基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法在腦卒中恢復期患者上肢功能恢復中的臨床應用

張秀芳，周敬杰，張玉明，張莉，岑蒙蒙，張明

現代社會中，腦中風嚴重威脅中、老年人身體健康，我國每年新發腦卒中病例120～150萬人，死亡80～100萬人，死亡率高達66.7%，在存活者中約75%致殘[1]，這種疾病導致患者肢體出現一系列運動和感覺功能障礙，特別是上肢功能的嚴重缺失，很大程度上影響了偏癱患者日常生活質量。因此，需要一個積極有效的康復治療方法來改善腦卒中患者的上肢功能。強制性運動療法(constraint-induced movement therapy, CIMT)[2]，是神經可塑性和腦功能重建理論基礎上發展起來的一項療效顯著地康復技術。此治療技術的核心是通過一定的措施限制患者健側上肢的運動，強迫患者對患側上肢的使用，逆轉習得性廢用，并在常規訓練的基礎上有針對性的進行強化塑形訓練，取得了顯著療效。國外研究表明[3-4]，經過2周的日常生活塑形訓練就可以有效改善偏癱患者的患側上肢運動能力提高日常生活獨立水平。以往的強制性運動治療在腦卒中偏癱患者上肢功能恢復中有很好的作用，但是患者參與依從性較差，國外有調查表明，208名受訪患者中有68%的人表示對CIMT排斥，特別是不喜歡CIMT的強制訓練方式和健肢固定裝置[5]，這一調查結果促使CIMT在原治療模式上進行改進。因此本研究采用了基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法讓患者可在計算機虛擬游戲環境中完成塑形訓練動作，患者參與的趣味性增加，訓練的積極性明顯提高。本研究在常規上肢功能訓練的基礎上增加了基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法訓練，觀察其對腦卒中后恢復期患者上肢因習得性廢用導致上肢功能障礙的影響，獲得了良好的治療效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取本科室從2017年1月1日～2019年12月30日就診的腦卒中患者40例，隨機分為對照組和觀察組各20例。入選標準：均為腦出血或腦梗塞，并經顱腦CT或MRI檢查證實[6]；年齡18～70歲；病程≥3個月；患側腕伸展>20°,各手指可以小范圍半隨意的伸展，伸展角度>10°，每分鐘動作可重復3次；患側肩前屈外展>90°(肘關節可伸直)，外旋>45°；安全標準：患者健側連指手套固定后能保持相應的平衡狀態，能獨立完成日常轉移活動；所有入選患者均對本研究知情同意并簽署相關文件。排除標準包括：患者有嚴重的認知障礙，不能配合訓練；嚴重的關節疾患和心肺疾病；關節明顯疼痛和關節活動受限；偏癱側上肢改良Ashworth痙攣量表等級≥1級。采用隨機數字表法將上述患者分為觀察組及對照組各20例，2組患者一般資料比較，差異無統計學意義，具有可比性，詳見表1。本研究經過徐州市中心醫院倫理委員會審核并備案。

1.2 方法 2組患者均給予常規上肢功能訓練和病房監督指導訓練，觀察組患者在此基礎上輔以基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法。

1.2.1 常規訓練 常規上肢功能訓練[7-8]：增強患側上肢肌力、耐力、協調能力以及手指的精細功能。①釘板訓練：根據患者手功能水平選擇合適的鐵釘，先把鐵釘從釘板上取下放到釘盒里，然后再把鐵釘插回到釘板上，反復訓練5次；②穿串珠、捏橡皮泥、立體拼圖等訓練；③抓球計時訓練：根據患者手指的伸展角度選擇3～5cm大小不等的塑料球，一筐10個球，把球從一個球框轉移到另一個筐，并計時，訓練5組；④肩抬舉訓練：將肩抬舉訓練器拉銷插入分度板相應的內孔調節支架的角度至合適位置，將患者雙手分別固定于體操棒的兩端，肩關節前屈，肘關節伸直，將體操棒抬舉后逐級放置在支架的各個高度位置；⑤日常生活活動能力訓練：穿衣板、開鎖、使用水龍頭、開關燈按鈕、使用夾子等。以上治療時間為2h，每日治療1次，每周訓練5d，治療4周為1個療程。

表1 2組患者一般資料情況比較

1.2.2 病房監督指導訓練 要求患者每天訓練時間為4h，包括護理人員監督指導及家屬日常生活中督促患者盡量使用患手如進食、修飾、穿脫衣物、娛樂活動等等。每日治療1次，每周訓練5d，治療4周為1個療程。

1.2.3 改良強制性運動療法 觀察組患者在治療室常規上肢功能訓練中進行1h的基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法[9]：訓練時要求患者健側使用前臂連指手套，用以限制健側手腕及手指的活動。此手套并不限制健側肘和肩關節的活動，以保證健側肢體在患者進行轉移和步行運動時維持身體的協調平衡。手套在出現影響患者活動安全時暫時去除，比如：如廁、沐浴、睡覺等。每一天健側肢體腕和手的制動時間要求達到患者清醒狀態下活動時間的90%。同時每天選取4～5個塑形動作在虛擬反饋技術下進行訓練。用Enlax日常生活作業智能訓練系統，治療前治療師首先對患者進行評估，根據患者完成日常生活動作情況自動計算患者上肢各部位活動范圍，治療師則根據評估結果設定合適的訓練任務難度。通過計算機生成虛擬游戲環境并在顯示器上直觀呈現，指導患者根據屏幕提示執行偏癱側上肢特定塑形動作訓練，包括：擠牙膏、拿杯子、操作ATM存取款機、開煤氣爐、按壓水龍頭、開圓形門把手、開水平桿狀門把手、擰瓶蓋、操作電梯等，訓練前后和訓練中間進行5～10min的牽伸和放松訓練。塑形訓練是根據患者的功能障礙情況，有針對性的選擇日常生活訓練任務，訓練任務難度要稍微超過患者的功能水平需要患者付出一定的努力才能完成。所有患者訓練時要給予充分的鼓勵和安慰以促進患者完成訓練任務，同時患者取得進步時要及時給予反饋和鼓勵。

1.3 評定標準 于治療前、治療4周后對2組患者進行療效評定，具體的臨床評估指標如下。①Fugl-Meyer運動功能量表上肢評測部分(Fugl-Meyer Assessment Upper Extremity，FMA-UE)：要求患者執行指定活動，根據患者對指定活動的能否完成或者反射能否引出進行計分，無法完成動作或不能引出反射計0分，部分完成計1分，能順利完成動作或引出反射計2分，合計33項，總分66分，分值越高表示患者上肢運動功能越好[10]。②簡易上肢機能檢查(simple test for evaluating hand function，STEF)是由日本學者金子翼先生在美國的基礎上修改的，此評估可以在短時間內簡單了解患者上肢及手的運動能力和運動速度，并能與正常人相比較。包括10種規定的動作：分別是抓取大球、中球、小球，抓取大木方、中木方、小木方、木園片，翻人造革片，捏金屬片，插金屬小棒，讓患者以盡快的速度準確完成，并記錄完成每個動作所需的時間。依據完成動作的時間計分，最長時間不超過30秒，每項最低為0分，最高為10分。完成速度越快耗時越短，分值越高[11]。③運動活動記錄表(Motor Activity Log,MAL)[12]：涵蓋患者在現實生活環境中患肢使用數量(Amount of use MAL-AOU)和患肢活動質量(Quality of movement MAL-QOM)兩個部分，總計30個活動項目，評價標準均為0～5等級，評定結果評分分別除以能夠執行的項目總數，獲得MAL-AOU和MAL-QOM的平均分，MAL-AOU平均分越高表示使用數量越多，MAL-QOM平均分越高表示活動質量越好。

1.4 統計學方法 本研究所得數據采用IBM公司的SPSS 19.0統計軟件進行分析，計數數據采用χ2檢驗，定量資料采用t檢驗，組內采用配對樣本t檢驗，組間采用獨立樣本t檢驗，P<0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 治療前后2組患者FMA-UE和STEF評分比較 治療前2組患者FMA-UE評分和STEF評分組間差異均無統計學意義；治療4周后，2組患者FMA-UE評分和STEF評分均較治療前明顯提高(均P<0.05)，并且觀察組患者上述指標更高于對照組(P<0.05)，見表2。

表2 治療前后2組患者FMA-UE和STEF評分比較分，

2.2 治療前后2組患者MAL-AOU和MAL-QOM評分比較 治療前2組患者MAL-AOU和MAL-QOM評分組間差異均無統計學意義；治療4周后，2組患者MAL-AOU和MAL-QOM評分均較治療前明顯提高(均P<0.05)，并且上述指標均以觀察組患者更高于對照組(P<0.05)，見表3。

表3 治療前后2組患者MAL-AOU和MAL-QOM評分比較分，

3 討論

腦卒中是全世界范圍內引起嚴重殘疾的首要原因。腦卒中造成嚴重肢體功能障礙，尤其是上肢功能障礙。人類大部分日常活動都需要上肢參與，由于上肢功能缺失使得日常生活參與能力嚴重喪失，因此找到一個可以促進上肢功能更好更快恢復且能夠被患者接受依從性更好的康復治療手段，成為康復治療師們在醫療工作中的一項重要任務，越來越引起國內康復醫學界的關注。

有研究表明對于腦卒中偏癱患者的上肢功能目前普遍采用傳統的物理治療和作業治療[13-14]，包括：神經促進技術、肌力訓練、肌張力訓練、物理因子治療、作業治療等。這些治療對患者上肢功能恢復起到一定作用，但是效果不甚理想。腦卒中后偏癱患者因為患側上肢失去中樞神經支配而出現一系列運動和感覺功能障礙而不能活動，迫使健側活動成為日常活動主導，使得患側上肢產生條件性抑制。當患者在日常活動想使用患側上肢時，往往會出現無力、疼痛、不協調、不受控制等情況，導致活動無法完成，這一不良現象抑制了患者繼續使用患肢的欲望，使得健側肢體過度使用，而忽略患側肢體的使用。針對以上現象Taub教授提出了習得性廢用理論(learned non-use theory，LNT)并以此為理論基礎提出了基于中樞神經系統可塑性理論的一項新的醫療技術-強制性運動療法[15]。隨著醫學的發展這個治療理念不斷被驗證，強制性運動療法逐漸被應用于臨床治療。

強制性運動療法的作用機制是通過對健肢進行限制而加強患肢的可塑形訓練，可使偏癱對側支配上肢的大腦皮層區域擴大以及同側皮層新的募集，導致大腦皮層功能重組，從而逆轉“習得性廢用”，這是患肢使用永久性增強的可能機制[16]。國內外的研究表明強制性運動療法在腦卒中偏癱肢體功能恢復中起到了良好的作用[17-18]。但是早期的強制性運動療法使用懸吊固定裝置限制了整個健側上肢的活動，過分強調患肢的單獨使用，使得患者在訓練活動中缺乏了健側肢體有效的平衡協調配合，從而造成動作的刻板和笨拙，缺乏足夠的靈活性。再者訓練過程中需要治療師一對一指導監督，每天強化訓練6h，這對于治療師來說工作量較大很難保證每天順利完成，對患者本人來說要長時間固定整個上肢也較痛苦，造成了強制性運動療法在治療室內治療時短時間內患者基本可以配合，但在日常生活中確很難保證治療時間和治療效果患者依從性較差。在此基礎上章志超等[19]通過一系列研究和實驗提出了一種改良的強制性運動療法，重點強化治療室內的重復塑形訓練，集中訓練患者上肢日常生活能力，以達到訓練強度鞏固訓練效果，且日常生活適當時間加以配合就可以完成，使得治療師從以往繁重的工作中解放出來，同時患者配合也較好。但是治療室內的塑形訓練往往是不停重復幾個特定日常生活活動內容，過程枯燥無味且缺乏有效的反饋。本研究中改良的強制性運動療法除了在健側上肢的固定方法上有所改變之外，所有的塑形訓練活動均在虛擬現實技術下模擬日常生活場景下進行，采用視、聽、觸三維一體化的訓練模式。訓練中固定健肢使用前臂連指手套只是限制了健側上肢手腕和手指的活動，保持了肘關節和肩關節的活動，保證了活動中健側肢體的有效的平衡協調配合。通過VR技術[20-21]，模擬逼真的生活場景，訓練結合游戲，訓練中患者的上肢運動參數可實時顯示，視覺和音效上的正性反饋提高患者的康復動機，同時訓練場景也能隨著訓練者的訓練需求進行智能切換，在有限的空間內就可以完成大多數常見日常活動訓練項目，而且系統配套模擬仿真訓練配件，還原日常生活和居家場景模擬實際正常的運動模式[22]，促進正確信息的輸入有利于功能重建，同時訓練時配備不同的游戲設計趣味性更強，更能激發患者訓練熱情，提高患者參與訓練的主動性及興趣，有效地解決了患者依從性差的問題，使塑形訓練效果顯著提高。

本研究顯示治療后2組患者FMA-UE評分、STEF評分及MAL評分均較治療前明顯提高，均顯著優于對照組水平。說明基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法，彌補了單項訓練的不足，明顯提高了患者的上肢功能和日常生活中的參與程度，療效顯著。其明顯的優勢總結有三點：①健側上肢固定方式簡單方便且不影響健肢參與平衡協調活動，訓練重點強化治療室內的重復塑形訓練，集中訓練患者上肢日常生活能力，且日常生活中適當時間加以配合就可以完成，患者易于接受；②可以為患者提供身臨其境的日常生活訓練場景,使枯燥單調的訓練過程更輕松、更有趣。大大提高了治療師工作效率，代替了繁重重復的勞動，操作過程簡單，減少了治療師的負擔；③為患者量身定制多種模擬日常生活的訓練場景和訓練項目，全面訓練患者的各種生活能力且使用方便療效顯著，并能實時評估與反饋，增強患者治療信心。

綜上所述，對于腦卒中患者來說基于虛擬反饋技術的改良強制性運動療法在特定的治療環境中更能夠充分發揮其治療的優勢性，提高患者的康復動機，治療效果更好。怎樣把治療室中訓練的效果有效地延續到日常生活和工作中去，提高治療的遠期效果，是我們下一個研究的重點。下一步將更優化治療方式使得患者更容易接受此治療方式，并能在日常生活中常規使用，從而更好地提高患者生活質量。