核心肌群训练结合虚拟现实技术对脑卒中病人平衡能力的临床研究

刘雪洁，岳建兴，宋国新，王 飞

脑卒中病人中50%～80%存在多种感觉和运动功能障碍，导致病人日常自理能力及社会参与能力大幅度降低[1]。其中平衡功能障碍是脑卒中病人常见的功能问题之一，严重影响病人的康复和生活质量。改善卒中病人的平衡能力是提高康复疗效的基础和关键，也是预防病人跌倒、降低脑卒中病人死亡风险的重要手段[2]。研究[3]表明，卒中病人由于肌肉纤维特征的改变和大脑皮层兴奋性的降低而表现为核心肌群减弱，跌倒风险显著增加，而良好核心肌群控制能力是维持躯体平衡的重要保障。此外，平衡控制受神经肌肉系统、本体感受系统、前庭系统和视觉系统的共同调节[4]。本研究旨在探讨核心肌群训练结合虚拟现实 (virtual reality,VR)技术对脑卒中病人平衡能力的影响，为临床治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年10月至2019年6月蚌埠医学院第二附属医院康复医学科脑卒中住院病人72例，诊断均符合第四届全国脑血管疾病学术会议制定的脑卒中诊断标准[5]。纳入标准：(1)均经CT或MRI证实该诊断且为首次发病；(2)病程<6个月，年龄30～70岁；(3)有一侧肢体功能障碍，Brunnstrom分期>3级，站立平衡≥2级；(4)生命体征平稳，无认知障碍。排除标准：(1)肢体感觉障碍、严重心肺功能不全、严重言语功能及认知功能障碍；(2)骨折、外伤等引起的髋、膝、踝关节活动受限。72例中男42例，女30例；脑出血31例，脑梗死41例；左侧偏瘫28例，右侧偏瘫44例；病程1～12周。按电脑随机数字法将72例病人随机分为VR组和核心肌群组，2组病人的一般资料差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性(见表1)。

表1 2组病人一般资料的比较

1.2 治疗方法 2组均采取常规物理治疗(physical therapy,PT)、作业治疗(occupational therapy,OT)康复训练方法[6]。PT：(1)良肢位摆放；(2)神经肌肉促进技术,髋关节、膝关节屈伸与踝关节背屈训练、关节负重挤压训练，抑制下肢伸肌痉挛模式，促进病人分离运动；(3)转移训练，床-轮椅转移、站立位重心转移；(4)主动、被动牵伸训练；(5)坐位、站立平衡训练、坐站训练；(6)步态训练，上下楼梯、平衡杠内行走、侧方行走、迈步训练、转身训练；(7)物理因子治疗。OT：双人接球训练；日常活动(ADL)训练。以上训练每次总时间40 min，每周6次。

VR组：在以上训练方法基础上予VR术治疗[7]。采用Anokan虚拟现实训练系统，该系统利用时差测距3D动作捕捉仪来创造病人的3D图，可以记录病人任何训练动作。根据病人运动功能情况选择相适应的训练场景。常用场景有：(1)踩松鼠场景，对病人屈髋、屈膝、踝关节背屈进行训练，改善部分病人下肢伸肌痉挛模式;(2)公园行走，行走过程中，可进行跨越障碍物、上下台阶等训练，对病人膝关节控制能力及患侧负重均有一定改善;(3)汽车驾驶，通过模拟踝关节对汽车控制训练，可改善病人踝关节协调能力;(4)踢足球，通过躲避足球、踢足球等动作改善病人重心转移、躯干控制能力，加强对动、静态平衡训练;(5)骑车训练、滑雪训练、迷宫圈、ADL训练场景等。病人可选择2～3个以上场景，每个场景训练10～15 min，总训练30 min。

核心肌群训练组：在以上康复训练的基础上结合病人评定结果再给予核心肌群训练[8]。治疗师指导下，病人以自主运动为主，家属可给予适当辅助。训练方法:(1)仰卧位训练法,桥式运动训练，翻身训练，呼吸肌训练；(2)坐位训练,躯干体轴回旋训练；(3)站立训练,躯干屈伸训练，站立位屈髋屈膝训练，患侧负重训练及左右重心转移训练，骨盆前倾、后倾训练，必要时可借助巴氏球并辅助固定膝关节；(4)弹力带辅助训练,仰卧提髋、俯卧提髋。本研究结合病人治疗前平衡能力及ADL评分，分别进行难度不同的针对性训练，每位病人选择2～3个训练动作，每个动作5～10 min，总共20～30 min。

1.3 评定方法 采用Berg平衡量表(Berg Balance Scale,BBS)给2组病人在治疗前、治疗4周、8周后进行评定，该量表共包括14个项目，每个项目评分0～4分，4分表示能正常完成所检查的动作，0分则表示无法完成或需要大量帮助。分数越高，平衡能力越好。评分<40分表明平衡能力有障碍，有跌倒风险。采用日常生活活动量表(Activities of Daily Living,ADL)改良Barthel指数评分法对2组病人在治疗前、治疗4周、8周后进行评定日常生活能力进行评定。量表共10个项目，每项最高15分，最低0分，总分100分。Barthel指数40分以上者康复治疗效益最大。

采用常州市钱璟康复股份有限公司生产B-PHY型平衡能力检查训练系统，来评定2组病人的平衡控制能力。2组受试者脱鞋按特定的位置站于传感器上，两手自然垂直于体侧，双眼平视于前方，于两足分足(距离140 mm)在睁眼及闭眼2种条件下分别测定平衡控制能力，每项测定为30 s，每项间隔10 s。根据系统提示完成测试，记录2组病人压力中心(center of pressure，COP)运动轨迹椭圆面积。对于平衡能力较差的病人，加强其保护，所有病人的评定由同一名经过专业培训的康复治疗师进行。

1.4 统计学方法 采用χ2检验、两独立样本t检验和配对t检验。

2 结果

2.1 2组病人治疗前后BBS评分比较 2组病人在治疗前BBS评分差异无统计学意义(P>0.05)。治疗4周后，2组病人BBS评分较治疗前均改善，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗8周后，2组病人BBS均较组内治疗前、治疗4周后有显著改善(P<0.01)；组间同时期BBS评分比较，核心肌群组显著优于VR组(P<0.01)(见表2)。

表2 2组治疗前后BBS评分比较分)

2.2 2组病人治疗前后COP椭圆面积比较 2组病人治疗前COP椭圆面积之间差异无统计学意义(P>0.05)。治疗4周后，2组病人在睁眼及闭眼测定时COP椭圆面积均小于治疗前(P<0.05)。治疗8周后，核心肌群组睁眼及闭眼时测定COP椭圆面积较同组治疗前、治疗4周后均有显著改善(P<0.05)，且与同时间VR组相比差异亦有统计学意义(P<0.05)(见表3)。

表3 2组治疗前后COP椭圆面积比较

2.3 2组病人治疗前后ADL评分比较 2组病人在治疗前ADL评分差异无统计学意义(P>0.05)。治疗4周后，2组病人ADL评分较治疗前均有改善 (P<0.05)；治疗8周后，2组病人ADL均较组内治疗前、治疗4周后有改善(P<0.05)；组间同时期ADL评分比较，核心肌群组均优于VR组 (P<0.05和P<0.01)(见表4)。

表4 2组治疗前后ADL评分分)

3 讨论

平衡功能障碍是脑卒中病人常见后遗症，由于中枢神经系统损伤导致躯干核心肌群肌力降低，偏瘫侧躯干及四肢运动控制丧失，平衡中枢破坏，使病人的躯干、骨盆、下肢形成了左右不对称的姿势，导致重心控制不稳，严重增加了病人跌倒风险，直接影响到病人日常生活能力、行走能力的恢复及后期生活质量。在脑卒中病人的康复治疗中，姿势控制是必不可少的，姿势控制先于四肢的运动，它有助于身体在移动上、下肢的同时做好不稳定的姿势准备，诱发躯干对患侧肢体动作作出相应调整，进而加快肢体运动功能恢复[9]。然而，在大多数情况下，脑卒中病人姿势控制存在困难，其核心肌群没有发生任何活动。

核心肌群在脑卒中病人平衡能力的恢复中起着重要作用，尤其是改善躯干上下部的侧弯和旋转。核心肌群改善平衡能力的原因，考虑为以下几点因素：首先，核心肌群受双侧锥体神经支配，具有恢复正常功能的生理基础。在保持平衡时，腹部(腹横肌、腹内外斜肌、髂腰肌)、腰臀部(腰大肌、竖脊肌、臀大肌、臀中肌)和盆腔周围的肌肉在提供稳定方面起着关键作用[10]。ESCUDER等[11]也认为“核心肌群”可视为“盒子”，腹肌在前，腰部肌肉在后，隔膜作为屋顶，盆底及臀部肌肉作为底部，它们通过协作收缩来共同发挥作用，为四肢肌肉收缩建立支点，提高四肢肌肉收缩力量。由于这些肌肉的长度较短，反应时间非常快，可以加快力量的传递，提高了四肢的运动效率，从而建立核心稳定性。本研究发现治疗8周后，2组病人BBS评分均较治疗前、治疗4周后有显著改善，且核心肌群组显著优于VR组，表明核心肌群训练能够有效提高脑卒中病人在非稳态下的控制能力，增强平衡能力，这与上述研究结论相一致。其次，核心稳定是保持腰部和骨盆正确姿势的先决条件。躯干肌肉活动与下肢运动功能之间存在必然的关系，虽然静态元素(骨和软组织)在一定程度上有助于维持核心稳定性，但其主要是由肌肉共同收缩的动态部分决定[12]。核心肌群训练可同时激活腹部和腰背部肌群，以便肢体在运动开始和运动过程中稳定躯干和头部，当脊柱保持直立或运动时，腹肌和多裂肌的协同收缩改善了每个部位的稳定性。而脑卒中病人缺乏选择性运动控制，改变了肌肉运动的顺序，以一种异常的运动模式行走，进而导致平衡能力失调[13]。最后，腰背部肌肉收缩力减弱与腰椎不稳定有密切的关系，为了防止腰椎不稳定引起的躯干肌肉功能障碍，必须强化核心肌群练习。

研究[14]表明，改善脑卒中病人的平衡能力不仅需要提高核心肌群，还要考虑视觉系统、本体感觉与肌肉系统之间的相互作用。脑卒中后神经运动障碍源于大脑皮层运动区的损伤，但大脑皮层及相关神经系统始终处于可塑性状态[15]。对于一种新型训练模式的学习，提供病人作为扩展反馈机制的行为性能是提高学习效果的重要环节[16]。同样，脑卒中后运动康复也可以看作是一种运动学习过程。有研究[17]表明，通过对任务的即时反馈和分级，可以实现运动学习的优化，具体任务训练的有效性已得到证明。另一方面，视觉和听觉的反馈也是改善运动功能的重要因素。这促使诸多康复医学学者基于VR、增强现实和混合VR为理论基础，将人机界面提供交互模型的VR技术应用到脑卒中病人的康复治疗中[18]。本研究结果显示经过4周治疗后，VR组病人睁眼时的COP椭圆面积小于治疗前，证实了VR技术在改善病人脑卒中病人平衡能力方面的积极作用。通过VR技术，病人可以通过不同的感觉通道与创建的场景进行交互，不仅创建的场景与现实世界场景相似，而且它使开展更多样化的运动成为可能[19]。它鼓励积极探索，加强参与，提供动力和乐趣，从而允许更长的锻炼时间和更好的治疗依从性，还可以对病人的运动和分级进行即时的感觉反馈。这些因素使VR技术成为脑卒中后平衡障碍有效的替代疗法。在OGOURTSOVA等[20]的研究结论中也指出以任务为导向的强化训练会改善大脑皮层的重组功能，不仅可以控制人机的精度交互，还可以显示完成任务的反馈，保证康复训练环境的安全性。从负反馈角度而言，本研究在增强核心肌群训练的同时可增强感觉视听觉信息的输入，增加病人对患侧肢体的感知觉注意，反复刺激中枢，促进本体感觉恢复，加速大脑功能重组，肌肉系统与神系统两者相互协同，从而改善脑卒中病人的平衡能力[21]。

本研究显示，治疗8周后，核心肌群组病人的BBS评分、ADL评分、COP椭圆面积均显著优于VR组，表明长时间的核心肌群训练结合VR技术可显著改善病人骨盆和脊柱稳定性，有助于改善姿势控制及运动模式，促进脑卒中病人平衡能力恢复。本研究在对病人行核心肌群训练时，根据病人治疗前BBS评分情况，制定不同难度核心肌群训练动作，均在病人可完成范围内，极大提高了病人训练的兴趣及信心。

综上所述，通过核心肌群训练，改善脑卒中本体感觉与运动联系，可极大改善病人平衡能力，提高病人生活质量，增强病人重返社会的自信，值得临床推广应用。此外，笔者通过观察发现，核心肌群训练对病人便秘情况也有进一步改善，但由于本研究样本量较小、且未能对病人进行长期跟踪随访，研究结果有待进一步的大样本研究来加以证实。