智能电刺激运动机器人在胸腰段不完全性脊髓损伤患者中的应用效果

唐虹，王其红，覃渝茜，常有军，张远东，杨廷彦，胡可慧

(1重庆医科大学附属四川省康复医院·四川省八一康复中心，成都611135； 2遂宁市中心医院)

智能电刺激运动机器人在胸腰段不完全性脊髓损伤患者中的应用效果

唐虹1，王其红1，覃渝茜1，常有军1，张远东1，杨廷彦1，胡可慧2

(1重庆医科大学附属四川省康复医院·四川省八一康复中心，成都611135； 2遂宁市中心医院)

目的 探讨智能电刺激运动机器人在胸腰段不完全性脊髓损伤(SCI)患者中的应用效果。方法 选取胸腰段不完全性SCI患者40例，将其随机分为治疗组及对照组，两组均给予常规康复治疗，治疗组同时辅以智能电刺激运动机器人训练，对照组分别在不同时间辅以功能电刺激和四肢联动自行车训练。于治疗前、治疗8周后采用Fugl-Meyer量表(FMA评分)、改良Barthel指数(MBI评分)、徒手肌力检查对两组下肢运动功能、日常生活活动能力(ADL)、下肢肌力进行评定。结果 治疗8周后，两组FMA评分均升高，以治疗组为著(P均<0.05)；两组MBI评分均升高(P均<0.01)，两组间比较，P>0.05。治疗后两组下肢肌力均较治疗前提高(P均<0.05)，治疗组下肢近端肌力高于对照组(P均<0.05)。结论 智能电刺激运动机器人能改善胸腰段不完全性SCI患者下肢运动功能及肌力；并提高日常生活活动能力。

脊髓损伤，胸腰段；智能电刺激运动机器人；下肢运动功能；肌力

脊髓损伤(SCI)是由于外伤、先天因素和疾病等引起的脊髓结构和功能的损害，导致神经损伤平面及平面以下感觉和运动功能完全或部分丧失，使患者完全或部分丧失日常生活活动能力(ADL)和工作能力的一种严重的神经损伤。患者因肌肉的失神经支配可致肢体活动受限并产生一系列并发症，常见有肌肉废用性萎缩、骨质疏松、压疮、心功能降低等，这些并发症若不及时处理，将进一步加重功能障碍和残损程度，严重时甚至危及生命。功能性电刺激(FES)技术是使用电刺激的手段，精确的刺激顺序和刺激强度激活瘫痪或轻瘫肌肉，使SCI患者恢复一定运动功能的一种康复治疗技术[1]。近年来，随着科技的发展，临床上开始将FES与虚拟现实活动联合一起进行功能锻炼，FES结合自行车运动就是其中之一，即在患者使用FES对股四头肌、腘绳肌和踝背伸肌进行功能性电刺激的同时进行四肢联动性自行车训练。2015年7月～2016年5月,我们将有上述功能的智能电刺激运动机器人康复训练设备应用在20例胸腰段不完全性SCI患者中，取得较好效果。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择SCI患者40例，按随机数字表法分为两组，治疗组20例，男16例、女4例，年龄(42.85±7.50)岁，病程(11.15±4.40)个月；神经损伤平面按关键肌和关键点来确定，其中胸段SCI 12例，腰段SCI 8例；损伤分类采用美国SCI学会(ASIA)分类法：B级7例，C级13例。对照组20例，男15例、女5例，年龄(41.15±5.98)岁，病程(12.05±2.84)个月；其中胸段SCI 13例，腰段SCI 7例；ASIA分类法：B级7例，C级13例。两组基线资料有可比性。

1.2 治疗方法 对照组：干预措施包括：①一般物理训练：由专业物理训练师进行一对一康复训练，康复治疗手段以神经促进技术及运动再学习疗法(包括Brunnstrom技术、Rood技术、PNF技术等)为主；肌力训练包括瘫痪肢体训练，腰背部肌、髂腰肌、腹肌力量增强训练，呼吸训练等。45 min/次，1次/d，5 d/周。②FES治疗：患者在平躺安静状态下接受治疗，肌电极片放置在下肢双侧股四头(两组)、腘绳肌(一组)和踝背伸肌(一组)肌腹，参数设置如下：双向方波，持续时间250 ms，刺激节律50次/s，45 min/次，1次/d，5 d/周。③四肢联动自行车训练：使用NuStep公司生产的NuStep T5型四肢联动训练器进行四肢联动功能训练。具体方法如下：要求患者在训练时穿着宽松衣服和尺寸合适的鞋；根据患者的身高依次调整好座椅距离、椅背角度、把手距离和臂杆旋转等，确保坐姿为双腿略弯，双臂完全伸直。从最低强度开始，同时进行上肢和下肢的运动训练；所有模式由电脑根据患者不同情况调整控制，45 min/次，1次/d，5 d/周。总疗程8周。治疗组：在一般物理训练基础上配以智能电刺激运动机器人训练，功能性电刺激器使用Pals Platinum TM, Axelgaard manufacturing CO, Ltd公司生产的低频电刺激仪，型号：Fallbrook, CA 92028。电极片摆放位置、参数设置与对照组患者低频脉冲电刺激位置和组数一致；四肢联合运动训练与对照组训练准备和参数设置均保持一致。45 min/次，1次/d，5 d/周，总疗程8周。

1.3 疗效评价标准 在治疗前及治疗8周由2名专业康复评定师对同一例患者进行评定。应用简化Fugl-Meyer运动量表(FMA)评定患者下肢运动功能，量表总分34分，分值越高表示患者下肢运动功能越好；采用改良Barthel指数(MBI)[2]评定ADL能力；使用徒手肌力检查法[3]评定患者股四头肌、臀大肌、腘绳肌、胫前肌、踝背伸肌肌力，并根据0～5级肌力换算成0～5分；。

2 结果

2.1 两组治疗前后FMA评分、MBI评分比较 治疗组、对照组治疗前FMA评分分别为(7.65±1.31)、(7.95±1.00)分，MBI评分分别为(29.4±7.13)、(31.65±7.74)；治疗后FMA评分分别为(15.2±4.06)、(13.15±1.93)分，MBI评分分别为(61.70±6.21)、(62.60±7.04)分。治疗前两组两指标比较，P均>0.05。治疗8周后，两组FMA评分均升高，以治疗组为著(P均<0.05)；两组MBI评分均升高(P均<0.01)，两组间比较，P>0.05。

2.2 两组治疗前后下肢肌力评分比较 见表1。

表1 两组治疗前后下肢肌力评分比较(分，±s)

注：与同组治疗前比较，*P<0.05；与对照组治疗后比较，&P<0.05。

3 讨论

SCI是一种严重的致残性损伤，患者通常遗留四肢瘫或截瘫，严重影响生活能力和工作能力，给社会和家庭造成严重的经济负担；因此通过积极有效的康复训练不但可以改善患者的躯体功能，减轻残障，而且可以通过提高其日常生活自理能力，改善生存质量。既往研究证实，功能性电刺激配合脚踏车训练可以提高SCI患者肌肉强度和耐力，改善心肺功能[4]。本研究结果也表明，无论是常规康复治疗辅以分开进行的功能性电刺激和四肢联动自行车训练，还是辅以功能性电刺激与四肢联动自行车同时进行的训练，都能改善SCI患者下肢运动功能、肌力和ADL能力。

功能性智能电刺激运动机器人是将FES与虚拟现实活动结合一起进行的功能锻炼，FES结合四肢联动自行车训练就是其中一种，其对SCI患者下肢运动功能产生正性作用的机制目前考虑主要有以下几个方面：①SCI发生后，损伤节段以下肌肉会发生一系列变化，包括神经活动减少、骨骼肌萎缩、肌肉截面积缩小、肌肉质量下降、运动终板减少甚至消失等[5，6]。FES能够逆转长期SCI后肌肉组织的变化，恢复肌肉的结构、质量和力学特点，促进肌肉泵的活动，从而恢复或重建SCI患者下肢的运动功能[7，8]。已有研究证实，四肢联动训练在改善脑卒中患者躯干控制能力、平衡功能、步行能力以及ADL方面疗效显著[9～11]；同时该仪器可以根据患者的情况，灵活地控制双下肢的速度、频率以及阻力，从而改善其下肢肌肉系统的灵活性、骨骼肌系统的强度，恢复下肢的运动功能[12]。②FES结合四肢联动自行车训练可以增强肌肉的抗疲劳性。这种抗疲劳性的提高与肌肉氧化酶和葡萄糖酵解酶活性提高有关，也可能是由于肌纤维的结构发生了改变。③FES结合四肢联动自行车训练可使患者的心血管功能、骨密度、肌围度都有提高，而且还可提高机体新陈代谢水平、加强局部血液循坏，增加特殊新陈代谢酶数量，增强胰岛素、肾上腺素、生长激素的分泌。

在本研究中，FES结合四肢联动自行车训练在训练形式、内容，治疗强度、次数和时间上都比传统的FES和四肢联动自行车训练有了一定程度的改进并进行了量化处理，仪器本身可以根据患者自身肌力情况进行循序渐进的训练，智能化的调整训练刺激方式和训练强度。这种训练可以提高下肢灵活性，保持并改善下肢的关节活动能力，增加下肢稳定性和协调性，治疗前后FMA评分差异有统计学意义，且治疗组更优于对照组，可以充分说明其有效性。FES的刺激还可以增加患者本体感觉的输入，也能提高患者下肢肢体运动功能的恢复。观察组中下肢近端肌力的改善情况好于对照组，说明在常规康复治疗基础上辅以智能电刺激运动机器人能有效提高SCI患者的肌力和活动能力，但是两组患者下肢远端肌力改善作用有限，其可能原因是否与患者损伤平面和损伤程度不同，机体远端恢复能力较近端更差有关还需进一步研究。另外，本研究中，MBI评分在治疗后组间比较差异无统计学意义，其可能原因主要是训练主要关注下肢肌力，主要体现在转移、行走等下肢功能，MBI在这些方面评价比较粗略，不能反映治疗后的细微差别。

总之，智能电刺激运动机器人训练对瘫痪肢体的功能恢复有积极的正向作用。但本研究中四肢联动自行车训练的模式是根据患者不同情况进行的参数调整，患者在治疗中可根据自身情况选择主动模式和被动模式，这种主动和被动训练之间是否存在差异并未做进一步分析。在以后的研究中，对FES结合四肢联动自行车训练的最佳参数以及不同参数对功能恢复是否不同等方面将做进一步深入的研究。

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四川省卫生厅科研基金资助项目(130494)。

胡可慧(E-mail：123081617@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.29.019

R741

B

1002-266X(2017)29-0057-03

2016-12-06)