經顱磁刺激聯合下肢康復機器人對腦卒中患者下肢功能康復的效果觀察

摘 要 目的：探討經顱磁刺激聯合下肢康復機器人對腦卒中患者下肢功能的康復效果。方法：收集2021年1月—2023年6月首都醫科大學附屬北京康復醫院收治的100例腦卒中患者作為研究對象，隨機將其分成治療組（50例）和對照組（50例）。對照組采用常規康復訓練聯合下肢康復機器人治療，治療組在對照組的基礎上增加經顱磁刺激治療。觀察兩組患者臨床療效、關節活動度指標、Fugl-Meyer量表、Berg平衡量表、ADLs和WHOQOL-100評分。結果：治療前，兩組患者關節活動度指標、Fugl-Meyer量表、Berg平衡量表、ADLs和WHOQOL-100評分比較，差異均無統計學意義（Pgt;0.05）。治療后，兩組患者各項指標均得到顯著改善，且治療組均優于對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05）。結論：經顱磁刺激聯合下肢康復機器人對腦卒中患者治療能夠有效促進下肢功能的康復，增強患者髖關節、膝關節的靈活度，促進身體平衡的建立，進一步強化患者運動功能的恢復，提升患者日常生活的活動能力并有助于為其培養積極的生活預期。

關鍵詞 經顱磁刺激；下肢康復機器人；腦卒中

中圖分類號 R493 R743 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2024）04-0542-06

Effect of lower limb rehabilitation robot combined with transcranial magnetic stimulation on lower limb function of stroke patients

LIU Cui1， ZHEN Qiaoxia1， WANG Ping1， SU Yuan1， LIU Aixian1， ZHAO Dianlan2

（1. Neurological Rehabilitation Center， Beijing Rehabilitation Hospital， Capital Medical University， Beijing 100014， China;

2. Department of Rehabilitation Medicine， Cangzhou People’s Hospital， Cangzhou 061000， China）

Abstract Objective： To analyze the rehabilitation effect of lower limb rehabilitation robot combined with transcranial magnetic stimulation （TMS） on lower limb function of stroke patients. Methods： 100 stroke patients who were treated in Beijing Rehabilitation Hospital affiliated to Capital Medical University from January 2021 to June 2023 were selected. The selected patients were divided into the control group and the treatment group randomly， with 50 cases in each group. The control group was treated with conventional rehabilitation training combined with lower limb rehabilitation robot. The treatment group was treated with TMS combined with lower limb rehabilitation robot. The joint mobility index， Fugl-Meyer assessment， Berg balance scale， activities of daily living （ADLs） and WHOQOL-100 scores， and clinical efficacy of patients in the two groups before and after treatment were observed and compared. Results： Before treatment， there was no significant difference in joint mobility index， Fugl-Meyer assessment， Berg balance scale， ADLs and WHOQOL-100 scores between the two groups （Pgt;0.05）. After treatment， the above indexes of the two groups were significantly improved， and those indexes in the treatment group was better than those in the control group， and the differences were statistically significant （Plt;0.05）. Conclusion： TMS combined with rehabilitation robot could effectively promote the rehabilitation of lower limb function of stroke patients， enhance the flexibility of hip and knee joints， improve the establishment of body balance. Meanwhile， it could further strengthen the recovery of motor function， improve the ADLs ability and cultivate positive life expectations of stroke patients.

Key words Transcranial Magnetic Stimulation; Lower Limb Rehabilitation Robot; Stroke

隨著精準醫療和機器人技術的不斷發展，神經調控技術和康復機器人在腦卒中康復領域脫穎而出，因其高依從性和有效性，被大范圍推廣[1-3]。經顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）是一種非侵入性的神經調控技術，通過在頭皮上方放置電磁線圈，產生短暫的磁場脈沖，從而刺激大腦皮質神經元的活動[4-5]。

TMS主要用于治療神經系統疾病，如抑郁癥、焦慮癥、強迫癥、腦卒中等[6]。TMS的工作原理是利用磁場感應原理，當電磁線圈產生的磁場脈沖穿過頭皮和顱骨時，會在腦內組織中產生感應電流，從而激活神經元[7-8]。TMS可以調節腦內組織的興奮性，從而影響大腦的功能。TMS具有無創性，可以減少開顱手術產生的并發癥；具有針對性，可以對大腦特定區域進行刺激，促進大腦功能恢復；具有可調節性，刺激參數可以根據患者的實際情況進行調整；具有安全性，能夠減少產生的不良影響[8-9]。下肢康復機器人是一種較為先進的用于輔助和促進下肢康復訓練的機器人設備，下肢康復機器人配備了臺架式訓練平臺，設置了防摔倒機制，安裝了骨盆減重裝置，可以為患者提供精準的力量和運動控制，幫助患者進行下肢肌肉的動作訓練和康復治療[10-12]。結合研究實踐和臨床經驗，我們發現TMS和康復機器人分別從神經調控和康復訓練的角度影響腦卒中患者的康復[12-14]。聯合應用這2種治療方法可以綜合利用優勢，提高治療效果。TMS可以通過促進神經可塑性來改善神經功能，而康復機器人可以通過重復性的康復訓練來促進神經可塑性。兩者聯合應用可以更好地促進大腦的重塑和功能的恢復。單一治療方法可能無法充分覆蓋腦卒中患者的多種康復需求。聯合應用不同的治療方法可以增強治療效果，提高康復速度和程度。腦卒中患者的病情和康復需求可能存在差異。聯合應用TMS和康復機器人可以根據患者的個體情況進行調整和優化，實現更加個性化的治療方案。有鑒于此，本研究就首都醫科大學附屬北京康復醫院的患者進行了臨床研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021年1月—2023年6月

在首都醫科大學附屬北京康復醫院接受治療的100例腦卒中患者。采用隨機雙盲法，將患者分成治療組（50例）和對照組（50例）。其中治療組男性26例，女性24例，平均年齡（59.23±1.54）歲；對照組男性25例，女性25例，平均年齡（58.85±1.77）歲。兩組患者的一般資料比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），具有可比性。

在研究過程中使用隨機編號來標識治療組和對照組的患者，以防止研究人員在數據分析中意外暴露治療組和對照組。同時對數據分析人員也進行盲化，以防止其知曉患者的治療分組，從而降低偏倚。

1.2 納入標準 ①符合腦卒中診斷標準，經過顱腦CT或MRI檢查確診；②首次治療；③下肢功能障礙，立位平衡達到Ⅰ級，下肢肌張力≤Ⅱ級；④神志清楚，認知功能良好，配合度高，簽署知情同意書。

1.3 排除標準 ①嚴重認知功能障礙；②嚴重視力障礙、聽力障礙及空間障礙；③下肢皮膚破潰或感染，下肢骨折未超過3個月；④下肢深靜脈血栓及嚴重體位性低血壓；⑤下肢肌張力gt;Ⅲ級；⑥頻發癲癇。

1.4 方法 對所有患者進行常規康復治療。對照組采用常規康復治療結合下肢康復機器人對患者進行康復治療。根據患者骨盆寬度、大腿和小腿的長度對機械腿進行調整，將患者下肢固定于康復機器人位置，調整腿部帶扣的大小和位置，確保患者訓練時下肢關節的準確對位及舒適度。應用安全帶將患者的骨盆以及雙側髖關節的部位進行充分固定。然后，采用康復機器人的懸吊系統，支持患者進行站立。在康復機器人系統的支持下，能夠確保患者髖關節和膝關節能夠有效伸展，達到支撐體重的效果。再次檢查設備及固定情況，保障患者安全，設置康復機器人步行速度。治療訓練每次30 min，1次/天，5天/周，為期8周。

治療組在對照組的基礎上增加TMS治療。①選定刺激線圈形狀。選用圓形線圈。②選定刺激頻率及閾值。設定顱磁刺激線圈頻率為"1.0 Hz，強度為 80% 靜息運動閾值。③選定刺激區域及頻次。刺激患者健側第一軀體皮質運動區，刺激時間5 s，間隔5 s，連續刺激20 min，1次/天，5天/周，為期8周。

1.5 觀察指標 ①臨床療效：療效分為顯效、有效和無效。顯效：國立衛生研究院卒中量（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）評分減少≥40%；有效：NIHSS 評分減少 18%～40%；無效：NIHSS 評分減少lt;18% 或增加。②關節活動度變化：在患者肌肉完全放松且沒有康復機器人輔助情況下用關節活動度測量儀測量患者在經受外力時關節活動度，活動度變化越大說明關節功能越好。③弗格爾-邁耶康復評定量表（Fugl-Meyer Assessment of Sensorimotor Recovery after Stroke，FMA）評分標準：用于評估上下肢運動功能的評分系統。應用下肢運動功能評分部分包括下肢肌肉力量、關節活動度、協調能力、平衡能力和速度等方面的評估。該評分系統最高分為100分，分數越高表示運動功能越好。④Berg平衡量表（Berg Balance Scale，BBS）評分標準：用于評估平衡功能的評分系統，主要包括靜止平衡、動態平衡和姿勢控制等方面的評估。該評分系統最高分為56分，分數越高表示平衡功能越好。⑤日常生活能力（Activities of Daily Living，ADLs）評分標準：用于評估日常生活活動能力的評分系統。該評分系統最高分為100分，分數越高表示日常生活活動能力越好。⑥世界衛生組織生活質量測評問卷（100項）[World Health Organization Quality of Life Assessment （100 items），WHOQOL-100]評分標準：用于評估生活質量的評分系統，主要包括生理、心理、社會和環境等方面的評估。該評分系統最高分為 100 分，分數越高表示生活質量越好。

1.6 統計學方法 所有數據采用 SPSS24.0統計學軟件進行分析處理，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，采用獨立樣本t檢驗進行比較；計數資料以例數（百分比）[n（%）]表示，采用 χ2檢驗進行比較。以Plt;0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 臨床療效 治療組總有效率高于對照組，且差異具有統計學意義（Plt;0.05），見表1。

2.2 關節活動度變化 治療前，兩組患者髖關節、膝關節活動度變化對比無明顯差異（Pgt;0.05）；治療后，治療組髖關節、膝關節活動度高于對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表2。

2.3 運動功能FMA、BBS評分 治療后，治療組FMA、BBS評分均高于對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表3。

2.4 日常生活活動能力及生活質量評分 治療前，兩組患者ADLs和WHOQOL-100評分對比無明顯差異（Pgt;0.05）；治療后，治療組ADLs、WHOQOL-100評分均高于對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表4。

3 討論

腦卒中是一種急性腦血管疾病，通常是由于腦血管破裂或阻塞引起的。腦卒中可能會導致腦組織缺血、缺氧，從而引起一系列癥狀，如突然的面部、手臂或腿部無力或麻木、視力模糊等。同時，臨床表現還有吞咽困難、語言障礙、突發昏迷或意識喪失以及肢體癱瘓或無力[8-9]。腦卒中是全球主要的死亡原因之一，根據世界衛生組織的數據，每年約有600萬人死于腦卒中。腦卒中的死亡率較高，尤其是在發生嚴重出血性腦卒中的情況下。腦卒中可以導致腦組織的損傷和功能喪失。患者可能經歷運動障礙、感覺障礙、語言障礙、認知功能下降等后遺癥，這些后遺癥可能導致患者喪失自理能力，需要依賴他人照料并進行康復治療。腦卒中后遺癥對患者日常生活和社交功能造成嚴重影響。患者可能受到身體和認知方面的限制，無法進行日常活動和從事原本的工作，對心理健康產生負面影響。腦卒中的治療和康復過程通常需要長期并高昂的醫療費用對患者和家庭造成重大的經濟負擔。腦卒中患者可能面臨心理和情緒問題，如抑郁、焦慮、認知障礙等，這些問題不僅給患者帶來困擾，也會對家庭和社交關系產生負面影響。近年來，隨著生活環境和人口結構的變化，腦卒中的發病率隨著年齡的增長而增加，且更常見于60歲以上人群，腦卒中發病引起的不同程度的運動功能障礙，如步態異常、平衡異常等，極大程度上降低了患者的

生活質量[13-14]。

隨著數智技術和精準醫療的不斷進步，康復機器人領域不斷被拓寬，使用康復機器人輔助腦卒中患者康復治療已經成為主流，尤其是下肢康復機器人，其個性化康復、減重步行訓練可以在確保患者安全的同時提供科學有效的康復訓練，極大程度提高了患者下肢功能康復的成功率[15-16]。TMS是一種無創的方法，不需要手術或任何物理侵入，能夠直接作用于腦內組織，產生短暫的神經興奮或抑制效果。TMS通過脈沖磁場的作用，產生一個瞬時強大的磁場，穿透顱骨，到達腦內組織。磁場的變化會誘發神經元中的電流，從而改變神經元活動。TMS可以刺激特定的大腦區域，也可以用于網絡級別的調控。TMS被廣泛應用于神經科學研究和臨床治療：①神經科學研究。TMS可以用于研究大腦功能和連接，探究特定腦區對于感知、運動、認知等功能的貢獻。②神經可塑性調控。TMS可以通過調節神經元活動，誘發或抑制大腦區域的活動，進而影響神經可塑性過程。這在康復治療中有潛在應用，例如卒中康復、帕金森病等。③精神疾病治療。TMS可以用于精神疾病的治療，如抑郁癥和精神分裂癥。在治療腦卒中過程中，TMS可以促進大腦神經元和突觸的重組和改變，促進大腦受損區域神經元重連、修復和再生[17-18]。同時可以模擬大腦正常活動模式，為患者的運動、感覺和認知功能恢復，建立新的神經網絡。

在本研究中，治療組在對照組采用常規康復訓練聯合下肢康復機器人的基礎上施以TMS，結果顯示，治療組的總有效率更高。在關節活動度方面，治療后兩組患者的髖關節、膝關節活動度變化均高于治療前，且治療組的關節活動度變化更大，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。提示TMS結合康復機器人在下肢康復治療中有雙促進效應，康復機器人可以通過減重步行訓練糾正患者運動模式，保證髖關節、膝關節運動的準確性、協調性和流暢性，TMS通過對大腦皮層的刺激，增加了運動神經網絡的可塑性，使受損的神經元重新參與到運動控制中，從而增強髖關節、膝關節的運動能力[19-20]。在運動功能FMA評分對比中，治療后兩組評分均高于治療前，且治療組的評分更高，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。提示TMS聯合康復機器人的治療可以增強患者對運動的感知和控制能力。TMS可以調節大腦神經元的興奮性，提高患者對肢體運動的感知和控制，同時康復機器人可以提供準確和可重復的運動訓練，幫助患者改善運動的協調性和精細度[21-22]。在肢體平衡能力BBS評分對比中，治療后兩組評分均高于治療前，且治療組的評分更高，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。提示TMS聯合康復機器人可以實現多模態刺激，增強神經系統對肢體平衡的控制力，與此同時還可以強化感覺輸入，幫助大腦更好地感知身體位置和運動狀態，進一步提高平衡能力[23-24]。在ADLs和WHOQOL-100評分對比中，治療后兩組評分均高于治療前，且治療組的評分更高，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。提示TMS聯合康復機器人可以提供更全面訓練刺激，加上反復康復訓練的積累促進了神經可塑性和適應性的強化，當長期適應性訓練被患者心理和機體所適應，患者自信心和獨立性被激發，對生活預期更加積極。

本研究認為，在下肢康復機器人的基礎上施以TMS，能夠發揮二者的協調功效[15-20]，具體機制包括：①神經活性調節和神經可塑性增強。下肢康復機器人通過模擬運動來激活大腦中與運動相關的區域，促進神經可塑性。TMS可以直接作用于大腦皮質，調節運動皮層的活性。二者聯合可能會產生疊加效應，增強神經可塑性，加速大腦對康復訓練的適應和學習。②運動控制和協調改善。下肢康復機器人提供定向、重復性的運動訓練，有助于改善患者的運動控制和協調能力。TMS可以直接激活運動皮層，增強大腦對運動的控制。結合二者可能會產生協同作用，使患者更加準確地控制下肢肌肉，改善運動協調性。③神經遞質釋放和神經保護作用。下肢康復機器人聯合TMS可能通過影響神經遞質的釋放和神經保護作用來促進神經功能的恢復和保護。二者結合可能產生疊加效應，增強神經遞質的釋放和神經保護作用，有助于減輕運動功能障礙和促進康復進程。④腦-機器人接口優化。結合康復機器人聯合TMS可能通過優化腦-機器人接口，使腦與機器人系統更好地協調和互動。TMS可以調節大腦活性，以更好地適應康復機器人的運動要求，從而提高康復效果。⑤心理影響。康復機器人聯合TMS可能會提高患者的康復信心和積極性，減輕焦慮和抑郁情緒，從而促進康復效果。

本研究采用隨機雙盲法進行分組，雖然采取一定的措施，但研究還可能會產生一定的偏倚。在未來研究過程中，將通過擴大樣本量進一步降低偏倚，同時對于所有隨機分配的參與者進行完整性分析，包括按照原始分組進行分析，以避免因為非隨機原因導致的失去隨機分組的參與者帶來的偏倚。

綜上所述，TMS 聯合康復機器人康復治療能夠有效促進腦卒中患者下肢功能康復，能夠增強髖關節、膝關節靈活度，促進身體平衡建立，進一步強化運動功能恢復，提升患者日常生活活動能力并培養積極的生活預期。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：劉翠、趙殿蘭負責實驗操作，研究過程的實施，擬定寫作思路，設計論文框架，起草論文，論文修改，指導撰寫文章并最后定稿；甄巧霞、王平、蘇源、劉愛賢負責數據收集，統計學分析，繪制圖表。

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編輯：趙敏