脑卒中后左右制衡机制及其对上肢手功能康复的意义①

贾杰

复旦大学附属华山医院康复医学科，上海市200040

上肢和手功能障碍是脑卒中患者最常见的功能障碍之一[1]，是阻碍患者正常生活、工作和社交，以及返回家庭和社会的主要因素之一，给患者及家庭造成沉重负担。左右制衡模式是上肢和手发挥正常功能的重要规律，制衡异常是脑卒中患者上肢和手功能障碍的重要机制。在对脑卒中患者上肢和手功能的康复评定和治疗中，应充分考虑左右制衡的正常和异常因素，以增进康复疗效。

1 概述

上肢和手的功能复杂，包括运动、感觉等多种功能，还与认知等脑的高级功能存在密切联系。其运动具有活动范围大、运动形式复杂多样的特点，是目的性和工具性运动最重要的效应器官；而其感觉功能较身体其他部位更为精细、精密，且与客体识别、运动计划等过程存在密切复杂的互动。为完成这些功能活动，需要左右侧上肢和手，包括支配的神经活动，在时间、空间上多重有序协调，不仅涉及左右配合，还涉及适度的相互抑制。我们认为用“制衡”能更为准确地概括这种左右侧上肢和手功能的平衡、协调和制约关系。

具体地，上肢和手的左右制衡主要表现为维持姿势等非目的性运动时的制衡，如行走时的摆臂；执行目的性运动(如绘画)时的制衡；发挥感觉功能(包括痛温觉、粗触觉、精细触觉、实体觉等)时的制衡；与头、颈、躯干、下肢等身体其他部位协调运动时的制衡；参与认知等高级脑功能活动时涉及的左右制衡等。制衡的实现不仅涉及外在可见的骨关节系统，更需要脑、脊髓、周围神经等多级神经系统有序调控。

2 左右制衡的正常和异常表现

2.1 正常表现

上肢和手功能的左右制衡包括多个方面的有机结合。

2.1.1 非目的性运动

在维持姿势等非目的性运动时，左右制衡表现为肌力、肌张力、肢体运动轨迹等的协调平衡，以保持身体重心稳定、效应肌处于最佳功能长度，以适应目的性活动等。这一模式开始发育于婴儿时期，并在成年期成为自主运动模式，能帮助人以最省力的方式完成日常活动。

2.1.2目的性运动

在进行各种目的性、工具性操作，如绘画、制造机械等时，需要左右侧精密协调配合。这种制衡模式既有长期习得的模式化非意识成分，也需要不断根据目标变化，在有意识的指令指导下变化、调节。

2.1.3 感觉功能

发挥感觉功能时，左右手提供的躯体感觉信息不仅种类丰富、分辨率高，是形成意识水平知觉活动的重要信息来源；还与手的运动功能密切配合，不断为目的性活动提供实时感觉反馈[2]。由于躯体感觉信息在神经系统的加工存在明显对侧支配的特点，有效的感觉信息分辨、整合、高级加工以及对运动的反馈，离不开左右脑之间的制衡。有研究发现[3]，利用持续短阵脉冲刺激(continuous theta burst stimulation,cTBS)抑制单侧初级躯体感觉皮质，在抑制侧皮质功能活动出现的同时，对侧感觉皮质功能活动上升，为感觉功能相关的左右脑活动间动态制衡提供了实验证据。

2.1.4 参与认知等高级脑功能活动

手功能与认知等高级脑功能之间存在密切关系：手的感觉输入是认知加工的重要信息来源，并受执行、记忆、注意等认知活动调控[4]；手的运动功能是目的性运动实现的基础，并参与复杂运动的编码、执行等过程；与手功能相关的脑区/脑网络，和负责语言等高级认知功能的脑区/脑网络有重合[5]。故而手功能的正常需要左右脑认知等高级功能间的制衡。如在书写时，多数人左右半侧的视觉信息需要在主要位于左半球的书写中枢处理，并协调右手进行书写动作；同时，右半球主导的空间注意系统对空间信息进行动态调控。

2.1.5 与身体其他部位的左右制衡

正常人无论在维持姿势、步行等非目的性运动，或进行目的性运动时，躯干、肢体的左右侧都保持着动态协调与平衡。在这一过程中，上肢/手与下肢、头颈、躯干等身体其他部分，需要整体的左右制衡[6]。

2.2 异常表现

上肢和手左右制衡的任何一方面出现障碍而不能被代偿时，都有可能出现制衡异常的外在表现。在脑卒中患者中，上肢和手左右制衡异常主要有以下一些典型表现形式。

2.2.1 偏瘫

脑卒中以单侧发病多见，当病灶部位累及大脑初级运动皮质、次级运动皮质(包括前运动皮质、辅助运动区)、基底神经节和运动传导束时，可造成对侧肢体运动障碍，表现为肌力下降、肌张力增高和异常运动模式等[7-9]。患者患侧肢体肌力下降导致动作笨拙或肌肉完全无收缩；肌张力增高导致主被动运动均困难；长时间肌力和肌张力异常往往可导致患肢固定在异常位置，并继发骨、关节、肌肉、韧带改变，发生畸形。

患侧上肢和手除自身运动障碍外，还从多个方面影响健手的运动功能。由于双侧肢体协作减少，导致健侧上肢不能正常发挥部分功能(如系纽扣)；由于患侧异常运动模式，如由于肌力、肌张力障碍，导致上肢、躯干无法处于合适的功能位，影响健肢发挥功能；过度依赖健侧上肢，导致患肢习得性废用和/或健肢过度使用继发肌骨系统损伤等。

2.2.2 共济、协调障碍

当脑卒中病灶累及小脑及其相关传导束时，可能表现出上肢和手的共济、协调运动障碍，以小脑半球或小脑和脑干间传导束病灶较为多见。此时，无论患者肌力、肌张力是否正常，均可表现出患肢的辨距、协调性运动障碍，目的性、工具性运动功能受损尤其严重，影响双侧肢体协同运动[10-11]。共济、协调障碍也可导致健患肢-左右侧失衡，出现患肢习得性废用，健侧过度使用等情况，且患肢功能可能更难恢复和被代偿(非急性期)。

2.2.3 感觉障碍

脑卒中患者的感觉障碍表现非常复杂。由于病灶范围、部位和损伤程度的差异，感觉障碍既可仅累及对侧躯体的一部分(如单肢)，也可出现偏身感觉障碍；既可以累及单一感觉类型，也可出现各类感觉减退；既可表现为感觉减退，也可表现为感觉辨识度下降，还可能出现感觉整合和知觉形成障碍[12-13]。

由于脑卒中患者运动障碍症状常较为突显，感觉障碍常被家属和医疗团队忽视；但脑卒中患者自身对感觉障碍的感受可能非常突出，并且患肢感觉异常还可阻碍运动功能的正常发挥和恢复，尤其是精细、目的性运动功能的恢复[14]，或导致继发伤害，如烫伤等。

当存在单侧肢体感觉障碍时，患者可能会更多依赖健手获得精细感觉信息，主动(可能不自觉地)减少患手使用，从而造成患手进一步废用，加剧健、患侧上肢和手功能间的失衡，并阻碍患侧手功能恢复。倾斜综合征可见于部分脑卒中患者，即患者在坐位、站立位下，身体明显向患侧倾斜，并抵抗向身体中线或健侧的矫正，这可能与患者对重力和姿势的感知觉异常有关[15]；此时患者躯干、脊柱两侧的平衡异常，上下肢左右协调障碍，不仅影响坐位、站位平衡，还导致患者步行、上楼梯等动作控制困难，步态蹒跚，极易跌倒。

2.2.4 认知功能水平

手功能的正常发挥，需要认知等高级脑功能参与；当左右脑高级功能失衡时，可能表现出上肢和手功能异常。如左侧额、顶叶损伤时，可能发生多种肢体失用(不限于单侧)；而当右脑注意系统受损时，则可能出现半侧空间忽略，导致忽略侧空间所有感觉信息和运动执行不同程度障碍，而出现上肢和手的感觉或运动异常，并干扰上肢和手的感觉、运动功能恢复。

需要指出的是，上述几类上肢和手功能的左右制衡异常，常不会单独出现，而是同时存在，互相影响，但可能以某一种形式为最突出表现。

3 神经机制

3.1 生理机制

脑对上肢和手功能的控制、调控非常复杂，不仅包括复杂的感觉信息分析处理和多种运动形式，还与认知等加工过程相协调。众多脑结构和脑网络参与上肢和手功能的实现过程，包括初级感觉和运动皮质(S1区和M1区)、次级感觉和运动皮质，以及联合皮质等。

一般而言，在不同功能层级、双侧半球之间，存在不同类型的制衡关系。初级感觉和运动皮质与肢体有显著的双侧交叉控制特征，即肢体的初级感觉、运动活动主要由对侧大脑半球的初级感觉、运动皮质控制；同时，双侧半球等位脑区间存在大量经胼胝体纤维联系；双侧半球M1区、S1区之间还存在动态功能联系和相互抑制，处在正常制衡状态[16-17]。

更高级的脑功能则有明显的偏侧化特征，如对语言、文字符号、数学规则等的认知加工具有明显的左侧优势，而空间注意、感知觉统合则多具有更明显的右侧优势。因此，来自双侧的躯体感觉信息，可能需要传输到某一侧高级中枢进行加工，才能进行概念获取、复杂编码等信息加工过程，再分别将信息传导至双侧运动皮质，完成运动执行过程。

大脑双侧半球间的信息交流、功能整合、竞争抑制关系并不是一成不变的，而是处在不断变动中，在不同瞬间，双侧半球可分别占据主导地位，处在动态左右制衡之中。

3.2 脑卒中后的病理机制

多数脑卒中患者病灶局限于单侧半球，此时，双侧脑功能间的正常制衡被打破，继发多种异常模式。

目前研究发现，初级、次级运动皮质(包括前运动皮质、辅助运动区等)、初级感觉皮质、小脑等较多脑区的结构损伤、功能活动和功能连接异常，均与脑卒中患者上肢和手功能障碍相关，并且表现出明显患侧和健侧脑差异化、特征性的功能改变，以及双侧脑半球功能活动的失衡[18-22]。具体表现如下。

病灶侧运动皮质，尤其是初级运动皮质功能活动降低，伴健侧运动皮质功能活动上升；当病灶侧皮质脊髓束损伤较重时，对侧运动皮质功能活动更强；这种双侧半球功能活动的相反变化与患者上肢和手运动功能存在相关性[18-20]。

病灶侧和对侧半球运动皮质间功能连接减弱[21]，伴有病灶侧运动皮质对对侧正常抑制的降低[22-23]，以及对侧对病灶侧的过度抑制[24]。经典观点认为，这种双侧脑半球间正常抑制的失衡可能阻碍病灶侧脑功能恢复。目前临床上针对脑卒中患者运动障碍的无创神经调控方案，即包括抑制对侧功能，以帮助病灶侧脑结构和功能恢复[25]。但越来越多的研究发现[26-30]，如果病灶侧脑受损过于严重，则患者的功能恢复可能需更多依赖对侧的功能代偿，这种代偿可能存在于双侧等位脑区之间、正常情况下有结构/功能连接的脑区之间，也可能形成半球间新的结构和功能连接。这时临床治疗可能既要促进健侧脑的有效代偿，又要减少无意义的病理性异常模式形成。前运动皮质和辅助运动皮质可能在这种功能重建过程中具有重要意义[31]。

除病灶侧脑损伤程度外，胼胝体白质纤维损伤程度[32]、病灶位于优势或非优势侧[33]，也与半球间活动失衡表现有关。非优势侧半球损伤患者有更广泛的脑区激活，而优势侧半球损伤患者则更多地表现为功能活动降低，而如强制性诱导运动疗法等治疗，能显著改变脑激活模式[34]。对临床治疗有重要意义。

对脑网络拓扑结构的分析发现，脑卒中患者运动相关脑网络内存在拓扑结构异常，可能与上肢和手运动障碍有关；这种异常包括网络结构趋近于随机网络、病灶侧运动皮质和对侧小脑局部中心度增高、健侧皮质运动皮质中心度降低等，可能反映局部脑损伤后，脑功能网络重构的特征[35]。

此外，由于脑高级功能的偏侧化，单侧损伤如果累及高级认知功能相关脑区，也可能影响双侧上肢和手的功能表现。如由于右侧半球注意网络受损导致严重偏侧空间忽略，可能不仅存在左侧肢体忽略，右手执行左侧空间任务时也会出现异常。

4 在临床康复中的应用

脑卒中患者上肢和手功能障碍虽然以患侧表现突出，但其外在形式和内在机制均涉及双侧肢体、双侧脑间的制衡，有左右侧脑的同时参与。对脑卒中患者上肢和手功能障碍评估、治疗时，应综合考虑双侧情况，对其制衡和失制衡关系进行评估和个性化干预，以取得更好的康复效果。

4.1 康复评定

脑卒中患者上肢和手功能的左右制衡异常包括肌骨关节等效应器水平(“外在的”上肢和手)，以及相关的神经调控水平。康复评定也应在上述水平进行。

对“外在的”上肢和手的康复评定，应关注有无继发肌肉、关节和韧带异常，如肌萎缩、韧带挛缩、关节畸形等，并予以相应治疗，避免由于器官结构异常导致的左右制衡异常和功能障碍。

在神经调控水平，应着重评估病灶侧和对侧脑结构、功能情况，以及双侧脑功能活动间的关系、功能连接状态等。常用的评定技术包括功能磁共振、磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)等。功能磁共振研究发现[36-38]，脑卒中急性期患者在执行上肢和手运动任务时，如病灶侧初级运动皮质、辅助运动区、前运动皮质和健侧小脑等功能活动较好，则其慢性期上肢和手功能较好。通过功能磁共振数据计算的偏侧化指数被较多用于评估双侧半球间功能活动的差异性；初级感觉皮质、初级运动皮质的偏侧化指数提高可能与运动功能改善有关[39]。

DTI可评估脑白质纤维束损伤情况。皮质脊髓束损伤程度，以及双侧皮质脊髓束结构参数间的不对称性，与脑卒中患者运动功能恢复程度有关[37-40]；胼胝体白质损伤也与脑卒中患者运动功能障碍和双侧半球间功能活动不对称性有关[32]。

利用TMS可直接评定双侧半球间的功能抑制，并提供上肢和手(运动)功能代表区兴奋性和面积等信息[22-24]。

4.2 强制性诱导使用患手

脑卒中患者由于患手功能障碍，往往自发病起即开始使用健手替代患手的功能，即使患手功能有一定程度恢复，也仍会过度依赖健手完成功能活动，这不利于患手功能恢复，导致患手废用，也不利于患者运动再学习。利用患手进行简单日常功能性活动，不仅在一定程度上防止患手出现联合反应，也使患手增加感觉输入和运动体验，促进康复。所以提倡限制性诱导使用患手，如当患者患侧手有随意运动的初期，将健侧手插在裤兜里或用绑带约束，临床研究表明[41]，强制性诱导运动疗法在治疗后短期和长期随访中，对脑卒中患者的运动功能、手臂功能性活动，以及日常手的活动功能都有益。强制性使用患手体现脑卒中后手功能康复中的左右制衡协调关系，有利于脑卒中患者上肢和手功能康复。

4.3 患侧模拟健侧手运动

1999年Altschuler等[42]发表镜像疗法应用于脑卒中后期患者上肢功能康复的临床研究，结果显示，该疗法能显著改善脑卒中患者上肢运动功能，提高日常生活活动能力，降低疼痛，改善单侧忽略[43-44]。上肢镜像疗法的有效性依赖于患者左右判断能力[45-46]，通过模仿，达到肢体间左右制衡的目的。贾杰团队提出运用基于摄像头的多模态镜像疗法，作为一种康复治疗技术的新手段[47]，提出临床规范化的镜像治疗模式，进一步发挥镜像疗法促进左右侧运动功能的疗效，并能改善左右侧感觉(触压觉等)，缩小双侧功能差异。

4.4 主动肌和拮抗肌肌力的制衡训练

上肢和手发挥正常运动功能需要主动肌、拮抗肌的协调运动。屈肌张力过高在脑卒中患者中较为常见。对于上肢屈肌张力过高，同时伴有伸肌肌力无法引出的患者，可使用低频电刺激，将电极片贴在拮抗肌处，诱导伸肌肌力；也可以使用肌肉能量技术募集伸肌肌力，从而达到屈伸肌力制衡的效果。脑卒中后期患者常有上肢肩关节疼痛，影响主动肌肌力。利用矫形按摩技术联合肌肉能量技术能促进新生细胞合成和功能恢复，有助于胶原纤维正常平行排列，平衡交叉关节的肌力[48]。肌肉等长收缩后，结缔组织延长，松解胶原组织间的异常连接；当肌肉恢复其最大长度时，与触发点相交的疼痛和功能障碍得到缓解[49]，疼痛的缓解有利于上肢主动肌肌力募集，对主动肌和拮抗肌肌力的制衡起作用。

4.5 步行中的上下肢左右制衡

在步行过程中，髋关节总是向前，双侧上肢交替摆动，上下肢左右对角线运动，下肢运动可相对流畅地完成。在诸如利用软垫行四点跪位爬行训练、上台阶步行训练中，强调上下肢对角线爬行、步行，上下肢同一方向交替制衡，对上下肢运动的左右制衡有帮助。由贾杰团队提出的上肢、下肢一体化也体现了左右侧肢体的制衡，对脑卒中患者肢体功能的康复不再局限于单纯上肢或下肢康复，而是将其作为一个整体综合对待，干预上肢后，下肢的功能也有明显改善；上下肢脑区联系机制等的平衡，反映脑网络之间左右互相影响的可能[6]。上下肢左右制衡同样对卒中后上肢手功能的恢复起促进作用。

4.6 骨盆控制训练

根据神经促进技术原理，强化骨盆控制能力可促进下肢运动功能[50]。骨盆带的控制有助于步行过程中重心转移、步行周期时相平衡；在上下肢左右制衡对角线运动中，干预骨盆带对卒中后上肢和手功能康复有促进作用。

实际工作中，康复治疗师多注重髋关节屈伸主动运动的诱发和控制训练，对骨盆控制训练重视不够，可能影响患者步行能力恢复[51]。脑卒中偏瘫患者常存在臀中肌力弱，步行支撑期出现臀中肌无力步态；训练时可采用桥式运动训练，嘱患者卧位行左右骨盆控制训练，如骨盆旋转运动、前伸后伸，以及坐位下骨盆的左右、前后倾斜训练等。体感神经促进技术利用牵张、关节压缩和牵引、施加阻力等本体刺激，应用螺旋对角线运动模式促进活动功能恢复，采用体感神经促进技术骨盆模式进行诱导训练，对双侧臀肌及各个方向动作的主动诱发有促进作用。左右骨盆控制将有利于上下肢的制衡能力，包括步态能力提高。

4.7 躯干两侧肌肉长度及肌张力的制衡

脑卒中后常伴有典型偏瘫倾斜综合征，患者站立时，身体抵抗超越中线活动，重心往往向患侧偏移；为保持身体平衡，患者头向健侧偏移，头到健侧肩部的距离变短，健侧躯干明显缩短，患侧拉长，并呈现高张力状态；后期颈部几乎不能活动，患侧上肢及手难以完成超过中线向健侧的活动，如摸肩动作困难。其关键在于躯干左右侧肌肉长度出现功能失衡、左右侧肌张力失衡。治疗时，治疗师不仅要在站立位训练患者的躯干重心转移，还要在卧位和坐位下，尽可能使患者恢复头部运动，牵伸高张力的脊柱侧屈肌肉，同时刺激低张力的侧屈肌群。这些训练都有助于患者重心恢复、左右侧躯干长度和肌张力制衡。对脑卒中后偏瘫倾斜综合征的患者利用上肢手的左右制衡理论，同样对上肢手功能的康复有所启发。

4.8 无创脑功能调节技术

单侧脑卒中患者常存在健侧脑与患侧脑之间功能活动的制衡异常。临床可应用多种无创脑功能调节技术，对局部脑功能活动及其与其他脑区的功能连接进行干预调节，对改善双侧脑功能活动失衡有一定效果。应用最多的无创脑功能调节技术包括重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)、经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)；其中，高频rTMS、间歇性爆发性丛刺激(remittent theta burst stimulation,rTBS)、tDCS的阳极刺激可兴奋受刺激脑区，而低频rTMS、连续性爆发性丛刺激(continuous theta burst stimulation,cTBS)、tDCS阴极刺激可抑制受刺激脑区的功能。脑卒中患者的治疗一般选择兴奋病灶侧或/和抑制对侧脑功能的方案，取得一定疗效[25]。近年有研究者提出[52-53]，应根据患侧脑损伤程度或患侧脑结构保留度、病灶位置、病程等综合选择治疗方案，但具体判断标准和治疗策略仍待进一步研究。此外，对慢性期脑卒中患者(病程>1年，且长时间功能障碍无明显改善)，也可考虑采用兴奋双侧脑皮质的方案进行治疗，以调动残余脑功能，促进双侧脑功能活动再制衡。我们在临床上采用该方案治疗，对部分患者取得一定疗效。

值得注意的是，上肢和手功能的左右制衡同时涉及手的器官水平和神经调控尤其是脑调控水平，以及两者间的复杂相互关系。因此，在基于左右制衡理论进行康复治疗时，也应考虑将上述两个水平结合进行干预，如结合基于“中枢-外周-中枢”闭环康复理论的干预[54]，以进一步提高疗效。

5 小结

综上所述，上肢和手左右制衡包括大脑神经机制调控、运动及感觉功能的制衡、脑区不同部位和骨骼肌肉关节系统在功能上的相互影响，故脑卒中患者的上肢和手功能训练，应系统考虑左右上肢和手的运动制衡，包括运动时的肌张力、肌力，行走时重心左右转移能力，躯干左右侧肌力、肌张力，上肢与头颈、躯干、四肢等部位的协调与制衡等因素，还要考虑左右侧上肢和手感觉功能的制衡，以及认知等高级脑功能活动的左右制衡因素等。我们认为，基于左右制衡理论的标准化、规范化、系统化康复评估和治疗，将为脑卒中患者上肢和手功能康复带来质的进步。