機械輔助自適應牽伸康復裝置對腦卒中后前臂肌群功能的影響

倪彥君 唐迪 雄鷹 王天義 朱林劍 張德安 包海濤 吳昊 崔向紅

目前，我國腦卒中患者發病率逐年上升，醫療水平的提高雖然使腦卒中患者病死率明顯減低，但絕大多數幸存患者均遺留有功能障礙，嚴重影響日常生活[1]。研究表明，80%以上的腦卒中患者存在肢體痙攣，是病情恢復和功能康復過程中的主要問題[2]。前臂旋前肌群痙攣較為常見，嚴重影響前臂旋轉及手部功能恢復[2]。緩解前臂旋前肌群痙攣，降低肌肉張力，是提高腦卒中患者上肢功能，改善日常生活活動能力的關鍵[3]。我中心與大連理工大學合作，共同研發機械輔助被動牽伸裝置(專利號ZL 2013 1 0074498.1)，用于患側前臂旋前肌群被動牽伸，降低肌張力，已取得良好效果[4]。我們對牽伸裝置的控制系統進一步升級，設計制造“自適應控制”系統(專利號ZL 2016 1 0556080.8)。該控制系統可以根據患者肌力、肌張力等情況，即時自動調整參數，牽伸患者。本研究擬通過該裝置，探討其改善腦卒中患者前臂旋前肌群張力，提高運動控制能力，促進前臂及手功能康復的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年2月至2018年2月在我中心接受康復治療的腦卒中偏癱患者。所有患者納入標準為：①符合1995年中華醫學會第四次全國腦血管病學術會議通過的腦出血、腦梗死診斷標準[5]，同時有影像學資料。②年齡20～70歲。③為初次腦卒中發病，或者既往有發作，但無功能障礙，可維持坐位30 min或支撐下維持坐位30 min。④前臂旋前肌群根據改良Ashworth分級評估為1+級或以上。排除標準為：①患者生命體征尚不穩定，或住院時出現病情惡化。②有較嚴重出血傾向，或者合并較嚴重的心、肺、肝、腎等疾病、糖尿病等。③服用巴氯芬或乙哌立松等肌肉松弛藥物。共入選患者120例，通過隨機數表法將患者分為對照組40例(A組)、機械輔助被動牽伸組40例(B組)、機械輔助自適應牽伸組40例(C組)。三組一般情況比較，差異無統計學意義(P＞0.05，表1)。

表1 三組患者一般情況比較[n，(s)]

表1 三組患者一般情況比較[n，(s)]

組別 例數 年齡/歲 性別 診斷 偏癱側男女腦梗死 腦出血 左 右A組 40 56.07±13.85 25 15 22 18 15 25 B組 40 56.70±13.67 23 17 27 13 19 21 C組 40 56.43±13.91 26 14 25 15 20 20

1.2 研究方法 三組患者均進行常規康復治療，包括：高壓氧、中醫理療、藥物、運動療法、作業療法及日常活動訓練等。B組在上述康復治療基礎上，同時給予我們研發的機械輔助被動牽伸裝置(專利號ZL 2013 1 0074498.1)，治療前臂旋前肌群痙攣，治療參數、方法與我們上一實驗相同[4]。C組接受常規康復治療，同時給予我們研發的機械輔助自適應牽伸裝置(專利號ZL 2016 1 0556080.8)，降低前臂旋前肌群張力。該裝置通過扭矩傳感器檢測手掌托板得到的驅動力矩，當患者力量不足，小于閾值時，此時啟動電機，給予助力，使患手恰好在閾值速度下運動。該控制系統實時監測，并即時調整，達到自適應要求。牽伸治療時，患者取坐位，面朝裝置，患者手掌、手指固定于裝置分指扳上，肘關節伸直，肩關節取適合體位。患者主動旋轉前臂，如不能完成，由裝置助力完成。牽伸20 min/次，2次/d，共治療3個月。

1.3 評定標準 于治療前(M0)、治療1個月(M1)、治療3個月(M3)分別進行前臂旋前肌群張力、上肢運動功能、日常生活活動能力評價。肌張力采用改良Ashwoah痙攣量表(modified Ashworth scale，MAS)，結果為0、1、1+、2、3、4，分別計0、1、2、3、4、5分[6]。上肢運動功能采用簡化上肢Fugl-Meyer運動功能評定量表(Fugl-Meyer assessment，FMA)，共33項，滿分66分。日常生活活動能力采用改良Barthel指數(modified Barthel index，MBI)，滿分為100分。

1.4 統計學方法 數據分析采用SPSS 17.0統計軟件進行，數據以(s)表示，以P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 三組患者前臂旋前肌群張力評分情況比較M0時三組患者前臂旋前肌群MAS評分，差異無統計學意義(P＞0.05)。M1時B組、C組MAS評分雖較A組有改善，但差異無統計學意義(P＞0.05)。M3時B組MAS評分較A組明顯改善，差異有統計學意義(P＝0.027＜0.05)，提示M3時B組較A組可以更有效降低肌肉張力；C組MAS評分較B組(P＝0.042)、A組(P＜0.001)均有明顯改善，差異有統計學意義(P＜0.05)，說明M3時C組在降低肌肉痙攣方面較B組、A組效果更好(表2)。

2.2 三組患者上肢運動功能評分情況比較 在M0時三組患者上肢FMA評分，差異無統計學意義(P＞0.05)。M1時B組、C組上肢FMA評分較A組有改善，但差異無統計學意義(P＞0.05)。M3時B組上肢FMA評分較A組明顯提高，差異有統計學意義(P＝0.028＜0.05)，提示M3時B組較A組上肢功能明顯改善；C組上肢FMA評分較B組(P＝0.046)、A組(P＜0.001)均有明顯提高，差異有統計學意義(P＜0.05)，說明M3時C組較B組、A組能夠更有效改善上肢功能(表3)。

表2 三組患者前臂旋前肌群張力評分情況比較(s) 單位：分

表2 三組患者前臂旋前肌群張力評分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.027，#P＜0.001；與B組比較，△P＝0.042

組別 例數 M0 M1 M3 A組 40 3.10±0.78 2.68±0.92 2.22±0.89 B組 40 3.08±0.83 2.70±0.91 1.78±0.89*C組 40 2.82±0.81 2.38±0.90 1.35±0.95#△

表3 三組患者上肢運動功能評分情況比較(s) 單位：分

表3 三組患者上肢運動功能評分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.028，#P＜0.001；與B組比較，△P＝0.046

組別 例數 M0 M1 M3 A組 40 16.45±6.21 47.18±6.42 74.13±6.23 B組 40 15.78±5.92 49.50±7.76 77.23±7.61*C組 40 16.67±5.54 47.83±6.74 80.90±6.35#△

2.3 三組患者日常生活活動能力評分情況比較在M0時三組患者MBI評分，差異無統計學意義(P＞0.05)。M1時B組、C組MBI評分雖較A組有改善，但差異無統計學意義(P＞0.05)。M3時B組MBI評分較A組明顯改善，差異有統計學意義(P＝0.020＜0.05)，提示M3時B組較A組日常生活活動能力明顯改善；C組MBI評分較A組有明顯改善，差異有統計學意義(P＝0.002＜0.05)，說明M3時C組較A組能夠更有效改善日常生活活動能力；C組MBI評分較B組雖有提高，但差異無統計學意義(P＝0.414＞0.05)，說明C組、B組在提高日常生活活動能力方面未見明顯差異(表4)。

表4 三組患者日常生活活動能力評分情況比較(s) 單位：分

表4 三組患者日常生活活動能力評分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.020，#P＝0.002

組別 例數 M0 M1 M3 A組 40 50.63±10.99 59.88±10.83 73.62±9.93 B組 40 51.37±11.60 62.75±10.86 78.63±8.91*C組 40 51.25±11.81 62.25±10.92 80.25±8.77#

3 討論

在既往實驗中，我們利用機械輔助被動牽伸裝置，治療腦卒中后前臂旋前肌群痙攣，取得良好效果[4]。我們將控制系統升級為“自適應控制”，并應用于本實驗，也取得了很好療效。“自適應控制”源于工業概念，指根據情況改變，控制系統可以自動調節自身特性[7]。本裝置的“自適應控制”系統利用扭矩傳感器，測量患者肌力及肌張力等參數，并根據情況自動調節助力。例如當患者僅具備30%肌力，尚無法完成動作，則啟動70%助力，協助患者完成旋轉動作；隨著患者病情恢復，具備50%肌力，機器則啟動50%助力，協助患者完成旋轉動作。“自適應控制”系統根據患者實時情況，進行即時自動調整，協助完成動作。

本研究發現，治療3個月后，C組在肌張力、運動功能評分方面均優于B組，說明自適應牽伸模式較被動牽伸模式有效。在被動牽伸模式下，無論患者肌力、肌張力處于何種狀態，裝置均給予患者被動牽伸，不需患者主動意識參與，興奮程度較低[8]；而在自適應模式下，患者主動參與，前臂需進行有意識的旋轉活動，高級腦中樞參與其中，興奮水平較高，更利于神經恢復[9]。另一方面，由于患者主動參與，前臂進行有意識的旋轉活動，肌肉進行主動運動，有利于肌力訓練，增加肌力。已有研究證實，肌力增加，可以有效抑制拮抗肌張力，改善肢體功能[10]。但在治療3個月后，C組在日常生活活動能力方面與B組比較差異無統計學意義，可能與觀察時間尚短有關。

本研究結果表明，治療3個月后，C組在肌張力、運動功能、日常生活活動能力評分方面均優于A組，說明機械輔助自適應牽伸組較對照組可以有效改善前臂功能。機械輔助自適應牽伸有以下優點：首先，它利用扭矩傳感器，測量結果較人工牽伸更為量化準確，不受人為主觀因素影響[9]；其次，在肌肉牽伸過程中，肌張力隨運動實時發生變化，自適應模式可以根據變化即時調整牽伸參數，反應較人工敏感；再次，機械輔助牽伸，訓練強度高，重復運動次數多，更利于形成動作記憶[11]；最后，機械輔助牽伸動作標準，克服人工治療穩定性差等缺點[11]。

本研究還發現，治療3個月后，B組在肌張力、運動功能、日常生活活動能力評分方面均優于A組，這與既往我們的研究結果一致[4]。機械輔助被動牽伸，我們采用緩慢、持續牽伸，可以有效降低肌張力，促進功能恢復[12]。

因此，機械輔助牽伸在自適應模式下，較被動模式及人工治療，可以更有效降低肌肉張力，改善功能，有利于患者重返工作及家庭。