多通道FES踏車訓練對腦卒中患者下肢感覺-運動能力的臨床影響

宋達，陳蘭，陳煜，趙薇薇，王彤

腦卒中具有較高的發病率、死亡率和復發率，70%～80%的腦卒中患者會遺留不同程度的肢體功能障礙[1]。多數患者會伴有本體感覺障礙，本體感覺損傷引起的平衡功能障礙是腦卒中患者常見的問題，不僅影響了患者的步行能力，還會影響日常生活活動和社會參與[2-3]。本體感覺功能的改善對腦卒中患者運動功能的恢復至關重要，因此，采取針對性康復治療以改善患者的本體感覺很有必要。多通道功能性電刺激是對功能障礙肢體的神經肌肉進行電刺激，通過周圍神經調控進行感覺信息輸入及相關肌群的運動控制，促進神經傳導通路的恢復，且在改善運動和步行能力方面的有效性已被證實[4-6]。多通道功能性電刺激踏車(function electrical stimulation cycling, FES-cycling)是將主被動踏車與功能電刺激相結合的方法作用于患側肢體來誘導其神經可塑性的恢復，促進下肢正常運動模式的形成[7]。目前，國內對于FES-cycling在腦卒中患者本體感覺中的報道甚少。因此，本研究旨在探討FES-cycling訓練對腦卒中患者本體感覺、平衡及步態的康復療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院2019年1月～2020年12月住院治療的44例腦卒中患者，年齡30～75歲，均符合腦卒中診斷標準[8]，并經頭顱CT或MRI檢查證實。納入標準：所有患者均為首次、單側發病；神志清楚，病情穩定，病程1～12個月；存在本體感覺障礙；患者Brunnstrom下肢Ⅲ期及以上；有步行功能障礙，但可以獨立步行10米以上(帶或不帶輔具)；患者能理解治療要求并配合，簡明精神狀態量表評定沒有明顯認知功能障礙，MMSE≥24分；患者對治療同意并簽署知情同意書。排除標準：小腦損傷或有小腦損傷史者；下肢有骨關節疾病或其他影響下肢活動的關節攣縮、畸形，嚴重骨質疏松及神經系統疾病等；患者有嚴重的認知障礙及精神疾病；雙側腦等部位出現損害；合并有心肺等嚴重的疾病。將符合入選標準的44例腦卒中患者根據隨機數字表法分為觀察組和對照組，每組22例，2組患者性別、年齡、病程、卒中類型等比較差異均無統計學意義，具有可比性，見表1。

表1 2組患者的一般情況

1.2 方法 2組患者均進行常規康復訓練，對照組增加普通主被動踏車訓練，觀察組增加多通道功能性電刺激踏車訓練。①常規康復訓練：運用本體神經肌肉促進技術(proprioceptive neuromuscular facilitation，PNF)技術對患者進行下肢的康復訓練，包括關節活動度訓練，肌力訓練，軀干控制訓練、坐站轉移訓練、站立和行走，訓練時間40min/次，1次/d，5d/周，共8周。②主被動踏車訓練：對照組采用普通的主被動踏車(SYC01型)訓練，每次20min，1次/d，5d/周，共8周。③多通道功能性電刺激踏車訓練：觀察組采用多通道功能性電刺激踏車系統(SYC01-D04型康復踏車)，患者取坐位，對患側的股四頭肌、腘繩肌、脛前肌和腓腸肌給予適時電刺激，輸出頻率為 20～30Hz，脈寬為0.20～0.30ms，刺激強度選取患者可耐受的最大強度[9]。主被動踏車訓練與多通道功能性電刺激同步進行，根據患者的下肢運動功能情況調節訓練阻力，每次20min，1次/d，5d/周，共8周。

1.3 評定標準 2組患者在治療前和治療8周后(治療后)進行下肢功能的評定。①本體感覺評定：采用Tecnobody本體感覺測試系統(由意大利公司生產的PK254P型)進行下肢本體感覺的定量評估(圖1)，該測試系統具有良好信度和效度[10]。測量時, 選取下肢多軸本體感覺評估模塊, 調節阻力緩解器至“5”檔, 圈數選默認值“5”。患者站立位, 患側足置于斜板，囑患者按照系統提示的以最短的時間(系統默認最長不得超過120s)、最佳的路徑，通過足部控制斜板完成5次重疊環形軌跡的動作，完成3次評估, 取平均值；在規定120s內完成評定, 電腦以圖表形式自動生成評估的結果, 記錄平均軌跡差(average trace error, ATE)和測試所用的時間(Time)。ATE=(實測軌跡長-理想軌跡長)/理想軌跡長×100%，Time是患者從開始測試到結束所需的時間，ATE越小、時間越短則提示患者本體感覺能力越好。②平衡功能評定[11]: 采用Berg平衡量表(Berg balance scale，BBS)，包含了站立、坐下、閉眼站立等14個項目，每項評分0～4 分，0分表示不能完成, 4分表示可以安全獨立完成，總分56分。評分越高，表示平衡能力越好。③步態評定：采用 Gait Watch 三維步態分析儀(廣州，章和電氣)分析步態的時空參數，該設備由7個數據采集傳感器和步態分析軟件構成，傳感器分別放置于患者的骶骨、兩側股骨中段的前側、兩側脛骨近端的內側和兩側足背處，可以采集患者步行過程中下肢各關節的實時運動參數，并同步傳輸到軟件系統進行數據收集和分析。評定時讓患者穿舒適的衣褲和鞋，固定好傳感器后，囑患者按規定的標準姿勢站立進行參數校準，完成參數校準后，讓患者按照平時的步行習慣直線行走12m。系統可自動還原患者行走的步態并得出報告。本研究主要觀察的步態時空參數為步態空間參數(步長、步寬、步速)、步態時間參數(健側擺動時間占比)以及步行12m過程中髖膝踝關節最大屈膝角度與最大伸膝角度變化。

圖1 觀察組1例患者治療前本體感覺結果

2 結果

2.1 2組患者治療前后下肢本體感覺和平衡功能評分比較 治療前，2組患者ATE、Time及BBS數值差異無統計學意義。治療8周后，2組ATE、Time數值均較治療前明顯降低(P<0.05)，且觀察組的數值更低于對照組(P<0.05)；2組BBS評分均較治療前明顯提高(P<0.05)，且觀察組的數值更高于對照組(P<0.05)。見表2。

表2 2組治療前后ATE、Time及BBS比較 分，

2.2 2組患者治療前后步態參數比較 治療前，2組患者步態參數的差異均無統計學意義。治療8周后，2組患者步態參數中步寬較治療前明顯降低(P<0.05)，且觀察組的數值更低于對照組(P<0.05)；2組患者步態參數中步長、步速及健側擺動時間占比均較治療前明顯提高(P<0.05﹚，且觀察組的數值更高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 2組治療前后步態參數比較

2.3 2組患者治療前后下肢關節最大活動角度比較 治療前，2組患者患側髖關節屈伸活動角度、膝關節屈伸活動角度及踝關節屈伸活動角度異均無統計學意義。治療8周后，2組患者下肢髖、膝、踝關節屈伸活動角度均較治療前明顯提高(P<0.05﹚，且觀察組的數值更高于對照組(P<0.05)。見表4。

表4 2組治療前后下肢各關節活動角度比較

2.4 患者本體感覺功能與步態參數的相關分析 患者ATE差值與步寬差值呈低度正相關(P<0.05)，與步長差值、步速差值、健側擺動時間占比差值、患側髖關節/膝關節/踝關節屈伸角度差值均呈低度負相關(P<0.05)；患者Time差值與步寬差值呈顯著正相關(P<0.05)，與步長差值、步速差值、健側擺動時間占比差值、患側踝關節屈伸角度差值均呈顯著負相關(P<0.05),與患側髖關節屈伸角度差值均呈低度負相關(P<0.05)。見表5。

表5 患者本體感覺功能與步態參數的相關性分析

3 討論

本體感覺障礙是腦卒中后常見且容易忽略的問題，患側肢體本體感覺下降，患者不能及時、準確感知肢體空間位置的變化，同時會導致平衡能力下降、姿勢控制和步行能力下降，嚴重影響了患者的生活質量[12-13]。目前認為中樞神經系統的可塑性是腦損傷后功能恢復的主要機制，在大腦重組過程中運動和感覺反饋是基礎。主動、重復性、任務導向性的功能運動有利于大腦神經重塑和肢體功能的恢復[14]。常規的康復措施，如感覺刺激、下肢力量訓練、平衡訓練、神經肌肉促進技術及運動再學習等對患者下肢的感覺和運動功能有一定的改善作用，但其周期相對較長且需治療師時刻關注[15]。FES-cycling則是將功能性電刺激和踏車訓練的優勢相結合并改良的新設備，對恢復患者腦功能及肢體運動能力有促進作用[16]。因此，本研究選用FES-cycling對腦卒中患者進行下肢的康復訓練，在確保安全的同時達到省時高效。

在站立和行走時，本體感覺對維持平衡最重要，本體感覺功能的減退會影響腦卒中患者肢體功能的恢復[17]。Tecnobody本體感覺測試系統可自動生成測試結果ATE和Time，數據有效、客觀，目前在國內臨床研究中的可靠性也得到了證實[18]。BBS量表是目前評定平衡功能公認有效的量表。平衡是步行的基礎，腦卒中患者易形成劃圈步態，表現為步寬增大，步長縮短，步速減慢，患側髖關節以及膝關節屈曲和伸展角度受限，患者足下垂和內翻也會影響踝背伸的角度，從而影響步行功能[19-20]。三維步態評估系統可以實時對患者步態時空參數進行客觀、準確的分析，從不同層面對患者步態進行全面的評估[21]。因此，本研究采用上述指標對患者的下肢功能進行評估。

本研究結果顯示，對照組經過單純的主被動踏車訓練后，本體感覺測試評分、BBS評分、步態參數及下肢關節活動角度較組內治療前均有改善，與高春華[22]研究結果一致。觀察組經過8周的FES-cycling治療后，患者的本體感覺測試評分、BBS評分、步態參數及下肢關節活動角度均較組內治療前和對照組治療后顯著改善，說明兩種方法具有不同療效，FES-cycling訓練針對腦卒中患者下肢本體感覺與運動功能的康復療效顯著優于單純踏車訓練。多通道FES可能在皮層和脊髓水平上的神經可塑性發揮作用，調節腦源性神經營養因子，促進神經突觸側支發芽和新突觸生成[23-25]。踏車訓練是周期性的運動，適用于早期及恢復期的腦卒中患者，兩者結合優勢互補，彌補了患者不能有效地完成單純踏車的主動抗阻訓練不足[26]。FES-cycling對下肢參與踏車運動的主要肌群給予適時、恰當時序的低頻電刺激，從而刺激下肢肌群的收縮來完成踏車這一功能性運動[27]。在訓練過程中，FES-cycling可以根據患者下肢具體肌力和肌張力變化的情況來設定運動阻力和形式，智能化地反饋相應的動作模式，進而刺激相應的肌肉收縮，誘導被刺激的神經肌群產生協調主動收縮。同時，FES-cycling訓練系統中通過多通道FES對下肢神經肌肉進行電刺激，信號經皮膚感受器傳入，然后產生相應的動作輸出。多通道FES-cycling可以使患者下肢關節產生一定范圍的活動，對髖膝踝等運動感受器受到牽伸、擠壓及抗阻訓練，使機械感受器在肌腱結構和關節中的反應增強，利于增強肌肉自主控制能力，促進關節運動覺和位置覺的恢復。同時患者可以通過該運動訓練系統學習多種肌群協調組合運動，在激活主動肌的同時能夠將重復運動模式反饋到大腦皮質，形成較好的外周-中樞訓練模式。規律重復地傳遞到雙下肢肌肉、肌腱、關節囊中，刺激本體感受器環層小體和魯菲尼小體，以提高本體感覺，促使機體獲取和分析外界信號，增強機體感知空間位置、肢體移動方向和速度能力，從而提高患者的平衡功能。FES-cycling 訓練能避免患者步行中的平衡穩定性問題，而且患者可以通過自身個體化的肌力自主地參與到踏車運動中，FES 起到輔助作用。本研究結果發現經過治療后患者的本體感覺改善的同時，患者下肢的平衡能力及步行能力均得到明顯改善，且與本體感覺的改善呈正相關。下肢的穩定性通常由下肢關節的關節囊、韌帶、肌肉及其本體感覺神經反饋共同維持。本體感覺是腦卒中患者恢復肢體運動的重要條件。腦卒中患者本體感覺障礙造成了運動控制能力減弱和運動位置準確性的降低，步行時往往出現不對稱性邁步，表現為健側步長小于患側、患側負重時間較健側短、患腿負重時髖屈曲、膝關節過伸和踝關節跖屈，通過FES-cycling 訓練后增強了本體感覺輸入，使患者在運動中感知平衡、速度、力量和位置的能力增強，更好地協調髖膝踝肌群間的平衡，保證對下肢運動調節和控制，進而改善患者的平衡和步行能力。

綜上所述，常規康復訓練結合FES-cycling訓練比單純的踏車訓練在提高下肢本體感覺、平衡及步態方面效果更顯著。本研究缺乏后期隨訪，尚未分析該研究的中長期療效，有待后續擴大樣本量、增加中樞重塑機制方面的研究進一步驗證該療法的臨床療效。