肌氧監測指導下肢抗阻訓練對腦卒中偏癱患者下肢力量恢復的作用

何家樂，王 璐，黃麗萍，閆文佳，賈子善解放軍總醫院第一醫學中心 康復醫學中心，北京 0085；解放軍醫學院研究生院，北京 0085；解放軍總醫院第七醫學中心 康復醫學科，北京 00700

肌力下降是腦卒中后偏癱患者的臨床表現之一[1]。肌肉力量是運動及步行能力的基礎，對卒中患者進行一定強度的抗阻訓練有助于改善患者的步行能力及運動功能[2-3]。康復治療中常采取多種力量訓練形式，以幫助患者提升基礎力量，其中漸進抗阻訓練效果被廣泛接受。漸進抗阻的原則是通過目標肌群在等張收縮中逐步增加對抗最大阻力的時間，或在等長收縮中逐步提高對抗最大阻力的次數，實現肌群超負荷，并循序漸進地調整抗阻強度，以達到不同力量訓練的目標[4]。漸進抗阻訓練要求參與者每組訓練均達到較高的強度甚至力竭，以實現超負荷原則，這些要求對于力弱、本體感覺障礙、運動協調性減低的恢復期卒中患者而言存在一定風險[5]。因而需要尋找適當簡便的局部生理指標來調節控制訓練強度，保障訓練安全，幫助患者降低運動損傷風險，提高訓練效果。近紅外光譜(near-infrared spectroscopy，NIRS)監測局部氧含量技術為監測局部運動生理改變提供了新的思路。局部氧含量與心率、脈搏等生理指標協同參考，可實時監測參與者訓練強度，進而指導訓練，完成健康管理。因此本研究擬探討卒中患者以訓練中肌氧變化為指導的抗阻訓練方法與常規抗阻訓練方法對局部力量及下肢運動功能改善是否存在差異。

對象和方法

1 研究對象 將2019年3 - 9月在解放軍總醫院第一醫學中心康復醫學科進行康復治療的處于腦卒中恢復期需要加強患側下肢肌群力量的30例患者納入本研究。納入標準：1)年齡30 ～ 75歲；2)初次發病，符合全國腦血管病診斷標準[6]，且生命體征平穩，無明顯認知障礙，可以配合完成治療要求；3)患側下肢Brunnstrom功能分期≥Ⅲ期，股四頭肌肌力大于3級，MAS分級≤2，站位平衡≥2級，已經開始步行訓練且患側下肢能夠單獨完成半仰臥抗阻深蹲運動。排除標準：1)存在嚴重的心肺功能異常，其他神經系統疾病，或疾病急性期，以及其他不能接受下肢運動的骨關節疾病；2)存在視聽力、言語障礙無法完成醫患溝通；3)藥物干預后血壓仍不能控制在139/89 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)以內；4)未簽署知情同意書。脫落判定：1)患者本人或家屬要求終止訓練；2)未能按周期完成全部訓練；3)出現其他疾病或新發急癥，不具備完成條件。

2 分組 按時間順序采取隨機數表法將30例患者隨機分為常規組和肌氧組各15例。兩組基線資料無統計學差異(P＞0.05)。見表1。

3 負荷測試 在抗阻訓練周期開始前，所有患者均進行10RM(10 repetition maximum)測試，測試方法類比1RM測試[7]。從次最大重量開始通過3 ～ 5組逐步遞增負荷的測試，估算出10RM對應的負荷重量。

4 訓練前準備 每次訓練前根據患者身高和舒適度調整擋板位置及背椅滑動范圍，以確保患膝屈曲狀態成角為90° ～ 100°，伸展時成角略小于180°(防止膝關節絞索)。訓練中要求患者盡力控制運動節奏，保持慢起慢落以感受髖膝關節肌群發力。各組訓練運動節律一致，并保證按標準要求完成每次動作。

表1 兩組基線資料比較Tab.1 Comparison of baseline data between the two groups

5 訓練方法 兩組患者均接受以Bobath方法為主的常規康復訓練，包括抗痙攣運動、軀體控制訓練、站位平衡訓練、步態訓練及日常生活能力訓練、神經肌肉電刺激、MOTOmed下肢康復踏車等，每日1次，每日訓練約6 h。在此基礎上兩組均采用Monitored Rehab Systems-Functional Squat(MRSFS)下蹲肌群運動控制訓練系統進行患側單腿半仰臥位的負重深蹲訓練(圖1)。1)常規組：按照熱身-訓練-放松的順序用患側單腿完成5組仰臥下蹲運動。熱身和放松階段均采用50% 10RM配重完成20次；訓練階段以80% 10RM配重完成3組、每組15 ～ 20次下蹲訓練。各組訓練之間休息間隔以患者自身感受為參考，原則上不超過1 min。2)肌氧組：和常規組訓練方法相同，但每組次數和組間休息時間根據肌氧飽和度曲線確定。便攜式肌氧設備全程佩戴于患側股外側肌部位，并用彈力繃帶固定，使設備緊貼皮膚表面，待信號連接穩定30 s后開始運動訓練。同樣以50% 10RM配重完成熱身和放松階段，當肌氧飽和度達到最低值(氧飽和度變化5 s內≤2%)再做10次(如果總次數少于15次，增加肌氧在最低點時的訓練次數，直到達到20次)；訓練階段以80% 10RM配重進行3組，每組訓練在肌氧達到最低點時再做5次(如果總次數少于15次，增加肌氧在最低點時的訓練次數，直到達到15次；總次數超過20次時，減少肌氧在最低點的次數，或適度調整配重)。組間休息以氧飽和曲線完全恢復(10 s內變化≤2%)為準，完全恢復后開始下一組訓練。3)配重調整：當患者80% RM配重可以完成3組20次時，下一日運動負荷增加5磅配重。4)抗阻訓練周期：兩組患者均進行為期4周，每周5次，每次15 ～ 20 min的抗阻訓練，累計20次。

6 評價方法 訓練周期前后各進行1次測評，測評正式進行前先幫助患者熟悉測試內容、方法及流程，以確保結果真實可靠。全部評價由1名不了解分組情況的資深康復治療師完成。1)等速肌力測試：采用美國Biodex System-4型等速運動測試訓練系統進行膝關節屈伸肌群力量測試[8]。患者取坐位，用尼龍帶固定其軀干、膝關節近端和踝關節近端。調整座椅及動力頭、力臂的位置使動力頭軸心與膝關節屈伸軸對應。峰力矩(peak torque，PT)、峰力矩體質量比(peak torque/body weight，PT/BW)、平均峰力矩(average peak torque，APT)：測試模式下進行等速屈伸膝肌力測定，設定活動范圍為主動活動最大范圍。測試內容包括60°/s、120°/s各10次，180°/s完成25次，各組測試之間休息時間以氧飽和度曲線恢復致穩定水平為標準。角速度60°/s下屈伸膝峰力矩比率(flexor/extenson，F/E)：反映膝關節屈伸膝肌群肌力的平衡，對關節穩定性有實際意義[9]。2)關節活動度評定：主動活動范圍(active range of motion，AROM)：患側膝關節帶動Biodex動力臂進行3次主動屈伸膝運動，記錄活動范圍；被動活動范圍(passive range of motion，PROM)：由治療師輔助完成3次被動最大幅度屈伸膝運動，并記錄顯示活動范圍，取最大值。3)下肢運動功能及肌張力評定：采用Fugl-Meyer下肢運動功能評分量表，滿分34分，評價下肢運動功能。改良Ashworth量表(modified Ashworth scale，MAS)了解下肢肌張力分級[10]。4)步行能力評定：主要包括“起立-行走”時間(timed up and go，TUG)、10 m步行時間。步行能力測試時要求患者完成3次2種不同測試(TUG和10 m步行時間)，取最短時間。

7 統計學分析 使用SPSS22.0進行統計分析。觀測資料中的計量數據，均通過正態性檢驗，以-x±s描述，兩組間的比較為成組t檢驗或校正t檢驗，同組內前后比較為配對t檢驗。計數資料以例數表示，組間比較采用Fisher's精確概率檢驗。檢驗水準為雙側α=0.05。

圖 1 患者深蹲訓練(A)，肌氧設備固定(B)Fig.1 Deep squatting training for a patient (A),and the location of muscle oxygen equipment (B)

結 果

1 兩組下蹲訓練量比較 熱身和放松階段常規組每名患者每日均完成20次下蹲運動訓練；肌氧組熱身時每個患者平均完成(18.73±2.06)次，放松時平均(18.32±3.15)次。訓練階段常規組每日平均完成(51.28±6.74)次下蹲運動；肌氧組平均完成(52.51±5.97)次。兩組患者單日訓練量和訓練總量無統計學差異(P＜0.05)。

2 兩組等速肌力測試值比較 兩組訓練前PT、PT/BW、APT無統計學差異(P＞0.05)，訓練后伸膝肌群PT、PT/BW、APT在3種角速度下均有顯著提升(P＜0.05)，肌氧組伸膝肌群較常規組提升幅度更明顯(P＜0.05)，但屈膝肌群組間提升幅度無統計學差異(P＞0.05)，兩組訓練后組間PT、PT/BW、APT亦無統計學差異(P＞0.05)。見表2 ～表4。兩組訓練前組間F/E無統計學差異(P＞0.05)，訓練后較訓練前均得到統計學改善(P＜0.05)，但兩組間無統計學差異(P＞0.05)。見表5。

3 兩組關節活動度比較 兩組膝關節活動度(PROM、AROM)訓練前、訓練后組間比較均無統計學差異(P＞0.05)，但每組訓練后主動關節活動度較訓練前得到明顯改善(P＜0.05)。見表6。

4 兩組下肢運動功能評分、MAS分級及步行能力比較 常規組1人因身體原因能未完成兩項步行能力測試，另1人未完成Fugl-Meyer下肢運動功能評分。兩組Fugl-Meyer下肢運動功能評分、MAS分級、步行能力訓練前，訓練后組間比較均無統計學差異(P＞0.05)；但訓練后兩組上述指標較訓練前均顯示出明顯的改善(P＜0.05)。見表7。

表2 兩組訓練前后患膝60°/s肌力測試比較Tab.2 Comparison of 60°/s muscle strength test between the two groups before and after training

表3 兩組訓練前后患膝120°/s肌力測試比較Tab.3 Comparison of 120 °/s muscle strength test between the two groups before and after training

表4 兩組訓練前后患膝180°/s肌力測試比較Tab.4 Comparison of 180°/s muscle strength test between the two groups before and after training

表5 兩組訓練前后患膝屈伸肌60°/s峰力矩比率比較Tab.5 Comparison of 60°/s peak torque ratio of knee joint flexor and extensor muscles between the two groups before and after training

表6 訓練前后兩組膝關節活動度比較Tab.6 Comparison of knee joint activity between the two groups before and after training (°)

表7 步行能力、Fugl-Meyer下肢運動功能評分和MAS分級比較Tab.7 Comparison of walking ability,Fugl Meyer score and MAS

討 論

肌力減弱和肌張力異常是卒中偏癱患者運動功能障礙的主要表現。上運動神經元受損引起的肌張力升高可引起痙攣狀態和異常運動模式；還會在早期引起肌纖維、軟組織等微觀結構的改變，造成關節攣縮[11]。所以很長一段時間內神經康復技術的重點多關注于抑制痙攣、減少異常模式、促進和誘導正確的運動模式，而忽略了對肌力的提升[12]。目前認為，卒中后力弱的主要原因在于神經因素(原動肌激活受損以及神經系統下傳沖動減少等)和肌肉失能[13]；不同形式的抗阻訓練可以一定程度上改善患者運動功能[1,14]。因此高效、安全的肌力訓練方式可能意味著更好更快的功能恢復，對卒中患者運動功能提升有積極意義。

漸進抗阻訓練是有效提升肌力水平的訓練方法之一，遵循超負荷和超量恢復等原則，通過不斷提升阻力大小、抗阻時間、抗阻頻次，逐漸增強肌力。本研究將氧含量監測技術與漸進抗阻的訓練方式結合，采用負重深蹲這種閉鏈運動形式及中高強度的訓練方案，以信度和效度較高的等速肌力測試為力學評價方式[5]，探討肌氧監控訓練方法的價值。肌力測試結果表明經過漸進抗阻訓練，兩組患者伸膝肌群的PT、PT/BW、APT在快、中、慢速等速肌力測試中均有提升(P＜0.05)，這與相關文獻報道結論一致[15-16]。肌氧組較常規組伸膝肌群顯示出更高的力量增長幅度(P＜0.05)，說明肌氧監測的方法對局部力量訓練效果更為理想，但該方法對屈膝肌群的提升幅度效果未見統計學差異(P＞0.05)。原因可能與訓練方式選擇(完成負重深蹲運動主要依靠伸髖、伸膝肌群)、訓練時長不足和屈膝肌群力弱更明顯等有關。局部肌氧含量是指骨骼肌微循環中氧合血紅蛋白、肌紅蛋白及脫氧血紅蛋白、脫氧肌紅蛋白的相對濃度，能反映局部組織攝氧及氧耗間的平衡關系[17]。從能量代謝角度分析，在運動中骨骼肌氧主要用于氧化還原供能維持ATP、CP等能源物質的水平，以及補充運動后形成的“氧債”，因此氧含量變化與能量代謝密切相關[18]。與常規方法相比肌氧監控抗阻訓練的方法可以直觀、實時地了解骨骼肌訓練中氧代謝變化，確保目標肌群每組訓練均能達到局部氧代謝的亞極量甚至極量水平，還能保證訓練組間充足的恢復時間，使能量物質和血流供應得到供應充分恢復。通過這種循環逐步提升等負荷運動中目標肌群維持局部能量供應的能力，進而使肌群力量水平和做功能力得到提升。本研究中與肌氧組相比，常規組訓練中肌氧含量變化規律不一，訓練間往往存在休息不完全(氧飽和曲線未穩定)或休息間隔過長(氧飽和曲線已穩定較長時間)等現象，訓練肌群運動和恢復不充分可能是引起兩組訓練效果差異的原因。

由于肌力減弱及張力升高等因素的共同影響，卒中患者常存在因膝關節穩定性差而產生膝過伸現象，嚴重影響著患者的步行能力[19]。等速肌力測試中屈伸膝肌群力量比值(即F/E)，常作為評價關節穩定性的重要指標[9]。本研究中經過漸進抗阻后，兩組患者在角速度60°/s下的F/E均有提升(P＜0.05)。通過對股四頭肌和腘繩肌肌力的有效提升，加強了屈伸肌群對膝關節的控制能力和協調性，一定程度緩解了股四頭肌痙攣，使膝關節穩定性得到改善[20]。力量水平的提升還使膝關節AROM得到顯著增加(P＜0.05)，但組間亦無統計學差異；PROM訓練前后并無統計學差異。

影響恢復期偏癱患者步行能力的因素很多，如患側下肢肌肉力量、平衡能力、關節協調控制能力、本體感覺、年齡等。一般而言，漸進抗阻訓練對步行能力的影響并不如肌力增長明確[21]。在本研究中兩組患者干預后10 m步行時間和TUG均有改善(P＜0.05)，但訓練后組間無統計學差異。其原因可能是本研究中部分患者肌力弱較明顯，在一定范圍內力量提升后，有效強化了患側關節控制能力和穩定性，增大了關節活動度，在一定程度上提高了步行能力。但兩組力量的差異并不足以造成步行能力的明顯不同。

肌肉痙攣是偏癱患者常見的并發癥[22]，關于肌力訓練對肌張力的影響一直有爭議。在本研究中患側肌張力水平在訓練中沒有因抗阻訓練而增加，但在訓練后得到顯著改善(P＜0.05)，表明漸進抗阻訓練是有益的。其原因可能是肌力提高后患者運動更省力，全身更放松[23]，深蹲運動本身主要由下肢大肌群的反復主動舒縮完成，一定程度上起到了主動牽伸的作用，同樣能夠緩解肌肉痙攣[24]。訓練前后Fugl-Meyer下肢運動功能評分的增加與肌力提升、肌張力緩解、關節控制活動能力改善等有關。

綜上所述，肌氧監測對提高卒中偏癱患者漸進抗阻訓練的效果可能是有益的，但如何利用肌氧指標指導更多訓練尚需進一步探索。