肌氧监测指导下肢抗阻训练对脑卒中偏瘫患者下肢力量恢复的作用

何家乐，王 璐，黄丽萍，闫文佳，贾子善解放军总医院第一医学中心 康复医学中心，北京 0085；解放军医学院研究生院，北京 0085；解放军总医院第七医学中心 康复医学科，北京 00700

肌力下降是脑卒中后偏瘫患者的临床表现之一[1]。肌肉力量是运动及步行能力的基础，对卒中患者进行一定强度的抗阻训练有助于改善患者的步行能力及运动功能[2-3]。康复治疗中常采取多种力量训练形式，以帮助患者提升基础力量，其中渐进抗阻训练效果被广泛接受。渐进抗阻的原则是通过目标肌群在等张收缩中逐步增加对抗最大阻力的时间，或在等长收缩中逐步提高对抗最大阻力的次数，实现肌群超负荷，并循序渐进地调整抗阻强度，以达到不同力量训练的目标[4]。渐进抗阻训练要求参与者每组训练均达到较高的强度甚至力竭，以实现超负荷原则，这些要求对于力弱、本体感觉障碍、运动协调性减低的恢复期卒中患者而言存在一定风险[5]。因而需要寻找适当简便的局部生理指标来调节控制训练强度，保障训练安全，帮助患者降低运动损伤风险，提高训练效果。近红外光谱(near-infrared spectroscopy，NIRS)监测局部氧含量技术为监测局部运动生理改变提供了新的思路。局部氧含量与心率、脉搏等生理指标协同参考，可实时监测参与者训练强度，进而指导训练，完成健康管理。因此本研究拟探讨卒中患者以训练中肌氧变化为指导的抗阻训练方法与常规抗阻训练方法对局部力量及下肢运动功能改善是否存在差异。

对象和方法

1 研究对象 将2019年3 - 9月在解放军总医院第一医学中心康复医学科进行康复治疗的处于脑卒中恢复期需要加强患侧下肢肌群力量的30例患者纳入本研究。纳入标准：1)年龄30 ～ 75岁；2)初次发病，符合全国脑血管病诊断标准[6]，且生命体征平稳，无明显认知障碍，可以配合完成治疗要求；3)患侧下肢Brunnstrom功能分期≥Ⅲ期，股四头肌肌力大于3级，MAS分级≤2，站位平衡≥2级，已经开始步行训练且患侧下肢能够单独完成半仰卧抗阻深蹲运动。排除标准：1)存在严重的心肺功能异常，其他神经系统疾病，或疾病急性期，以及其他不能接受下肢运动的骨关节疾病；2)存在视听力、言语障碍无法完成医患沟通；3)药物干预后血压仍不能控制在139/89 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)以内；4)未签署知情同意书。脱落判定：1)患者本人或家属要求终止训练；2)未能按周期完成全部训练；3)出现其他疾病或新发急症，不具备完成条件。

2 分组 按时间顺序采取随机数表法将30例患者随机分为常规组和肌氧组各15例。两组基线资料无统计学差异(P＞0.05)。见表1。

3 负荷测试 在抗阻训练周期开始前，所有患者均进行10RM(10 repetition maximum)测试，测试方法类比1RM测试[7]。从次最大重量开始通过3 ～ 5组逐步递增负荷的测试，估算出10RM对应的负荷重量。

4 训练前准备 每次训练前根据患者身高和舒适度调整挡板位置及背椅滑动范围，以确保患膝屈曲状态成角为90° ～ 100°，伸展时成角略小于180°(防止膝关节绞索)。训练中要求患者尽力控制运动节奏，保持慢起慢落以感受髋膝关节肌群发力。各组训练运动节律一致，并保证按标准要求完成每次动作。

表1 两组基线资料比较Tab.1 Comparison of baseline data between the two groups

5 训练方法 两组患者均接受以Bobath方法为主的常规康复训练，包括抗痉挛运动、躯体控制训练、站位平衡训练、步态训练及日常生活能力训练、神经肌肉电刺激、MOTOmed下肢康复踏车等，每日1次，每日训练约6 h。在此基础上两组均采用Monitored Rehab Systems-Functional Squat(MRSFS)下蹲肌群运动控制训练系统进行患侧单腿半仰卧位的负重深蹲训练(图1)。1)常规组：按照热身-训练-放松的顺序用患侧单腿完成5组仰卧下蹲运动。热身和放松阶段均采用50% 10RM配重完成20次；训练阶段以80% 10RM配重完成3组、每组15 ～ 20次下蹲训练。各组训练之间休息间隔以患者自身感受为参考，原则上不超过1 min。2)肌氧组：和常规组训练方法相同，但每组次数和组间休息时间根据肌氧饱和度曲线确定。便携式肌氧设备全程佩戴于患侧股外侧肌部位，并用弹力绷带固定，使设备紧贴皮肤表面，待信号连接稳定30 s后开始运动训练。同样以50% 10RM配重完成热身和放松阶段，当肌氧饱和度达到最低值(氧饱和度变化5 s内≤2%)再做10次(如果总次数少于15次，增加肌氧在最低点时的训练次数，直到达到20次)；训练阶段以80% 10RM配重进行3组，每组训练在肌氧达到最低点时再做5次(如果总次数少于15次，增加肌氧在最低点时的训练次数，直到达到15次；总次数超过20次时，减少肌氧在最低点的次数，或适度调整配重)。组间休息以氧饱和曲线完全恢复(10 s内变化≤2%)为准，完全恢复后开始下一组训练。3)配重调整：当患者80% RM配重可以完成3组20次时，下一日运动负荷增加5磅配重。4)抗阻训练周期：两组患者均进行为期4周，每周5次，每次15 ～ 20 min的抗阻训练，累计20次。

6 评价方法 训练周期前后各进行1次测评，测评正式进行前先帮助患者熟悉测试内容、方法及流程，以确保结果真实可靠。全部评价由1名不了解分组情况的资深康复治疗师完成。1)等速肌力测试：采用美国Biodex System-4型等速运动测试训练系统进行膝关节屈伸肌群力量测试[8]。患者取坐位，用尼龙带固定其躯干、膝关节近端和踝关节近端。调整座椅及动力头、力臂的位置使动力头轴心与膝关节屈伸轴对应。峰力矩(peak torque，PT)、峰力矩体质量比(peak torque/body weight，PT/BW)、平均峰力矩(average peak torque，APT)：测试模式下进行等速屈伸膝肌力测定，设定活动范围为主动活动最大范围。测试内容包括60°/s、120°/s各10次，180°/s完成25次，各组测试之间休息时间以氧饱和度曲线恢复致稳定水平为标准。角速度60°/s下屈伸膝峰力矩比率(flexor/extenson，F/E)：反映膝关节屈伸膝肌群肌力的平衡，对关节稳定性有实际意义[9]。2)关节活动度评定：主动活动范围(active range of motion，AROM)：患侧膝关节带动Biodex动力臂进行3次主动屈伸膝运动，记录活动范围；被动活动范围(passive range of motion，PROM)：由治疗师辅助完成3次被动最大幅度屈伸膝运动，并记录显示活动范围，取最大值。3)下肢运动功能及肌张力评定：采用Fugl-Meyer下肢运动功能评分量表，满分34分，评价下肢运动功能。改良Ashworth量表(modified Ashworth scale，MAS)了解下肢肌张力分级[10]。4)步行能力评定：主要包括“起立-行走”时间(timed up and go，TUG)、10 m步行时间。步行能力测试时要求患者完成3次2种不同测试(TUG和10 m步行时间)，取最短时间。

7 统计学分析 使用SPSS22.0进行统计分析。观测资料中的计量数据，均通过正态性检验，以-x±s描述，两组间的比较为成组t检验或校正t检验，同组内前后比较为配对t检验。计数资料以例数表示，组间比较采用Fisher's精确概率检验。检验水准为双侧α=0.05。

图 1 患者深蹲训练(A)，肌氧设备固定(B)Fig.1 Deep squatting training for a patient (A),and the location of muscle oxygen equipment (B)

结 果

1 两组下蹲训练量比较 热身和放松阶段常规组每名患者每日均完成20次下蹲运动训练；肌氧组热身时每个患者平均完成(18.73±2.06)次，放松时平均(18.32±3.15)次。训练阶段常规组每日平均完成(51.28±6.74)次下蹲运动；肌氧组平均完成(52.51±5.97)次。两组患者单日训练量和训练总量无统计学差异(P＜0.05)。

2 两组等速肌力测试值比较 两组训练前PT、PT/BW、APT无统计学差异(P＞0.05)，训练后伸膝肌群PT、PT/BW、APT在3种角速度下均有显著提升(P＜0.05)，肌氧组伸膝肌群较常规组提升幅度更明显(P＜0.05)，但屈膝肌群组间提升幅度无统计学差异(P＞0.05)，两组训练后组间PT、PT/BW、APT亦无统计学差异(P＞0.05)。见表2 ～表4。两组训练前组间F/E无统计学差异(P＞0.05)，训练后较训练前均得到统计学改善(P＜0.05)，但两组间无统计学差异(P＞0.05)。见表5。

3 两组关节活动度比较 两组膝关节活动度(PROM、AROM)训练前、训练后组间比较均无统计学差异(P＞0.05)，但每组训练后主动关节活动度较训练前得到明显改善(P＜0.05)。见表6。

4 两组下肢运动功能评分、MAS分级及步行能力比较 常规组1人因身体原因能未完成两项步行能力测试，另1人未完成Fugl-Meyer下肢运动功能评分。两组Fugl-Meyer下肢运动功能评分、MAS分级、步行能力训练前，训练后组间比较均无统计学差异(P＞0.05)；但训练后两组上述指标较训练前均显示出明显的改善(P＜0.05)。见表7。

表2 两组训练前后患膝60°/s肌力测试比较Tab.2 Comparison of 60°/s muscle strength test between the two groups before and after training

表3 两组训练前后患膝120°/s肌力测试比较Tab.3 Comparison of 120 °/s muscle strength test between the two groups before and after training

表4 两组训练前后患膝180°/s肌力测试比较Tab.4 Comparison of 180°/s muscle strength test between the two groups before and after training

表5 两组训练前后患膝屈伸肌60°/s峰力矩比率比较Tab.5 Comparison of 60°/s peak torque ratio of knee joint flexor and extensor muscles between the two groups before and after training

表6 训练前后两组膝关节活动度比较Tab.6 Comparison of knee joint activity between the two groups before and after training (°)

表7 步行能力、Fugl-Meyer下肢运动功能评分和MAS分级比较Tab.7 Comparison of walking ability,Fugl Meyer score and MAS

讨 论

肌力减弱和肌张力异常是卒中偏瘫患者运动功能障碍的主要表现。上运动神经元受损引起的肌张力升高可引起痉挛状态和异常运动模式；还会在早期引起肌纤维、软组织等微观结构的改变，造成关节挛缩[11]。所以很长一段时间内神经康复技术的重点多关注于抑制痉挛、减少异常模式、促进和诱导正确的运动模式，而忽略了对肌力的提升[12]。目前认为，卒中后力弱的主要原因在于神经因素(原动肌激活受损以及神经系统下传冲动减少等)和肌肉失能[13]；不同形式的抗阻训练可以一定程度上改善患者运动功能[1,14]。因此高效、安全的肌力训练方式可能意味着更好更快的功能恢复，对卒中患者运动功能提升有积极意义。

渐进抗阻训练是有效提升肌力水平的训练方法之一，遵循超负荷和超量恢复等原则，通过不断提升阻力大小、抗阻时间、抗阻频次，逐渐增强肌力。本研究将氧含量监测技术与渐进抗阻的训练方式结合，采用负重深蹲这种闭链运动形式及中高强度的训练方案，以信度和效度较高的等速肌力测试为力学评价方式[5]，探讨肌氧监控训练方法的价值。肌力测试结果表明经过渐进抗阻训练，两组患者伸膝肌群的PT、PT/BW、APT在快、中、慢速等速肌力测试中均有提升(P＜0.05)，这与相关文献报道结论一致[15-16]。肌氧组较常规组伸膝肌群显示出更高的力量增长幅度(P＜0.05)，说明肌氧监测的方法对局部力量训练效果更为理想，但该方法对屈膝肌群的提升幅度效果未见统计学差异(P＞0.05)。原因可能与训练方式选择(完成负重深蹲运动主要依靠伸髋、伸膝肌群)、训练时长不足和屈膝肌群力弱更明显等有关。局部肌氧含量是指骨骼肌微循环中氧合血红蛋白、肌红蛋白及脱氧血红蛋白、脱氧肌红蛋白的相对浓度，能反映局部组织摄氧及氧耗间的平衡关系[17]。从能量代谢角度分析，在运动中骨骼肌氧主要用于氧化还原供能维持ATP、CP等能源物质的水平，以及补充运动后形成的“氧债”，因此氧含量变化与能量代谢密切相关[18]。与常规方法相比肌氧监控抗阻训练的方法可以直观、实时地了解骨骼肌训练中氧代谢变化，确保目标肌群每组训练均能达到局部氧代谢的亚极量甚至极量水平，还能保证训练组间充足的恢复时间，使能量物质和血流供应得到供应充分恢复。通过这种循环逐步提升等负荷运动中目标肌群维持局部能量供应的能力，进而使肌群力量水平和做功能力得到提升。本研究中与肌氧组相比，常规组训练中肌氧含量变化规律不一，训练间往往存在休息不完全(氧饱和曲线未稳定)或休息间隔过长(氧饱和曲线已稳定较长时间)等现象，训练肌群运动和恢复不充分可能是引起两组训练效果差异的原因。

由于肌力减弱及张力升高等因素的共同影响，卒中患者常存在因膝关节稳定性差而产生膝过伸现象，严重影响着患者的步行能力[19]。等速肌力测试中屈伸膝肌群力量比值(即F/E)，常作为评价关节稳定性的重要指标[9]。本研究中经过渐进抗阻后，两组患者在角速度60°/s下的F/E均有提升(P＜0.05)。通过对股四头肌和腘绳肌肌力的有效提升，加强了屈伸肌群对膝关节的控制能力和协调性，一定程度缓解了股四头肌痉挛，使膝关节稳定性得到改善[20]。力量水平的提升还使膝关节AROM得到显著增加(P＜0.05)，但组间亦无统计学差异；PROM训练前后并无统计学差异。

影响恢复期偏瘫患者步行能力的因素很多，如患侧下肢肌肉力量、平衡能力、关节协调控制能力、本体感觉、年龄等。一般而言，渐进抗阻训练对步行能力的影响并不如肌力增长明确[21]。在本研究中两组患者干预后10 m步行时间和TUG均有改善(P＜0.05)，但训练后组间无统计学差异。其原因可能是本研究中部分患者肌力弱较明显，在一定范围内力量提升后，有效强化了患侧关节控制能力和稳定性，增大了关节活动度，在一定程度上提高了步行能力。但两组力量的差异并不足以造成步行能力的明显不同。

肌肉痉挛是偏瘫患者常见的并发症[22]，关于肌力训练对肌张力的影响一直有争议。在本研究中患侧肌张力水平在训练中没有因抗阻训练而增加，但在训练后得到显著改善(P＜0.05)，表明渐进抗阻训练是有益的。其原因可能是肌力提高后患者运动更省力，全身更放松[23]，深蹲运动本身主要由下肢大肌群的反复主动舒缩完成，一定程度上起到了主动牵伸的作用，同样能够缓解肌肉痉挛[24]。训练前后Fugl-Meyer下肢运动功能评分的增加与肌力提升、肌张力缓解、关节控制活动能力改善等有关。

综上所述，肌氧监测对提高卒中偏瘫患者渐进抗阻训练的效果可能是有益的，但如何利用肌氧指标指导更多训练尚需进一步探索。