智能牽伸及其在踝部痙攣和攣縮中的應(yīng)用①

邱紀(jì)方，徐聰琴，邵夢(mèng)鳴，王瀟珺，徐蔚，賴(lài)珊珊，周容之，周訪華，潘華舫，趙秋華，錢(qián)志勇，祁欣，盧金，宋建飛

智能牽伸及其在踝部痙攣和攣縮中的應(yīng)用①

邱紀(jì)方，徐聰琴，邵夢(mèng)鳴，王瀟珺，徐蔚，賴(lài)珊珊，周容之，周訪華，潘華舫，趙秋華，錢(qián)志勇，祁欣，盧金，宋建飛

神經(jīng)功能受損，如腦卒中、腦癱等可以引起踝部痙攣/攣縮。治療師的牽拉費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，且依賴(lài)其主觀 “終末感覺(jué)”。智能牽伸可以安全牽伸踝關(guān)節(jié)至極限位置，并能定量控制阻力矩和拉伸速度。此外，它能夠滿(mǎn)足定量和客觀測(cè)量功能損害和康復(fù)效果的需要。本文介紹了智能牽伸的由來(lái)和定義，原理與優(yōu)缺點(diǎn)以及它在腦癱和腦卒中患者踝部痙攣/攣縮中的應(yīng)用。

痙攣；攣縮；智能牽伸；綜述

[本文著錄格式]邱紀(jì)方，徐聰琴，邵夢(mèng)鳴，等.智能牽伸及其在踝部痙攣和攣縮中的應(yīng)用[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2015,21 (12):1420-1424.

CITED AS:Qiu JF,Xu CQ,Shao MM,etal.Intelligent stretching and its application in spasticity and contracture of ankle joint(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(12):1420-1424.

1　智能牽伸的由來(lái)和定義

神經(jīng)功能受損是攣縮和痙攣導(dǎo)致殘疾的根本原因，這些病因包括腦卒中和腦癱等[1-2]。肌肉張力過(guò)高和反射過(guò)度興奮干擾殘存功能的發(fā)揮，阻礙運(yùn)動(dòng)并可能引起嚴(yán)重的疼痛。缺乏運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)期痙攣可以伴發(fā)肌肉纖維和結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)變化，這會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動(dòng)度(range ofmotion,ROM)的減小，并導(dǎo)致臨床攣縮[3-4]。神經(jīng)功能受損的患者非常需要有規(guī)律地治療和運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)以有效減少痙攣或攣縮。

處理這些病理狀況在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。物理治療非常重要，它能有效治療關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、痙攣和攣縮[5-8]。物理治療師對(duì)神經(jīng)功能受損患者使用物理因子、功能訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)和手法操作等手段，目的是減少痙攣和攣縮的發(fā)生，并恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。然而，其效果可能不能持久，部分原因是由于患者接受的治療強(qiáng)度不夠大，頻次不夠多。此外，對(duì)于治療師來(lái)說(shuō)，在物理療法中使用人工牽伸費(fèi)力費(fèi)時(shí)，并且其結(jié)果是依賴(lài)于治療師的經(jīng)驗(yàn)和主觀 “終末感覺(jué)”。

一直以來(lái)，許多裝置已得到研發(fā)，這些設(shè)備能活動(dòng)關(guān)節(jié)和減少關(guān)節(jié)痙攣/攣縮。例如，系列石膏固定患肢在矯正位置以此來(lái)糾正并防止踝關(guān)節(jié)跖屈或背屈攣縮[7,9]。結(jié)合支具及人工牽伸通常是更有效的治療，用于糾正踝背屈/跖屈攣縮[7]。動(dòng)態(tài)夾板和牽伸系統(tǒng)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)彈簧裝置[10]對(duì)受累關(guān)節(jié)施加持續(xù)的牽伸。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(continous passivemotion,CPM)裝置用于防止術(shù)后粘連，減少關(guān)節(jié)僵硬，在診所和患者的家庭被廣泛使用；然而，一直以來(lái)在治療關(guān)節(jié)痙攣方面不常用到，部分原因是安全方面的考慮[11-12]。先進(jìn)的機(jī)器人輔助裝置已具有定量評(píng)估手臂損傷并在手臂的功能范圍內(nèi)協(xié)助引導(dǎo)患者的手到達(dá)目標(biāo)來(lái)增強(qiáng)腦損傷后的神經(jīng)康復(fù)[13-14]。現(xiàn)有裝置像CPM機(jī)在兩個(gè)預(yù)置關(guān)節(jié)位置之間以恒定速度移動(dòng)肢體。當(dāng)設(shè)定在ROM的容易彎曲的部分時(shí)，被動(dòng)運(yùn)動(dòng)通常不會(huì)牽伸到有顯著攣縮/痙攣的極限位置。另一方面，CPM機(jī)能控制關(guān)節(jié)位置或速率，但無(wú)法控制軟組織所產(chǎn)生的阻力矩，調(diào)整若過(guò)于激進(jìn)可能有造成關(guān)節(jié)軟組織損傷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，現(xiàn)在需要一種裝置，可以安全牽伸關(guān)節(jié)至極限位置，并能定量控制阻力矩和拉伸速度，還能夠滿(mǎn)足定量和客觀測(cè)量功能損害和康復(fù)效果的強(qiáng)烈需要[13-15]，這實(shí)際上就是智能牽伸的含義所在。

2　踝關(guān)節(jié)智能牽伸裝置的工作的原理

美國(guó)西北大學(xué)芝加哥康復(fù)研究所的Zhang等開(kāi)發(fā)了踝關(guān)節(jié)智能牽伸裝置(見(jiàn)圖1)，用于治療因神經(jīng)功能受損后踝關(guān)節(jié)痙攣/攣縮的患者[16]。

圖1的實(shí)驗(yàn)裝置用于牽伸踝關(guān)節(jié)和評(píng)估治療效果。座位可在4個(gè)自由度上進(jìn)行調(diào)整，以便在選定的膝關(guān)節(jié)屈曲位置使踝關(guān)節(jié)屈曲軸與電機(jī)軸對(duì)齊。使用安全螺栓作為機(jī)械制動(dòng)以限制牽伸時(shí)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)范圍及擾動(dòng)。采用高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor,DSP)控制電機(jī)速率、力矩和位置。該DSP控制器在2000 Hz檢查關(guān)節(jié)位置及轉(zhuǎn)矩信號(hào)，如果超出預(yù)先設(shè)定的范圍，系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉。轉(zhuǎn)矩限制電子屏及位置限制電子屏分別指示在牽伸運(yùn)動(dòng)過(guò)程是否達(dá)到阻力力矩或角度界限(安全限制)。六軸力量感受器安裝在電動(dòng)機(jī)軸和腳附件之間，夾緊足部和模具并綁在附件上，可做適當(dāng)調(diào)整，腿部綁在腿支撐件上，膝關(guān)節(jié)屈曲度60°，膝關(guān)節(jié)屈曲可通過(guò)調(diào)節(jié)座椅及腿部支撐件進(jìn)行調(diào)整，大腿和軀干分別綁在座位和靠背上，髖關(guān)節(jié)屈曲85°以?xún)?nèi)。

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

受試者的軀干和大腿分別綁在靠背和座位上。將小腿綁在腿部支撐件上，支撐件可以調(diào)節(jié)，以得到不同的屈膝角度。腳在足背固定件和后跟踏板間夾緊，進(jìn)而通過(guò)一個(gè)六軸力量感受器固定在電動(dòng)機(jī)軸上，測(cè)量踝關(guān)節(jié)力矩。在4個(gè)自由度上調(diào)節(jié)并鎖定該座椅，踏板可以在腳趾-腳跟、內(nèi)側(cè)-外側(cè)、上-下方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使腳踝屈伸軸與電機(jī)軸對(duì)準(zhǔn)。定制的指示器用于對(duì)準(zhǔn)(見(jiàn)圖1中的插圖)，指示器的弧度與凸緣相匹配，在凸緣上面安裝有力傳感器。長(zhǎng)針設(shè)計(jì)成與圓弧的中心對(duì)準(zhǔn)，它可以沿其長(zhǎng)軸滑動(dòng)。首先，在足踝放置在踏板中前，長(zhǎng)針被用來(lái)在踝關(guān)節(jié)外側(cè)墊上做標(biāo)記，在足踝定位于踏板中后，長(zhǎng)針與踝關(guān)節(jié)屈曲軸對(duì)準(zhǔn)。

2.2牽伸的控制

牽伸裝置由DSP控制器(圖1)通過(guò)一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。由DSP控制器實(shí)現(xiàn)速率回路控制，讀取關(guān)節(jié)位置和阻力矩并控制相應(yīng)的牽伸速率。牽伸速率與上述阻力矩成反比，以此來(lái)控制牽伸速率。接近ROM的末端時(shí)，阻力增大逐漸減慢電機(jī)，相應(yīng)的肌肉肌腱得到緩慢和安全的牽伸。一旦達(dá)到特定的峰值阻力力矩時(shí)，電機(jī)維持關(guān)節(jié)在極限位置一段時(shí)間(例如10 s，通常是物理治療師的做法)，維持時(shí)間的調(diào)整很方便。在中間ROM中的阻力通常較低，電機(jī)以更高速度牽伸松弛的肌肉。當(dāng)然，如果中間的阻力高，牽伸將相應(yīng)減慢。作為安全的預(yù)防措施，位置限制是由操作人員設(shè)置，并由DSP控制器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。DSP控制器以每秒2000次檢查關(guān)節(jié)位置和力矩信號(hào)，如果超出他們預(yù)先確定的范圍將會(huì)關(guān)閉系統(tǒng)，也可使用機(jī)械和電子阻擾裝置限制運(yùn)動(dòng)范圍。此外，操作者和受試者各自都有一個(gè)關(guān)閉開(kāi)關(guān)，任何一方均可通過(guò)按下開(kāi)關(guān)關(guān)閉電機(jī)。

圖1　智能牽伸裝置

3　該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與不足

該裝置可在全范圍ROM內(nèi)安全地牽伸踝關(guān)節(jié)，牽伸到背屈和跖屈末端，直到達(dá)到特定峰值阻力矩為止，根據(jù)阻力矩控制牽伸的速率。踝關(guān)節(jié)在末端位置維持一段時(shí)間使得應(yīng)力松弛發(fā)生，然后再讓它旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)末端位置。在關(guān)節(jié)終末端牽伸是緩慢的，這樣就可以安全地達(dá)到一個(gè)較大的ROM，而在ROM中間的牽伸是快速的，以便將大多數(shù)治療用在牽伸終末端的ROM問(wèn)題上。此外，該裝置在多個(gè)方面定量評(píng)估治療結(jié)局，包括主動(dòng)和被動(dòng)的ROM、關(guān)節(jié)僵硬程度和黏滯阻尼以及反射興奮性。牽伸引起關(guān)節(jié)在被動(dòng)的ROM、僵硬程度、黏滯阻尼以及反射興奮等方面相當(dāng)大的變化。該裝置為智能控制且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，經(jīng)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化后，該裝置做成了便攜式，降低了成本，這樣患者和治療師可在診所/家中經(jīng)常使用，并能使治療更為有效，功能得到持久的改善[16]。另外，重復(fù)性好[17]，在整個(gè)過(guò)程中，可以對(duì)牽伸和疼痛表現(xiàn)出耐受，但并不會(huì)影響以上結(jié)果，使得ROM和力量的測(cè)量比人工測(cè)量定量更為精確[18]。

評(píng)估患者訓(xùn)練后康復(fù)的進(jìn)度是整個(gè)康復(fù)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)。該裝置所設(shè)置軟件的臨床評(píng)估功能能夠簡(jiǎn)單有效地對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行定量的評(píng)定[19]；幫助治療師掌握使用者的肌張力、ROM、背屈肌和跖屈肌肌力、肢體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的范圍變化。另外，新研制的牽伸裝置還有游戲功能[19-20]，其生物反饋效應(yīng)以及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化效應(yīng)得以顯現(xiàn)[19-25]。每次使用踝關(guān)節(jié)牽伸裝置前應(yīng)先做一次臨床評(píng)估，一方面為游戲提供運(yùn)動(dòng)范圍參數(shù)，另一方面為訓(xùn)練后評(píng)估提供對(duì)比。能被動(dòng)拉伸是其獨(dú)有的功能，為每一位患者提供定制拉伸參數(shù)的被動(dòng)拉伸功能。根據(jù)患者不同的情況，如關(guān)節(jié)僵硬度、ROM和肌張力等，針對(duì)局部肌肉攣縮或痙攣，實(shí)施智能和安全的牽拉?？捎行Ы档臀锢碇委煄煹墓ぷ鲝?qiáng)度，有效降低患者的肌張力，改善拉伸肌肉強(qiáng)度，增大ROM。訓(xùn)練器強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知、感知相結(jié)合，為其提供綜合訓(xùn)練環(huán)境。因此踝關(guān)節(jié)牽伸訓(xùn)練裝置提供了豐富有趣的游戲功能。在游戲中，踝關(guān)節(jié)背屈方向轉(zhuǎn)動(dòng)和跖屈方向轉(zhuǎn)動(dòng)可以移動(dòng)控制器，如飛行器、網(wǎng)球、卡通人物或動(dòng)物等，以完成各種任務(wù)。游戲又分輔助模式和阻力模式，適合不同康復(fù)階段以及各年齡段的用戶(hù)，成為踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練不可缺少的環(huán)節(jié)。訓(xùn)練前的踝關(guān)節(jié)評(píng)估為游戲模式的選擇、參數(shù)的設(shè)置和訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)等訓(xùn)練計(jì)劃提供了依據(jù)[26]。除了上述智能牽伸裝置在踝關(guān)節(jié)中應(yīng)用外，已有在其他關(guān)節(jié)如膝關(guān)節(jié)應(yīng)用的研究[27]。

價(jià)格是普遍使用的一個(gè)限制因素，踝關(guān)節(jié)智能牽伸裝置已經(jīng)有成品在美國(guó)等上市，我國(guó)尚未上市，估計(jì)定價(jià)在38～55萬(wàn)元。

4　在腦癱兒童下肢功能障礙中的應(yīng)用

腦癱患兒功能受限程度與踝關(guān)節(jié)功能受損密切相關(guān)，被動(dòng)牽拉常常用來(lái)增加受損踝關(guān)節(jié)的ROM。改善運(yùn)動(dòng)控制也是物理治療的一個(gè)重點(diǎn)。然而，尚缺乏方便、有效的定量方法來(lái)控制被動(dòng)牽伸和促進(jìn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)鍛煉。Wu等為了解應(yīng)用便攜式機(jī)器人進(jìn)行智能被動(dòng)牽拉結(jié)合主動(dòng)訓(xùn)練對(duì)腦癱兒童下肢功能障礙的康復(fù)療效，有12例輕度到中度痙攣的腦癱兒童參與了機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練，每周訓(xùn)練3次持續(xù)6周。每次訓(xùn)練先做20m in被動(dòng)牽伸，然后做30m in主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，結(jié)束時(shí)再做10m in被動(dòng)牽伸。測(cè)量訓(xùn)練前后的被動(dòng)ROM、主動(dòng)ROM、背屈肌和跖屈肌的肌力，下肢選擇性控制測(cè)量、功能結(jié)局測(cè)量包括兒童平衡量表及6min步行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者的背屈被動(dòng)ROM增加(P=0.02)，背屈主動(dòng)ROM增加(P=0.02)，跖屈肌力量增強(qiáng)(P= 0.01)，踝部肌肉痙攣減輕(P=0.01)，選擇性主動(dòng)控制能力改善(P=0.005)；在功能上，被試者的平衡功能改善(P=0.0025)，6 m in步行距離增加(P=0.025)[19]。根據(jù)以上初步研究結(jié)果，Wu等認(rèn)為基于機(jī)器人的智能被動(dòng)牽伸結(jié)合主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是腦癱兒童下肢功能障礙康復(fù)訓(xùn)練的一種有效方法，可以改善關(guān)節(jié)生物力學(xué)性能、運(yùn)動(dòng)控制能力、平衡和移動(dòng)等功能性活動(dòng)能力。

腦癱患兒的小腿肌肉和跟腱的生物力學(xué)性能存在相當(dāng)大的變化，從而導(dǎo)致兒童殘疾，目前尚不清楚肌筋膜和肌腱如何對(duì)康復(fù)做出反應(yīng)，及其改善踝關(guān)節(jié)性能的機(jī)制。

Zhao等對(duì)腦癱患兒被動(dòng)牽伸和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練引起的小腿肌肌腱生物力學(xué)特性的改變進(jìn)行研究，研究對(duì)象為7例腦癱患兒，在治療前和使用智能牽伸設(shè)備被動(dòng)牽伸和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練6周后，通過(guò)超聲波結(jié)合生物力學(xué)測(cè)量對(duì)腓腸肌和比目魚(yú)肌這兩塊肌肉的生物力學(xué)特性，包括肌束長(zhǎng)度和羽狀?yuàn)A角進(jìn)行評(píng)估。腓腸肌和比目魚(yú)肌的被動(dòng)張力貢獻(xiàn)通過(guò)屈伸膝關(guān)節(jié)位置而分離出來(lái)，通過(guò)肌束的張力-長(zhǎng)度關(guān)系計(jì)算肌束的剛度。同時(shí)評(píng)估跟腱的生物力學(xué)特性，包括靜息長(zhǎng)度、橫截面積和剛度。6周的被動(dòng)牽伸和訓(xùn)練引起肌束延長(zhǎng)(比目魚(yú)肌8%,P=0.018，腓腸肌3%,P=0.018)，羽狀?yuàn)A角減小(比目魚(yú)肌10%,P=0.028，腓腸肌5%,P=0.028)，肌束剛度減輕(比目魚(yú)肌17%,P=0.028，腓腸肌21%,P=0.018)，肌腱長(zhǎng)度縮短(6%,P=0.018)，跟腱剛度增強(qiáng)(32%,P=0.018)，楊氏模量增加(20%,P=0.018)[28]。

有關(guān)體內(nèi)小腿肌肉和跟腱力學(xué)特性的這些研究結(jié)果有助于學(xué)界更好地理解治療引起的小腿肌肌腱的改變并促進(jìn)研發(fā)更有效的治療手段。Gao等對(duì)12例腦癱兒童的腓腸肌內(nèi)側(cè)頭結(jié)構(gòu)，包括不同肌束長(zhǎng)度、羽狀?yuàn)A角、膝關(guān)節(jié)位置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行B超探測(cè)，跟腱的長(zhǎng)度與橫截面積也做了測(cè)量，并與11名發(fā)育良好的兒童比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組兒童的肌束長(zhǎng)度、羽狀?yuàn)A角、跟腱長(zhǎng)度與截面積隨踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)位置而變化，與對(duì)照組比較，腦癱兒童整個(gè)測(cè)試的踝關(guān)節(jié)ROM中肌束較短(P≤0.003)，跟腱較長(zhǎng)(P=0.001)，跟腱截面積較小(P=0.003)。Gao等認(rèn)為跟腱特性的改變可能是對(duì)腓腸肌肌束縮短和僵硬的適應(yīng)結(jié)果，從而影響肌群的性能[29]。更好地了解腦癱兒童腓腸肌肌束與跟腱間的相互影響有助于更加有效地治療其病理變化。

Chen等使用便攜式智能康復(fù)設(shè)備在家中對(duì)23例腦癱兒童的踝關(guān)節(jié)功能障礙進(jìn)行6周18次的遠(yuǎn)程輔助智能牽伸與主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)其生物力學(xué)測(cè)量以及臨床結(jié)局測(cè)量指標(biāo)改善，踝關(guān)節(jié)的被動(dòng)與主動(dòng)ROM增加，痙攣程度下降，下肢平衡與選擇性控制能力增加[20]。

5　在腦卒中患者下肢功能障礙中的應(yīng)用

Zhang等研發(fā)了智能化控制牽伸裝置[16]。參與研究的有4例腦卒中患者，平均年齡(53.2±7.9)歲，有踝關(guān)節(jié)攣縮及/或痙攣，他們首次腦卒中發(fā)生在(9.1±5.1)年前。另外，5名無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)肌肉損傷既往史的健康受試者也接受該裝置測(cè)試，平均(36.8±12.8)歲。所有腦卒中患者及健康者均為男性。腦卒中患者Ashworth量表(0～4)和深腱反射量表(0～4)評(píng)分分別為(2.1±1.0)和(2.9±0.3)。這項(xiàng)研究是經(jīng)美國(guó)西北大學(xué)的機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)批準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)前所有受試者均簽署知情同意書(shū)，使用定制的關(guān)節(jié)牽伸裝置進(jìn)行牽伸及結(jié)果評(píng)價(jià)，牽伸裝置由數(shù)字信號(hào)處理控制器控制牽伸，牽伸裝置不僅用于治療關(guān)節(jié)痙攣/攣縮，還能定量評(píng)估牽伸引起的關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性變化。最后還要評(píng)估由牽伸引起的反射變化。反射性定量評(píng)估是用一個(gè)叩診錘對(duì)跟腱進(jìn)行時(shí)間間隔為3 s的敲擊，并測(cè)量反射介導(dǎo)肌電圖、關(guān)節(jié)力矩反應(yīng)。肌腱敲擊力度作為系統(tǒng)輸入，反射力矩和小腿三頭肌電信號(hào)作為系統(tǒng)輸出，根據(jù)記錄信號(hào)確定該動(dòng)態(tài)輸入輸出關(guān)系及脈沖響應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該裝置可以安全地牽伸踝關(guān)節(jié)痙攣和/或攣縮，并有效地減輕整個(gè)踝關(guān)節(jié)ROM痙攣和/或攣縮，同時(shí)在多個(gè)方面定量地評(píng)估腦卒中患者踝關(guān)節(jié)痙攣/攣縮治療效果進(jìn)展，包括主動(dòng)和被動(dòng)ROM、關(guān)節(jié)僵硬、關(guān)節(jié)黏滯阻尼和腱反射興奮性。

Zhang等提出一種有用的方法來(lái)治療腦卒中患者痙攣/攣縮的踝關(guān)節(jié)，并在多個(gè)方面評(píng)估治療結(jié)果[16]。與現(xiàn)有的治療方法不同，牽伸裝置能智能控制，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)史和肌肉與軟組織產(chǎn)生的阻力來(lái)調(diào)整牽伸速率。因此，它能有力且安全地牽伸踝關(guān)節(jié)到其極限位置，在這個(gè)位置上的痙攣和攣縮最顯著，這樣治療更為有效。此外，對(duì)幾個(gè)方面的治療結(jié)局進(jìn)行評(píng)估，包括主動(dòng)和被動(dòng)ROM、關(guān)節(jié)僵硬、黏滯阻尼及反射興奮性等。樣本中通過(guò)智能牽伸痙攣患者引起了相當(dāng)大的改善，智能化、有力的牽伸能減少腦卒中患者痙攣踝關(guān)節(jié)的僵硬程度和黏滯性。整個(gè)背屈肌和跖屈肌收縮的范圍內(nèi)僵硬程度降低大致相同，僵硬肌肉力矩曲線垂直向下移位。這意味著該類(lèi)牽伸治療能松動(dòng)踝關(guān)節(jié)，減小其被動(dòng)僵硬程度，當(dāng)受試者主動(dòng)收縮背屈或跖屈肌肌肉時(shí)，被動(dòng)的僵硬程度仍然處于降低狀態(tài)。

另一方面，它提示牽伸后關(guān)節(jié)僵硬程度和主動(dòng)肌肉收縮之間的關(guān)系保持不變，受試者通過(guò)收縮肌肉來(lái)調(diào)整關(guān)節(jié)僵硬程度的能力仍不變。同樣，觀察到關(guān)節(jié)黏滯度-肌肉力矩曲線向下移位，表明牽伸治療降低了被動(dòng)黏滯度而主動(dòng)黏滯度-肌肉力矩關(guān)系保持不變。

牽伸治療后反射介導(dǎo)的關(guān)節(jié)力矩反應(yīng)顯著減少。值得注意的是，比目魚(yú)肌的肌電圖反射反應(yīng)保持在同一水平，說(shuō)明反射介導(dǎo)的力矩變化很可能是由于肌肉肌腱松弛，而不是神經(jīng)學(xué)通路的興奮性改變。此外，反射力矩反應(yīng)的減少可能是由于肌梭刺激減少引起，因?yàn)闋可熘委熀蠹‰旒∪馑沙?，?duì)肌梭牽伸的力量將減少。另一方面，可以通過(guò)降低肌肉產(chǎn)生力矩能力造成力矩減小，表明牽伸治療后由于肌肉肌腱單元松弛，相同量的肌肉收縮將產(chǎn)生較小的力矩，換句話說(shuō)，牽伸治療后需要收縮更多的肌肉方能克服肌肉和肌腱松弛帶來(lái)的影響。

Gao等調(diào)查腦卒中患者踝關(guān)節(jié)水平與肌束水平的變化及其與踝部痙攣、攣縮和/或肌無(wú)力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腦卒中患者肌束水平改變，如肌束長(zhǎng)度減少，肌束羽狀?yuàn)A角減小，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌束僵硬，并與踝關(guān)節(jié)水平僵硬程度增高和ROM下降相關(guān)(P＜0.05)[30]。這類(lèi)專(zhuān)門(mén)的肌束改變成為痙攣、攣縮和關(guān)節(jié)水平病損的機(jī)制，了解這類(lèi)機(jī)制有助于尋找改善腦卒中患者康復(fù)預(yù)后的方法。為了調(diào)查腦卒中患者通過(guò)可控的主動(dòng)和被動(dòng)牽伸小腿肌肉肌腱單元引起的生物力學(xué)特性的變化，Gao等對(duì)10例踝關(guān)節(jié)痙攣/攣縮的腦卒中患者和10名健康對(duì)照受試者進(jìn)行60m in踝關(guān)節(jié)牽伸干預(yù)[31]，干預(yù)前后評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性，包括阻力矩、剛度和滯后的指數(shù)，利用超聲測(cè)量跟腱長(zhǎng)度，小腿三頭肌的力輸出是通過(guò)力矩-角度關(guān)系的分型，在不同的踝關(guān)節(jié)位置控制力度刺激小腿肌肉。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比健康對(duì)照者，腦卒中患者足踝的峰力矩被移向跖屈位(P=0.001)，腦卒中患者明顯表現(xiàn)出更高阻力矩和關(guān)節(jié)僵硬(P=0.05)，并且這些更高阻力在牽伸干預(yù)后顯著降低，尤其是在背屈位(P=0.013)。牽伸明顯改善腦卒中患者受損小腿肌肉在匹配的刺激下的力輸出(P= 0.05)，增加腳踝的運(yùn)動(dòng)范圍(P=0.001)。Gao等認(rèn)為在關(guān)節(jié)水平，反復(fù)牽伸放松踝關(guān)節(jié)，增加被動(dòng)ROM，減少關(guān)節(jié)僵硬；在肌腱水平，反復(fù)牽伸小腿肌肉改善力量輸出，這可能與肌束僵硬減少、肌束增長(zhǎng)和跟腱縮短有關(guān)。Zhao等在偏癱患者中進(jìn)行了類(lèi)似的研究[32]，Gao等與Zhao等的研究提供了通過(guò)牽伸干預(yù)改善肌腱性能的證據(jù)。

Waldman等探討使用便攜式康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行可控被動(dòng)牽伸和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)障礙及移動(dòng)障礙的作用[26]。24例病程＞3個(gè)月的腦卒中患者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用便攜式機(jī)器人訓(xùn)練6周(機(jī)器人組)或在家里按制定的訓(xùn)練計(jì)劃訓(xùn)練(對(duì)照組)，所有患者均在實(shí)驗(yàn)室行臨床和生物力學(xué)評(píng)價(jià)的預(yù)評(píng)價(jià)、后評(píng)價(jià)，并予6周隨訪。采用改良Ashworth量表評(píng)價(jià)痙攣程度，腦卒中康復(fù)運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定(STREAM)評(píng)價(jià)移動(dòng)能力，Berg平衡量表評(píng)價(jià)平衡功能，以及評(píng)價(jià)患足背屈被動(dòng)ROM、背屈肌力和行走時(shí)患肢的負(fù)重，結(jié)果發(fā)現(xiàn)6周訓(xùn)練結(jié)束后機(jī)器人組這些指標(biāo)的改善明顯高于對(duì)照組。隨訪評(píng)價(jià)顯示，兩組在腦卒中康復(fù)運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定、背屈主動(dòng)ROM和背屈肌力都有提高。Waldman等認(rèn)為機(jī)器人輔助的智能被動(dòng)牽伸和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能有效改善腦卒中后的運(yùn)動(dòng)功能和移動(dòng)能力。Forrester等[33-34]進(jìn)行了類(lèi)似的研究，得到與Waldman相似的結(jié)果。

總之，現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料顯示這種新的牽伸法——智能牽伸治療在理念上以及應(yīng)用中都是一種革新，能改善腦癱和腦卒中患者下肢踝關(guān)節(jié)痙攣和(或)攣縮的程度，并由此帶來(lái)運(yùn)動(dòng)功能和移動(dòng)能力的改善，在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)有較好的應(yīng)用前景。

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Intelligent Stretching and ItsApplication in Spasticity and Contracture of Ank le Joint(review)

QIU Ji-fang,XU Cong-qin,SHAO Meng-ming,WANG Xiao-jun,XUWei,LAIShan-shan,ZHOU Rong-zhi,ZHOU Fang-hua,PANHua-fang,ZHAOQiu-hua,QIAN Zhi-yong,QIXin,LU Jin,SONG Jian-fei
Zhejiang Provincial Rehabilitation Guidance Center for Disabled Person,Zhejiang Ci'ai Rehabilitation Hospital, Hangzhou,Zhejiang 310012,China

Contracture and spasticity of ankle jointsweremajor sources of disability in neurological impairment including stroke and cerebral palsy,etc.Themanual stretching used in physical therapym ightbe laborious and time-consum ing to the therapists and the outcome was dependenton the experience and the subjective"end feeling"of the therapists.A devicewas developed that could safely stretch the ankle joint to its extreme positions with quantitative control of the resistance torque and stretching velocity.Furthermore,it could satisfy a strong need for quantitative and objectivemeasures of the impairment and rehabilitation outcome.This was just themeaning intelligent stretching referred to.Thisarticle described theorigin of the conceptof intelligentstretching and its definition,operational principle,and superiority and weakness,aswellas itsapplication in ankle jointspasticity and contracture in patientswith stroke and cerebralpalsy.

spasticity;contracture;intelligentstretching;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.12.011

R684

A

1006-9771(2015)12-1420-05

浙江省下肢功能障礙人群康復(fù)訓(xùn)練的研究項(xiàng)目(No.zkzxky201501)。

浙江省殘疾人康復(fù)指導(dǎo)中心(浙江慈愛(ài)康復(fù)醫(yī)院)，浙江杭州市310012。作者簡(jiǎn)介：邱紀(jì)方(1964-)，男，漢族，浙江湖州市人，碩士，主任醫(yī)師，主要研究方向：神經(jīng)康復(fù)與骨關(guān)節(jié)康復(fù)。

2015-06-23

2015-09-28)