下肢康复训练机器人对脑梗死偏瘫病人步行功能与P300影响

范亚霞,赵雅宁，郝正玮，刘丹，李建民

(河北联合大学护理康复学院,河北 唐山 063000)



下肢康复训练机器人对脑梗死偏瘫病人步行功能与P300影响

范亚霞,赵雅宁，郝正玮，刘丹，李建民

(河北联合大学护理康复学院,河北 唐山 063000)

目的 探讨下肢康复训练机器人对脑梗死偏瘫病人步行功能与P300的影响。方法 脑梗死偏瘫病人60例，随机分为对照组和机器人组，各30例。对照组采用常规康复疗法，机器人组在常规康复疗法的基础上给予Lokomat康复训练为主的运动训练方法。两组分别于干预前及干预8周后，采用步态分析仪检测步长、步宽、步频、步速及事件相关电位(ERP)N100、N200、P200和P300电位。结果 干预前，两组病人步长、步宽、步频和步速比较差异无显著性(P>0.05)；干预后，两组步长、步宽、步频和步速均高于干预前，机器人组高于对照组，差异有显著性(t=3.844～12.946，P<0.05)。干预前，两组N100、N200、P200和P300潜伏期及P300波幅差异无显著性(P>0.05)；干预后，两组N200和P300潜伏期较干预前降低，P300波幅较干预前增高；机器人组N200和P300潜伏期较对照组降低，P300波幅较对照组增高，差异有显著性(t=2.160～4.251，P<0.05)。结论 早期进行机器人康复训练可改善脑梗死病人步行功能，并且对于脑卒中病人认知功能的提高具有明显的促进作用。

康复；机器人；卒中；偏瘫；步态；事件相关电位,P300

脑卒中是目前人类疾病的三大死亡原因之一，存活者中50%～70%遗留有瘫痪、失语等严重残疾。其中步行能力低下是脑卒中病人存在的主要问题之一，影响病人的日常生活，也给社会、家庭带来很大的负担[1]。目前大量临床研究表明，常规康复训练对改善脑卒中病人的步行功能有显著疗效，但病人容易出现异常步态[2]。大多数脑梗死病人遗有执行功能障碍及认知障碍，影响病人恢复[3]。事件相关电位(ERP)是反映大脑高级认知功能的内源性成分，其中P300测定对于早期确定病人有无认知障碍及其程度以及对病人预后的预测有重要的临床意义[4]。本研究结合ERP检测，探讨下肢康复训练机器人对脑梗死偏瘫病人步行功能及P300的影响。现将结果报告如下。

1 对象与方法

1.1研究对象

2011年5月—2012年5月，从我校附属医院神经内科住院病人中选取缺血性脑卒中恢复早期病人60例，随机分为对照组和机器人组，各30例。纳入标准：①诊断符合全国第4次脑血管病学术会议关于脑梗死诊断标准[5]，经颅脑CT或者MRI检查确诊，梗死部位为单侧基底核区；②年龄30～70岁，首次发病，病程在1个月内，生命体征平稳，无其他神经系统疾病，意识清楚、能听从指令并配合康复；③在服用降压药的情况下，收缩压12～20 kPa，舒张压8～12 kPa；④一侧肢体偏瘫，下肢Brunstrom分期2～3期(下肢有轻微的活动及可完成膝关节屈伸运动)；⑤简易精神状态量表评定有轻度认知功能障碍(MMSE总分13～24)。排除标准：①患有其他影响步行能力的神经肌肉和骨关节疾病，严重的急慢性心瓣膜病、心肌病及其他器质性心脏病；②不愿意参加实验者,脑出血和颅脑外伤造成的偏瘫者；③有精神症状、听力障碍、理解障碍者；④近期心绞痛频繁发作及不稳定型心绞痛。两组病人一般资料比较差异无显著性(P>0.05)。见表1。

1.2治疗方法

1.2.1对照组 给予常规康复治疗，主要采用功能性电刺激(FES)、Bobath技术、神经肌肉本体促进技术(PNF)、Rood感觉运动技术、运动再学习等治疗方法，每周训练3次，每次30 min，共8周。

1.2.2机器人组 在对照组康复治疗基础上，采用Lokomat下肢康复机器人(瑞士Hocoma公司和瑞士苏黎世Balgrist大学附属医院脊髓损伤中心开发，Lokomat®系统5.0版)进行训练。训练前，测量病人腿部的长度，调节绑带的尺寸和机器人装置。调节减重：初始质量为病人体质量的60%；系数范围为0.2～0.7；初始引导力设置为30%；步速的调节范围1.5～1.7 km/h。根据病人的恢复情况逐步减少质量、增加步速(1.8～2.0 km/h)。每个步行训练周期为30 min,整个训练过程由1～2名治疗师来帮助完成。每周训练3次，每次30 min，共8周。

表1 两组病人一般资料比较

1.3评价指标及方法

1.3.1步态参数 应用步态分析仪，测量病人最舒适步速、步长、步宽、步频以及单足和双足撑期的时间。病人在与计算机相连的3.8 cm×0.6 m的压力感应垫上以最舒适步速连续行走3次，然后通过美国GAITRite USB步态分析系统计算步态参数，以其反映病人每天活动时实际步行功能的变化。

1.3.2ERP测定 在我校附属医院肌电图室完成。室温28～32 ℃。首先向病人说明检查的目的,要求其全身放松, 集中注意力，闭目。然后进行预测试,待病人完全掌握测试要求后开始正式测试。采用Medtronic Keypoint.Net肌电诱发电位仪,按照10-20国际脑电电极系统[6],将记录电极置于中央中线点(C1)、前额(C2)两点,参考电极置于右耳垂(A2), 前额(FPz)接地,电极间阻抗<5 kΩ。试验以纯音听觉非靶刺激序列刺激被试者双耳,声强110 dB,刺激频率0.3～1.0 Hz,刺激波宽50 ms。靶刺激为高频音,出现概率为25%;非靶刺激为低频短音,出现率为75%,两者分别进行叠加平均,靶刺激叠加200次。要求被试者以按键方式对靶刺激计数。分析时间800 ms,灵敏度50 μV/D。分析指标：N100、N200、P200、P300成分的潜伏期和P300的波幅。ERP测定时统一指导语和检验参数，固定操作人员完成。

1.4统计学处理

应用SPSS 17.0软件进行统计学处理，数据间比较采用t检验和χ2检验。

2 结 果

2.1两组步态参数比较

干预前，两组病人步态参数比较差异无显著性(P>0.05)；干预后，两组步长、步宽、步频和步速数值均高于干预前，机器人组高于对照组(t=3.844～12.946，P<0.05)。见表2。

表2 两组步态参数比较

2.2两组ERP成分潜伏期和波幅比较

干预前，两组N100、N200、P200和P300潜伏期数值及P300波幅差异无显著性(P>0.05)。干预后，两组N200和P300潜伏期较干预前降低，P300波幅较干预前增高；机器人组N200和P300潜伏期较对照组降低，P300波幅增高，差异均有显著性(t=2.160～4.251，P<0.05)。两组干预前后比较、干预后机器人组与对照组比较，N100和P200潜伏期差异均无显著性(P>0.05)。见表3。

表3 两组病人ERP成分阶段潜伏期和P300波幅比较

3 讨 论

与正常步态比较，脑卒中后由于共同运动失调、肌张力增高、肌力减弱、下肢感觉障碍等因素造成病人出现摆动期足下垂、内翻、髋关节外展外旋之划圈步态[7]。由于瘫痪肌肉不同，行走时代偿的方式各异，往往会使关节活动失去正常的方向而产生异常姿势，形成偏瘫步态[8]。脑卒中偏瘫后，有步行能力的病人，常表现为行走速度缓慢、费力、稳定性差[9]。目前，临床上应用的康复训练如运动康复治疗、抽屉式阶梯训练、早期踝及足趾背屈训练等对卒中步态的改善有一定的作用。本文研究结果显示，与对照组比较，机器人组步长、步宽、步频和步速数值均增高。因为Lokomat下肢康复机器人系统具有减重系统和智能控制系统，在减重状态下，步行时髋、膝、踝关节协调运动，促使肌肉产生和谐的肌肉收缩时相，输入正确的运动模式，经传入和传出冲动的反复刺激，在病灶周围形成新的神经通路，充分发挥中枢神经的代偿作用，改善脑细胞的功能和活性，恢复了自主协调运动。且对某个运动皮质区域进行刺激的同时可引起其他运动皮质区域相应的改变，有助于运动功能康复[10]。在大脑功能受损后，通过重新组织结构和功能，能够建立代偿机制，有效地提高病人的步行功能。

ERP是近年来用于检测大脑认知功能的一项电生理技术，是人脑接受特定刺激后所产生的电位变化。P300潜伏期主要反映大脑对外来信息的认知加工过程，P300波幅是神经系统对环境刺激的反应随感觉输入改变时，与工作记忆相关的脑电活动。对正常个体注意力和即时记忆的神经心理测试研究结果显示，P300潜伏期越短，波幅越长，认知行为越好[11]。因此，P300波可用于认知功能评估[12]。其中N100、P200波是相关刺激的早期成分，代表大脑对信号的早期处理过程；而N200、P300属于内源性成分，与复杂的认知过程有关，是感觉、知觉、记忆、理解、判断和推理等心理过程的反映，能够较客观地反映认知功能[13]。本研究结果显示，与对照组比较，机器人组N200和P300潜伏期数值降低、P300波幅增高；N100和P200潜伏期无明显变化，提示运动对脑功能重组具有重要的意义。本研究应用机器人进行康复训练的过程中，病人视觉、听觉主动参与，通过感觉输入刺激及反复强化学习等信息的输入，使其神经元获得感觉、运动和注意信息，在大脑整合并实现功能重组。有研究显示，P300潜伏期与个体思维操作密切，而P300波幅与个体注意力有关[14]。本文对照组病人常规康复训练中，一些急性期病人肢体处于弛缓状态，整个治疗过程病人处于被动状态，病人依赖性强，不利于注意力的集中，这可能是对照组P300波幅变化不明显的原因。P300波幅改变与运动强度有关，呈现倒“U”型的关系，即只有在中等强度运动时波幅最大，小强度及大强度运动时则波幅减小。神经心理测验与认知电位关系的研究表明，N200为ERP的内源性(心理性)成分，不受刺激物理特性的影响，与被试的精神状态和注意力有关。

综上所述，应用康复训练机器人进行规范、系统的康复治疗，可以刺激脑卒中病人大脑相应神经功能区，促进神经元突触侧芽发出，从而促进健侧和病灶周围脑细胞的组织和功能重建，改善认知。

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(本文编辑 黄建乡)

EFFECT OF THE LOWER LIMB REHABILITATION TRAINING ROBOT ON WALKING FUNCTION AND P300 IN PATIENTS WITH HEMIPLEGIA DUE TO CEREBRAL INFARCTION

FANYaxia,ZHAOYaning,HAOZhengwei,LIUDan,LIJianmin

(College of Nursing and Rehabilitation Medicine, Hebei United University, Tangshan 063000, China)

ObjectiveTo investigate the effect of lower limb rehabilitation training robot on walking function and P300 in patients with hemiplegia due to cerebral infarction (CI).MethodsSixty hemiplegic patients due to CI were equally randomized to control group and robot group. A conventional rehabilitation therapy was carried out in patients of the control group, and those in the robot group an additional Lokomat rehabilitation training was conducted on the basis of conventional rehabilitation therapy. The walking ability and the electromyography evoked potential instrument were used to measure the step length, step width, cadence and walking speed and the motor function and component of event related potent (ERP)-N100, N200, P200 and P300, before and eight weeks after therapy.ResultsBefore training, there was no significant difference between the two groups with regard to the step length, step width, cadence and walking speed; after training, the numerical values of the above items were higher than before, and that in the robot group was higher than the control, the differences were significant (t=3.844-12.946,P<0.05). The differences of latency of N100, N200, and P200, and amplitude of P300 between the two groups were not significant (P>0.05); after intervention, the latency of N200 and P300 was lower than before, and P300 elevated, the latency of N200 and P300 in the robot group reduced versus the control, and P300 elevated (t=2.160-4.251;P<0.05).ConclusionCarrying out early robot rehabilitation training can improve the walking function of patients suffering cerebral infarction, and it has a significant role in promoting patient’s cognition.

rehabilitation; robotics; stroke; hemiplegia; gait; event-related potentials, P300

2014-04-23;

2014-10-28

范亚霞(1972-)，女，主管护师。

R493

A

1008-0341(2015)02-0167-04