下肢康复机器人训练对首发脑梗死偏瘫患者P300的影响

赵雅宁 张盼 郝正玮 马素慧 陈长香 李建民

脑梗死后下肢肢体运动功能障碍是患者主要的残疾病症，此外患者尚遗有执行功能障碍，表现为知觉、注意力、学习记忆、思维及判断等能力异常，影响患者肢体功能恢复［1，2］。临床上大多脑梗死偏瘫患者经过早期康复训练，其平衡和运动功能均能得到一定的改善，但训练过程中难以将步行中的负重、迈步、平衡三要素有机的结合，患者容易形成异常步态［3］。下肢康复机器人训练最大的特点是可结合患者实际情况调整步态的3个基本成分，受到临床广泛关注［4］。研究显示运动与个体认知能力关系密切，系统的康复训练对患者认知功能的恢复有一定影响［5］。事件相关电位(event related poten，ERP)P300是反映受试者认知功能最有价值的电生理指标，可反映个体综合脑功能状态［6］。本研究结合ERP P300的变化，探讨下肢康复机器人训练对脑梗死偏瘫患者的康复效果，以提供康复机器人步行训练的脑功能基础，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2011年5月至2012至年11月河北联合大学附属医院神经内科住院患者中(恢复早期)缺血性脑卒中患者60例，随机分为对照组和机器人组，每组30例。2组患者年龄、性别比、偏瘫侧、病程、MMSE和NIHSS评分等方面差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。见表1。

表1 2组患者一般资料n=30，±s

表1 2组患者一般资料n=30，±s

组别 平均年龄(岁)性别(例，男/女)偏瘫侧(例，左/右)发病时间(d)MMSE评分(分)NIHSS评分(分)机器人组57 ±9 13/17 12/18 30 ±6 16.4±2.7 12.8 ±1.4对照组58 ±8 14/16 14/16 28 ±6 17.4±3.1 12.4 ±1.7

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准:①诊断符合1995年第四届脑血管病学术会议制定的《各类脑血管疾病诊断要点》中脑梗死的诊断标准［6］、经头颅CT或者MRI检查确诊、梗死部位为单侧基底节区(可以有左右之分);②年龄30～70岁、首次发病，病程在1个月内、生命体征平稳、无其它神经系统疾病、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血压维持在140/90 mm Hg;④一侧肢体偏瘫;⑤简短精神状态量表有轻度认知功能障碍者(MMSE总分13～24);⑥无严重的心脏病史及其他神经系统疾病;⑦美国国立卫生研究院脑卒中量表(national institutes of health stroke scale，NIHSS)评分＜15分;⑧均签署知情同意书。

1.2.2 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，患有严重的急慢性心瓣膜病，心肌病及其他器质心脏病;②患者不愿意参加试验者，脑出血和颅脑外伤造成的偏瘫者;③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。⑤精神障碍史阳性、色盲、色弱者或严重视力或(和)听力障碍者;不能理解或完成测试者。

1.3 治疗方法

1.3.1 对照组:根据患者下肢功能进展情况给予采用功能性电刺激、Bobath技术、神经肌肉本体促进技术、运动再学习等常规治疗方法，每周训练3次，每次30 min，连续训练8周。

1.3.2 机器人组:采用瑞士Hocoma公司和瑞士苏黎世Balgrist大学附属医院脊髓损伤中心开发的Lokomat系统5.0版进行训练，训练前，依据患者腿部的长度，调节绑带的尺寸和机器人装置。调节初始重量为患者体重的60%，调节系数范围为0.2～0.7，调节初始引导力为30%;根据患者的恢复情况逐步降低重量和增加跑步台的速度，调节步速为1.5～1.7 km/h。每个步行训练周期为30 min，每周训练3次，每次30 min，连续训练8周。

1.4 评价方法

1.4.1 Fugl-Meyer下肢运动功能评定:Fugl-Meyer运动功能评测是在Brunnstrom分级基础上的更加细化的评定量表，包括肌张力、联合反应、共同运动、分离运动在内的异常模式。具体评价方法:Fugl-Meyer评定法包括肢体运动、平衡、感觉、关节活动度及疼痛五项，共113项，总分226分，其中肢体运动包括上肢66分，下肢34分，值越高，运动功能越好为0～34分，值越高，动功能越好。本研究应用Fugl-Meyer下肢运动功能评定部分。

1.4.2 Berg平衡量表:包括14个项目，每个项目的评分由0～4分，0分代表无法完成动作，4分代表可正常完成动作。评分的标准根据在限定的时间或距离内完成动作的能力，最高总分为56分，分数越高，表示平衡能力越好。评估方式为评价者要求并观察患者做出包括坐到站、无支撑站立、无支撑坐位、站到坐、转移、闭眼站立、并脚站立、手臂前伸、弯腰抬物、转头向后看、原地转圈、双脚交替踏凳、前后脚直线站立和单腿站立共14个项目的活动，分别定义为Bl、B2、B3……B14。

1.4.3 ERP测定:事件相关电位检测均在河北联合大学附属医院肌电图室完成。室温28～32℃。首先向被试者说明检查目的，要求全身放松，注意力集中、闭目。试验进行预测试，待其完全掌握测试要求后开始正式测试。测试时采用Medtronic Keypoint.Net肌电诱发电位仪，按照10～20国际脑电电极系统，将录电极置于C1、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，刺频率0.3～1 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。要求被试者对靶刺激默数。分析时间800 ms，灵敏度50 μV/D。分析指标ERP的 N100、N200、P200、P300成分的潜伏期和P300波的波幅。实验时均统一指导语和检验参数，固定操作人员完成。

1.5 统计学分析 应用SPSS 13.0统计软件，计量资料以±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组下肢运动功能及平衡功能参数比较 治疗前2组Fugl-Meyer下肢运动功能评分、Berg平衡功能评分差异无统计学意义(P＞0.05);治疗后8周，2组Fugl-Meyer运动功评分、Berg平衡功能评分治疗前比较，差异均有统计学意义 (P＜0.05)，且机器人组治疗后Fugl-Meyer运动功评分、Berg平衡功能评分优于对照组治疗后(P＜0.05)。见表2。

表2 2组Fugl-Meyer运动功能评分、Berg平衡功能评分比较n=30，分，±s

表2 2组Fugl-Meyer运动功能评分、Berg平衡功能评分比较n=30，分，±s

注:与治疗前比较，*P ＜0.05;与对照组比较，#P ＜0.05

组别 Fugl-Meyer运动功评分治疗前 治疗后Berg 平衡功能评分治疗前 治疗后机器人组 13.6 ±2.3 29.5 ±3.2*# 19.8 ±1.7 42.1 ±11.0*#对照组 14.6 ±2.8 23.6 ±3.1* 19.5 ±1.9 37.1 ±6.6*

2.2 2 组 ERP 成分 N100、N200、P200、P300 的潜伏期和P300波的波幅比较 治疗前2组ERP成分N100、N200、P200、P300的潜伏期和 P300波的波幅比较，差异无统计学意义(P＞0.05);2组N200、P300的潜伏期缩短与治疗前比较，差异有统计学意义(P＜0.05)，P300波幅有所增高，与治疗前比较，差异均无统计学意义 (P＞0.05);治疗后8周，2组 N200、P300的潜伏期缩短与治疗前比较，差异有统计学意义(P＜0.05)，P300波幅增高，差异均有统计学意义(P＜0.05)，且机器人组治疗后P300的潜伏期和波幅变化均优于对照组治疗后(P＜0.05)。见表3。

表3 2组ERP成分N100、N200、P200、P300的潜伏期和P300波波幅比较n=30，±s

表3 2组ERP成分N100、N200、P200、P300的潜伏期和P300波波幅比较n=30，±s

注:与治疗前比较，*P ＜0.05;与对照组比较，#P ＜0.05

组别 N100潜伏期 N200潜伏期 P200潜伏期 P300潜伏期 P300波幅机器人组治疗前 98±13 299±41 227±27 402±44 6.4±3.3治疗后 95±12 227±31*# 165±28*# 329±25*# 9.5±2.7*#对照组治疗前 99±14 302±43 231±29 404±45 6.4±3.5治疗后 97±14 258±30* 188±30* 364±26*7.0 ±3.2

3 讨论

本研究发现机器人下肢康复训练对脑卒中患者下肢运动、平衡功能起到很好的改善作用。脑卒中造成步行功能异常的病理基础是上运动神经元受损，引起运动模式异常，表现为肢体肌张力增高，肌群间协调紊乱，出现联合反应、共同运动和紧张性反射等脊髓水平的运动形式，从而出现肢体运动功能障碍［7］。临床上卒中患者经过系统手法的康复训练，偏瘫患者下肢功能得到一定恢复［8］。本研究在传统手法康复的基础上，应用Lokomat步态康复训练机器人进行康复干预，训练时结合患者实际病情调节承重、步幅和平衡;此种生理步态模式行走训练可抑制下肢肌张力的增高、促使肌肉产生和谐的肌肉收缩时相、增加患者足够的承重能力和耐力、促进步行中动能和位能的转换;且Lokomat的步态矫正器系统可并不断修正和调节患者步行步行运动时关节活动度、偏移范围等参数，使运动指数更加准确，促进神经的协同运动，从而下肢功能得到较好的恢复［9］。

ERP是一种较客观反映大脑高级功能的脑电生理检测技术，其“内源性成分”P300不受物理刺激的特性影响，可综合反映大脑对信息的处理能力;P300改变与大脑的神经电生理活动改变密切相关。研究显示脑卒中患者P300潜伏期延长、波幅减低，说明脑卒中患者大脑对外部刺激进行分类、编码、识别的处理速度障碍以及大脑对信息加工时有效资源动员的程度降低。文献报道运动可改善个体大脑对听视觉信息的加工处理能力，神经诱发电位发生相应变化，但不同运动方式和运动强度对事件诱发电位P300的报道［10］结果并不一致。目前，在脑血管病康复过程中也有学者初步观察了治疗前后P300的变化，刘玲玉等［5］发现早期手法干预脑卒中肩手综合征患者2个月后，听觉P300的潜伏期明显缩短，波幅明显增高。也有研究显示，卒中后偏瘫患者手法治疗前后1个月患者视觉P300发生变化［11］。本研究发现传统康复训练组自身前后比较时，P300的潜伏期明显缩短，波幅虽增高但差异变化不显著;而机器人组P300的潜伏期明显缩短，波幅显著增高;且与传统康复训练组比较时，差异亦有统计学意义。研究显示早期康复训练可通过感觉输入刺激及反复强化学习等信息的输入，促进潜伏通路及休眠突触的活化，使非损伤区发生功能重组和损伤区功能环路重建;诱导突触的可塑性变化，形成新的突触，这些可增加突触电位的总和，影响整个脑的场电位P300发生变化［12］，因而2组患者P300波电位均发生相应改善。本研究中Lokomat机器人利用仿生外骨骼机械腿，在患者完整的外骨骼式结构的带动下以预设的运动模式进行训练，患者的双腿在跑步台上不断的重复性的运动，使皮质信号不断扩大［13］;研究发现步行训练与参与可强化神经再生环境的允许作用，促进BDNF等神经生长因子表达［14］，这可能是机器人干预组P300电位变化较对照组显著的原因。本研究中对照组P300波波幅变化不明显，可能与康复时间有关，研究显示训练的时间和机能均会影响神经可塑性的变化［15］。研究显示P300潜伏期与个体思维操作密切［16］，传统康复训练中，以治疗师的手法为主，整个治疗过程患者处于被动配合位置，患者依赖性强，不利于患者注意力的集中;Lokomat训练系统具有信息反馈功能，患者训练同时了解自身训练的效果和不足，提高患者训练的兴趣和动力，患者在治疗过程中主动思考并主动寻求改进措施，使患者思维反应能力提高，可能也是机器人组P300波潜伏期和波幅进一步变化的原因之一。

综上所述，本研究发现在传统康复治疗基础上给予机器人步行康复训练，反映大脑综合认知水平的P300潜伏期、波幅发生明显变化，不仅进一步肯定机器人下肢康复训练对脑卒中偏瘫患者的治疗作用;也说明早期机器人步行训练对大脑可塑性的影响。

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