不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响

易江 李文茂 关宁 张添奇 张枫悦 刘威 段晓琴

摘 要 目的：观察两种平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响。方法：选取脑卒中患者63例，采用随机数字表法将其随机分为对照组和观察组，其中对照组31例，观察组32例。对照组在常规康复治疗的基础上，接受姿势矫正镜下的平衡训练；观察组患者在常规康复治疗的基础上，接受平衡训练仪下的平衡训练。两组患者的平衡训练时间均为4周。于治疗前和治疗4周后采用部分静态平衡仪测试参数（轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、Berg平衡量表（Berg Balance Scale，BBS）、10 m最大步行速度（Maximum Walking Speed，MWS）和计时起立-行走测试（Timed Up and Go Test，TUGT），分别评估患者的静态平衡能力、步行速度和移动能力。结果：治疗4周后，行组内比较，两组患者的部分静态平衡仪测试参数、BBS、MWS和TUGT结果较治疗前均显著改善，差异有统计学意义（P<0.05）；组间比较，两组患者的部分静态平衡仪測试参数、BBS和MWS相比，差异有统计学意义（P<0.05）；而两组的TUGT结果相比，差别无统计学意义（P>0.05）。结论：与姿势矫正镜下进行平衡训练相比，采用平衡训练仪能够有效改善脑卒中患者的静态平衡下压力中心（Center of Pressure，COP）的轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，能提高患者的平衡能力和步行速度，加速患者下肢运动功能的恢复。

关键词 平衡训练；脑卒中；下肢；运动功能

中图分类号 R496 文献标识码 A 文章编号 2096-7721（2023）06-0517-08

Effects of different balance training strategies on recovery of lower limb motor function in stroke patients

YI Jiang， LI Wenmao， GUAN Ning， ZHANG Tianqi， ZHANG Fengyue， LIU Wei， DUAN Xiaoqin

（Department of Rehabilitation Medicine， the Second Hospital of Jilin University， Changchun 130041， China）

Abstract Objective： To observe the effect of two different balance training strategies on recovery of lower limb motor function in stroke patients. Methods： 63 stroke patients with hemiplegia in our hospital were selected and randomly divided into control group and study group， including 31 patients in the control group and 32 patients in the observation group. The control group was given balance training under postural mirror and routine rehabilitation treatment， and the observation group were given balance training under the balance training instrument and routine rehabilitation treatment. All patients were trained for 4 weeks. Using part of the static balance test parameters （including total path length， path area and velocity diagram）， Berg Balance Scale （BBS）， 10-meter Maximum Walking Speed （MWS） and Timed Up & Go Test （TUGT） to evaluate static balance ability， balance function， walking speed and mobility of patients respectively before and 4 weeks after treatment. Result： After 4 weeks of treatment， the results of static balance test， BBS， MWS and TUGT in the two groups were significantly improved compared with those before treatment （P<0.05）. Static balance test， BBS and MWS results between the two groups showed statistically significant differences （P<0.05）， while TUGT results showed no statistically significant differences between the two groups （P> 0.05）. Conclusion： Compared with the balance training under postural mirror， the balance training with balance instrument could effectively improve the total path length， path area and velocity diagram on the speed of center of pressure （COP） of stroke patients， as well as improve the balance ability and walking speed of patients and accelerate their recovery of lower limb motor function.

Key words Balance training; Stroke; Lower limb; Motor function

收稿日期：2022-03-11 录用日期：2023-02-07

Received Date： 2022-03-11 Accepted Date： 2023-02-07

基金项目：吉林省自然科学基金学科布局项目（202512JC010472429）；吉林大学白求恩计划项目（2020B41）

Foundation Item： Disciplinary Layout Project of the Natural Science Foundation of Jilin Province （202512JC010472429）; Jilin University Bethune Project （2020B41）

通讯作者：段晓琴，Email：15204309769@163.com

Corresponding Author： DUAN Xiaoqin， Email： 15204309769@163.com

引用格式：易江，李文茂，关宁，等. 不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响[J]. 机器人外科学杂志（中英文），2023，4（6）：517-524.

Citation： YI J， LI W M， GUAN N， et al. Effects of different balance training strategies on recovery of lower limb motor function in stroke patients[J]. Chinese Journal of Robotic Surgery， 2023， 4 （6）： 517-524.

脑卒中是一种严重脑血管疾病，近年来在青壮年人群（18～50岁）中的发病率显著增加[1]。目前，脑卒中已成为世界范围内致死第2大原因、致残第3大原因，2019年的新发病例已超过1400万[2]。在中国，每年有超过200万的脑卒中新发病例，其致残率在所有疾病中最高[3]。脑卒中后约有75%的患者会遗留不同程度的功能障碍，如运动功能障碍、感觉功能障碍、言语或交流障碍、认知功能障碍和心理障碍等。其中平衡功能障碍是重要的运动功能障碍，它会影响脑卒中患者坐位和站立的姿势稳定性、步行能力、日常生活活动能力（Activities of Daily Living，ADLs）和生活质量[4-6]。

平衡是指身体所处的一种姿势状态，是在运动或受到外力作用时自动调整并维持姿势的一种能力[7]。人体的平衡可分为静态平衡和动态平衡，而动态平衡又包括自动态平衡和他动态平衡。在人的站立、行走、取物等活动中，都需要以平衡作为基础，而无论是静止还是运动的状态下，正常人平时很难觉察到维持平衡所涉及的复杂过程。这复杂的调节过程取决于多种感觉输入的处理分析、运动控制功能，以及与周围环境间的相互作用。因此，应多样性、个体化地分析影响脑卒中患者平衡功能的相关因素，包括神经功能损伤程度、运动功能、感觉功能、姿势控制策略、认知功能等[8-9]。

针对平衡功能的训练多种多样，涉及的内容包括本体感觉系统、视觉系统、前庭系统、中枢神经系统、骨骼肌协同运动、认知系统等多个系统，并取得了一定的临床效果[10-11]。

本研究旨在观察两种基于视觉的平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响，以期进一步探讨脑卒中患者的训练效果。

1 资料与方法

1.1 一般資料

选取2021年3月—2021年12月在吉林大学第二医院康复医学科住院或门诊进行康复治疗的脑卒中偏瘫患者63例，所有患者均符合中华医学会第四届脑血管病学术会议通过的标准[12]，并通过CT及MRI确诊。

纳入标准：①病灶位于一侧大脑半球，病程<6个月，病情稳定；②无明显言语障碍和认知功能障碍，简易精神状态量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）评分>25分；③偏瘫侧下肢运动功能Brunnstrom分期≥Ⅲ期；④站立平衡≥Ⅱ级；⑤能监护下步行或独立步行；⑥能配合治疗且愿意签署知情同意书者。

排除标准：①病情不稳定，出现病情加重者；②出现脑卒中复发者；③合并其他重要脏器功能不全或下肢肌肉骨骼系统疾病等限制康复功能训练者；④有明显认知功能障碍、语言障碍、视觉障碍或前庭功能障碍者。

采用随机数字表法将入选患者分为对照组和观察组，其中对照组31例，观察组32例。两组患者的一般临床资料经统计学分析比较，组间差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性（见表1）。本研究经吉林大学第二医院伦理委员会审批（2020181）。

1.2 治疗方法

两组患者均接受常规的康复治疗训练，包括物理因子治疗、针灸、OT治疗，下肢MOTOmed训练，常规的运动功能如神经促通技术、核心稳定训练和步行训练等，治疗120 min/次，1次/d，每周6 d，共4周。

对照组在常规康复治疗的基础上，接受姿势矫正镜下的平衡训练。训练由治疗师指导，通过姿势矫正镜的视觉反馈，在保障良好姿势对位对线的情况下，进行前、后、左、右、左前、左后、右前、右后8个方向的平衡训练。根据每个患者评估的具体情况调整在薄弱方向的维持时间，提高平衡能力，训练20 min/次，1次/d，每周6 d，共4周。

观察组在常规康复治疗的基础上，接受静态平衡仪（国产PC708平衡测试训练系统）的平衡训练。训练由同一治疗师指导，具体训练方法是：患者按个人“脚码”站立在静态平衡仪的相应位置上，患者通过显示器观察自己压力中心（Center of Pressure，COP）位置的变化，训练患者8个方向的平衡训练。根据每个患者评估的具体情况进行横向姿势训练、纵向姿势训练、导向目标治疗和游戏训练4种训练，训练20 min/次，1次/d，每周6 d，共4周。

1.3 评定方法

分别在治疗前和治疗4周后，由同一名经验丰富的物理治疗师对所有患者采用盲法进行疗效评定。评定的指标有静态平衡仪测试、Berg平衡量表、10 m最大步行速度和计时起立—行走测试。

1.3.1 静态平衡训练仪测试

采用国产PC708平衡测试训练系统进行测试。患者按个人“脚码”站立在静态平衡仪相应位置上，选用“面向前，睁眼”测试，测试时间为默认的51.2 s。采集指标有轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，其中轨迹总长度反映的是测试过程中患者重心移动轨迹的总长度，轨迹面积图是患者重心移动轨迹所形成的区域（90%）面积，而速度图则是测试时间内的平均运动速度。

1.3.2 Berg平衡量表

采用Berg平衡量表（Berg Balance Scale，BBS）评定患者的平衡能力[13]，共包含14项与平衡相关的动作项目，根据患者完成的质量评分，每项0～4分，共56分，总分越高，提示平衡功能越好。

1.3.3 10 m最大步行速度

10 m最大步行速度（Maximum Walking Speed，MWS）测试是患者在独立或手杖辅助下走完10 m长的步行通道，测量3次，取最快的一次数值[14]。整个测试过程需要1名治疗师陪同以保证安全，但不可有肢体接触。所花时间越短，测算得出的速度越快。

1.3.4 计时起立—行走测试

采用计时起立—行走测试（Timed Up and Go Test，TUGT）评估患者的功能性移动能力[15-17]。记录患者从高约45 cm的有带扶手的椅子上独立站起，向前步行3 m，转身返回到座椅一直到再次坐下所需的时间，共测试3次，两次间休息1～2 min，取平均值。完成时间越短，表示患者的移动能力越好。

1.4 统计学方法

所有数据均采用SPSS 26.0统计学软件进行分析。计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对样本t检验，计数资料采用 χ2检验，以P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

治疗前两组间轨迹总长度、轨迹面积图和速度图的结果无显著性差异（P>0.05）；治疗4周后两组轨迹总长度、轨迹面积图和速度图的结果明显提高（P<0.05），且观察组明显高于对照组（P<0.05），见表2。

治疗前两组间BBS 评分无显著性差异（P>0.05）；治疗4周后两组BBS评分显著提高（P< 0.05），且觀察组明显高于对照组（P<0.05），见表3。

治疗前两组间 MWS的结果无显著性差异（P>0.05）；治疗4周后两组MWS的结果明显提高（P<0.05），且观察组明显高于对照组（P<0.05），见表4。

治疗前两组间TUGT的结果无显著性差异（P>0.05）；治疗4周后两组TUGT的结果明显提高（P<0.05），但观察组和对照组之间结果比较无显著性差异（P>0.05），见表5。

3 讨论

本体感觉、前庭觉和视觉是与平衡调节密切相关的3种感觉[18]。正常的平衡控制需要由本体感觉、前庭觉和视觉等多因素整合传输至大脑而形成[19]。本体感觉不仅提供了有关肌肉和关节中产生力学效应的结构所处状态，还提供了人体所处空间位置和环境的状况；前庭觉主要负责提供头部相对于重力的位置以及头部线性加速度与成角加速度运动的信息；视觉主要提供人体与周围环境之间相对位置的信息，而且是从经验角度来理解这些信息[11，20]。有研究发现在稳定的支撑面上，本体感觉、前庭觉和视觉分别占70％、20％和10％[21-22]。Nardone A等人[23]通过动态平衡仪的感觉统合测试，发现脑卒中患者的本体感觉、前庭觉和视觉的感觉得分相较正常人均有不同程度的降低，并且利用3大感觉信息调节平衡的能力均有不同程度的下降。脑卒中患者的平衡障碍与患者感觉运动成分不足和选择恰当的感觉输入信号能力降低密切相关[24-25]，在脑卒中存在感觉障碍的患者中，有11%～85%的患者存在本体感觉功能障碍[26]。当本体感觉输入减退时，人体姿势控制的难度增加，身体维持平衡对视觉的依赖也会增加[27]。当身体位置或姿势发生变化时，中枢神经系统根据这3种感觉的输入，了解人体重心的准确位置和支持面的状况，迅速判断感觉系统所提供的信息实用性，从而选择准确的感觉输入，形成神经系统的中枢整合，进而下达运动指令，调节姿势控制，维持人体平衡。

人体平衡测试系统是定量评定平衡能力的一种测试方法。静态平衡训练仪由测试和训练平台、电脑系统、支架3部分组成，测试和训练平台上有压力传感器，可以记录身体COP的位置变化，实时记录COP在受力平台上的投影和时间关系的曲线，是评估姿势功能的重要指标。COP的各种变量中，COP的速度在体现姿势控制系统的前馈机制中占主要作用；平均COP振幅的增加与姿势控制能力的提升成反比[28]。

常用的参数有轨迹总长度、轨迹面积图、COP的速度图、X轴和Y轴的活动等。在平衡的训练上，可以根据患者平衡功能测试的结果，有针对性地设计训练。患者站立在有压力传感器的平台上，利用视觉反馈，根据COP的位置，有控制地移动重心。此外，还可以训练患者躯干和下肢的负重，提高步行的稳定性，纠正错误的运动模式等[29]。视觉反馈训练在康复治疗中被广泛应用于改善坐位或站位的姿势控制，通过移动身体或躯干来转移重心[30-31]。在临床中，有大量实践证明了基于COP的视觉反馈训练的有效性[32-34]。

本研究结果显示，在经过4周的平衡训练后，两组脑卒中静态平衡仪的测试结果（患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、BBS评分、MWS和TUGT的结果均较治疗前有改善，差异有统计学意义（P<0.05），这表明对照组患者在姿势矫正镜下的平衡训练和观察组患者在静态平衡仪下的平衡训练均能提高脑卒中患者的姿势控制能力、平衡功能、最大步行速度和移动能力。观察组患者的静态平衡仪的测试结果（患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、BBS评分、MWS结果均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），而在TUGT的时间上，两者的结果无显著差别（P>0.05），表明平衡仪训练下的平衡训练较姿势矫正镜下的平衡训练可以更有效地提高脑卒中患者的姿势控制能力、平衡功能和最大步行速度，但在移动能力上，两者无明显差别。

在康复4周后的结果中，观察组的设计是在常规训练的基础上增加了平衡训练，针对平衡训练仪的测试结果进行训练，在以COP的指标为评估参数中，能实时地根据评估结果进行视觉反馈下的COP的训练，比较精准化[35]；而对照组是基于姿势矫正镜下的平衡训练，视觉反馈的是整体姿势的位置，尤其是左右的姿势控制，重心转移的具体数值和稳定性方面没有实时的定量反馈，主要依赖于来自感觉的综合感知。因此，在观察组患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图的结果及BBS的评分上能有更好的结果。这与多个采用平衡评估训练对脑卒中患者平衡功能改善效果的研究结果一致[29，36]。MWS反映的是最大的步行速度，而步行速度由步行周期和步长所决定，患者的平衡能力改善后，能缩短步行的周期，进而提高最大的步行速度。这与薛燕萍等人[37]对20例无前庭功能病变的患者进行平衡功能测试的结果相同。虽然在TUGT的时长上，观察组数值总体上高于对照组，但两者之间比较，差异无统计意义。测试时存在的问题如下：TUGT通常用来评估功能性移动能力和动态平衡能力[15]，涉及坐—站之间体位转换、来回的步行和转弯等多个过程，患者在测试期间可以使用手杖等辅助步行工具，对转身的方向也没有做要求。另外，患者可能只关注完成整个评估过程的時间，而并未注重姿势、平衡等，这可能会在一定程度上影响测试结果。

综上所述，针对脑卒中患者，采用可以实时反馈的平衡训练仪相对于姿势矫正镜下的平衡训练，能有效改善脑卒中患者静态平衡下COP的轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，能提高患者的平衡能力和步行速度，加快脑卒中患者下肢运动功能的恢复，值得临床推广应用。但本研究只局限于基于视觉反馈下的两种静态平衡训练的比较，对动态平衡以及两者的联合作用未做深入研究。此外，本研究持续时间短，缺少长期疗效的追踪和随访，有待进一步的研究。

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