一種，其原理為高磁通量磁場穿透患者顱骨，對患者的中樞神經系統形成磁場，產生磁刺激，提高局部神經元的興奮性，促進殘余神經恢復[21]。本研究將rTMS與吸氣肌訓練聯合進行康復治療，評價其對患者的神經、運動功能的影響，結果顯示，治療4周，觀察組ASIA運動、粗觸覺、針刺覺評分均高于對照組（P<0.05），說明該康復訓練可以改善SCI患者的神經功能，患者的運動、感覺有明顯提高，即為脊髓損傷程度逐漸減輕。步行能力是SCI患者康復效果的重要評定指標，提高患者步行功能有助于提高生活自理能力，使患者更好地回歸家庭和社會，本研究結果顯示，治療4周，觀察組6 min步行距離長于對照組、10 m步行時間少于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），說明該康復訓練有利于改善患者步行能力。一項Meta分析研究發現，通過對大腦皮質進行反復磁刺激，可增加M1區域的神經元活性，促進殘余神經功能恢復，減少肌肉痙攣，提高感覺和運動功能，進而繼發了患者步行運動的潛能，步行能力明顯改善[22]。此外，本研究結果顯示，治療4周后，兩組肌力分級均較治療前明顯提高，且觀察組肌力分級提高程度高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），證實了該康復訓練對患者神經、運動功能的積極影響。

綜上所述，SCI患者進行吸氣肌訓練聯合rTMS，能改善患者的呼吸功能和神經功能，進而提高患者肌力和步行能力，是一種有效的康復手段，值得臨床應用。另外，本研究也存在一定不足，樣本量較少，干預時間有限，觀察期較短，未能探討吸氣肌訓練聯合rTMS對患者的長期影響，且其作用機制尚未完全明朗，仍待今后進一步研究。

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（收稿日期：2019-08-05） （本文編輯：董悅）