系列石膏治療腦癱患兒馬蹄足的研究進展

瞿燕萍，葛政卿，陸興華，鄧占奇，繆蕓

小兒腦性癱瘓(cerebral palsy,CP)，是指從出生前到出生后一個月內(nèi)，由各種原因所引起的非進行性腦損傷或發(fā)育異常，所導(dǎo)致的中樞性運動功能障礙和姿勢異常，為小兒期最主要的運動功能傷殘疾病[1]。腦癱的臨床表現(xiàn)可分為多個類型，其中痙攣型是最典型和常見的類型。痙攣型患兒由于長期處于高度肌緊張狀態(tài)，故易發(fā)生肌腱短縮、關(guān)節(jié)攣縮變形，如跟腱短縮形成尖足，患兒行走、站立困難，走路足尖著地，呈剪刀步態(tài)，形似馬蹄。

馬蹄足是CP患兒最常見的踝足功能障礙，有調(diào)查顯示在可步行的CP中發(fā)病率達到61%[2]。馬蹄足是造成CP移動困難的最主要原因，主要表現(xiàn)為在沒有下肢生物力學(xué)補償機制下，患兒在站立或步行時踝關(guān)節(jié)處于跖屈位，足跟不能與支撐面接觸。同時痙攣型CP馬蹄足時常伴有足內(nèi)翻，少數(shù)合并有足外翻。馬蹄內(nèi)翻足畸形主要表現(xiàn)為前足內(nèi)收，踝跖屈、跟骨內(nèi)翻。早期因腓腸肌的痙攣狀態(tài)、踝背屈與跖屈肌群力量失衡呈現(xiàn)“動態(tài)馬蹄足”，繼發(fā)性的肌肉-肌腱單元的短縮和骨骼、關(guān)節(jié)的變化可發(fā)展成為固定的馬蹄足，造成患兒站立、行走時易跌倒，能耗增加，疼痛、肌肉骨骼畸形、支具穿戴困難等問題[3]。

早期干預(yù)可改善踝關(guān)節(jié)背屈活動范圍以及功能性步行活動。其中包括手術(shù)和非手術(shù)治療，后者包括拉伸和肌力強化訓(xùn)練，抗痙攣藥物，注射A型肉毒素，以及使用踝足矯形器和系列石膏，相比手術(shù)治療，系列石膏所帶來的副作用最小。系列石膏是運用石膏或玻璃纖維將踝關(guān)節(jié)固定在關(guān)節(jié)活動度逐步增加的踝背屈位，通過持續(xù)牽伸踝跖屈肌肉-肌腱使其逐漸發(fā)生生理性適應(yīng)而延長伸展，從而增加關(guān)節(jié)活動范圍的方法[3]。與傳統(tǒng)固定石膏相比，系列石膏會在一定的時間間隔內(nèi)移除和重置，每一次重置都將使踝關(guān)節(jié)置于更大的背屈角度從而逐步獲得所需的關(guān)節(jié)活動范圍，研究表明系列石膏通過糾正CP患兒踝足畸形，延長攣縮結(jié)構(gòu)，以及降低痙攣程度，對促進CP患兒馬蹄足的功能恢復(fù)有一定作用。本文就近年來系列石膏治療CP患兒馬蹄足的研究進展作一綜述，為此項技術(shù)的臨床運用提供參考依據(jù)。

1 系列石膏矯正腦癱患兒馬蹄足的作用機制

1.1 痙攣型腦癱適應(yīng)性的骨骼肌改變 肌肉的生長與功能受神經(jīng)支配，力學(xué)、內(nèi)分泌、營養(yǎng)代謝等多因素的影響。腦癱的腦損傷是非進展性的，但繼發(fā)性的肌肉結(jié)構(gòu)、功能、成分等改變隨著兒童的生長發(fā)育是進展性的[4]。首先，痙攣型CP患兒肌肉中的膠原纖維增多。早期研究認為痙攣型CP患兒因肌肉的高張力與過度活動可迅速導(dǎo)致肌纖維的縮短，出現(xiàn)適應(yīng)型的肌肉-肌腱單元短縮。近年來隨著研究的進一步深入，發(fā)現(xiàn)CP患兒受累肌肉的肌節(jié)長度增加，膠原纖維增多，肌衛(wèi)星細胞減少。Smith等[5]對CP患兒的肌肉活檢發(fā)現(xiàn)肌內(nèi)膜內(nèi)I型膠原蛋白含量明顯增加，膠原的堆積導(dǎo)致膠原纖維紊亂，使肌內(nèi)膜的厚度增加，認為痙攣導(dǎo)致的肌肉-肌腱單元的短縮是由于肌肉的細胞外基質(zhì)或細胞骨架的改變。

其次，痙攣型CP患兒肌肉中結(jié)構(gòu)也有所不同。Mathewson等[6]運用免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，CP患兒的肌束構(gòu)成與正常兒童明顯不同，肌纖維直徑減小，但肌束直徑無明顯減小。Schless等[7]研究也發(fā)現(xiàn)CP患兒跖屈肌肌肉萎縮和短縮可能是因為肌纖維直徑的變小有關(guān)。與早期研究不一致的是，較多研究證實，痙攣型腦癱患兒的肌小節(jié)較正常對照組兒童延長，而肌小節(jié)的數(shù)量減少，肌衛(wèi)星細胞較正常兒童減少約40%，認為患者骨骼生長的同時不能增加新的肌小節(jié)數(shù)量而導(dǎo)致肌肉-肌腱單元的短縮，而不是肌小節(jié)的縮短[8]。

痙攣型CP因肌小節(jié)長度較長，Z區(qū)肌球蛋白與肌動蛋白重疊區(qū)域縮小，限制了橫橋數(shù)量，影響了肌力的產(chǎn)生。肌肉僵硬是與痙攣不同的一種力學(xué)特性，是指被動牽伸時肌內(nèi)的連接組織與細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)被動活動受限。Brandenburg等[9]運用超聲彈性成像技術(shù)檢查發(fā)現(xiàn)痙攣型CP患兒腓腸肌外側(cè)頭的僵硬程度是正常兒童的2倍。Lee等[10]研究發(fā)現(xiàn)痙攣型CP患兒患側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的剪切波速度與健側(cè)顯著不同。體外活檢進一步研究發(fā)現(xiàn)，肌肉僵硬主要來源于肌束而不是肌小節(jié)，在肌小節(jié)長度為4um時，痙攣型CP患兒的肌束張力為55 kPa，而正常兒童為30 kP，推斷細胞外基質(zhì)中膠原的堆積是肌肉僵硬短縮的重要力學(xué)原因[5]。但有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)痙攣型CP患兒肌纖維的僵硬程度較正常兒童大，這可能是因為研究對象神經(jīng)損傷的嚴重性及膠原紊亂的程度不同而致[6]。此外，踝足骨性結(jié)構(gòu)的變化也可能是導(dǎo)致跖屈肌短縮的重要因素[11]。但目前力學(xué)對上述痙攣型腦癱肌肉適應(yīng)性改變的發(fā)生機制尚不明確。

1.2 系列石膏對痙攣型腦癱踝跖屈肌肌張力的影響 系列石膏的持續(xù)牽伸對降低痙攣型CP踝跖屈肌的痙攣程度有一定的作用。痙攣狀態(tài)的特征包括速度依賴性的肌張力過高，被動活動受限以及牽張反射的過度活躍。牽張反射的高反應(yīng)性可能是由于脊髓水平反射回路中運動傳入部分的突觸前抑制的減少[12]。踝跖屈肌的肌梭在系列石膏持續(xù)小劑量牽伸時并沒有表現(xiàn)出敏感性的增加，這可能是因為將肌肉維持在一個延長的位置可以重新激活肌梭到一個新的長度[13]。其次，石膏與皮膚之間的全面接觸所形成的壓力和適宜溫度可減少觸覺、本體感覺及溫度覺的傳入，進一步減少α和γ脊髓運動神經(jīng)元的興奮性從而降低痙攣肌肉的張力[14]。此外，系列石膏的持續(xù)牽伸可抑制由短暫的皮膚接觸而引出的原始反射如陽性支持反射，足底或手掌掌握反射[15]。但電生理檢查發(fā)現(xiàn)系列石膏并不能改變下行神經(jīng)傳導(dǎo)的興奮性和肌肉共同運動的模式[13]。

1.3 系列石膏對痙攣型腦癱踝跖屈肌結(jié)構(gòu)和功能的影響 置于關(guān)節(jié)終末活動范圍的石膏會對被牽伸的組織產(chǎn)生一個低負荷、長時程的力，它會使被牽伸的組織發(fā)生特定的生理變化，包括結(jié)締組織和肌肉的重塑[16]。重塑是成纖維細胞應(yīng)對物理因素的調(diào)節(jié)而形成的。當肌肉被固定在一個伸長的狀態(tài)時，會增加肌節(jié)的數(shù)量和長度，這會改變肌肉長度-張力的關(guān)系，并通過破壞纖維基質(zhì)而延長結(jié)締組織。而被固定在縮短狀態(tài)下的肌肉則會丟失肌節(jié)，其余的肌節(jié)會適應(yīng)它們的長度使肌肉在固定狀態(tài)下形成最大的張力[17-18]。牽伸的時間、對象及組織的差異會產(chǎn)生不同的效應(yīng)。動物實驗發(fā)現(xiàn)，幼年動物在短時間牽伸后肌肉的肌小節(jié)數(shù)量會增加，長時間牽伸后則肌腱會延長，肌小節(jié)數(shù)量會減少；成年動物不論在短時間或長時間的牽伸后，肌肉的肌小節(jié)數(shù)量均有所增加[19]。也有研究表明系列石膏固定后CP患兒腓腸肌的肌腹和肌纖維長度均無變化，主要延長的是跟腱長度[20]。

2 系列石膏治療腦癱患兒馬蹄足的效果

2.1 對踝關(guān)節(jié)活動度的作用 研究發(fā)現(xiàn)石膏通過引起肌肉-肌腱的適應(yīng)性而改善CP患兒的踝關(guān)節(jié)背屈活動范圍，延長踝關(guān)節(jié)活動度的維持時間[21]。McNee等[22]采用交叉實驗設(shè)計比較了系列石膏固定組與無干預(yù)對照組對大于5歲的痙攣型CP患兒馬蹄足的治療效果，在治療后第5周隨訪中發(fā)現(xiàn)系列石膏可以改善患者被動及步行中的踝關(guān)節(jié)背屈角度，但在第12周時療效不再存在。王秋等[23]前后對比系列石膏治療49例1～10歲痙攣型CP馬蹄足患兒的臨床效果，發(fā)現(xiàn)系列石膏治療可以顯著降低患兒肌肉痙攣的程度，以及改善踝關(guān)節(jié)的活動度和步態(tài)。Dursun等[24]研究發(fā)現(xiàn)痙攣型CP伴有馬蹄足的3～17歲患兒，在接受肉毒素注射和物理治療后增加連續(xù)3周的系列石膏治療，相比常規(guī)肉毒素注射和物理治療組，患兒的踝關(guān)節(jié)被動關(guān)節(jié)活動度、痙攣程度以及步態(tài)評分在治療后4周、12周均有顯著改善。Ackman等[25]研究發(fā)現(xiàn)系列石膏可以明顯改善3～9歲CP患兒馬蹄足的被動踝關(guān)節(jié)背屈角度，在7.5個月達到高峰，而肉毒素治療組踝關(guān)節(jié)被動背屈角度治療后無明顯增加，認為系列石膏對CP動態(tài)馬蹄足效果優(yōu)于肉毒素，這可能是因為研究中肉毒素的注射劑量是4U/Kg,而肉毒素的治療效果具有劑量依賴性。多項研究表明肉毒素聯(lián)合系列石膏固定對兒童CP馬蹄足的踝關(guān)節(jié)背屈角度的改善優(yōu)于單獨的肉毒素注射[26-28]。然而Lin等[29]研究表明肉毒素聯(lián)合系列石膏與單獨系列石膏固定對3～11歲的CP患兒馬蹄足的踝關(guān)節(jié)背屈角度的改善無明顯差異。Kay等[30]研究發(fā)現(xiàn)對于已經(jīng)短縮固定的4～14歲CP患兒馬蹄足，肉毒素聯(lián)合系列石膏治療并沒有減少需要石膏固定的次數(shù)，而且單獨系列石膏治療對腓腸肌痙攣的減輕與踝關(guān)節(jié)背屈角度的維持時間的改善更為顯著，認為可能是因為研究對象是短縮固定型的腦癱馬蹄足而不是動態(tài)馬蹄足，因此肌肉的結(jié)構(gòu)有所不同，導(dǎo)致治療反應(yīng)的不同。但筆者建議對于痙攣程度較高且伴有跟腱短縮的患兒，聯(lián)合肉毒素治療以增加其對系列石膏的耐受。

2.2 對腓腸肌痙攣狀態(tài)的影響 Ackman等[25]研究發(fā)現(xiàn)系列石膏固定與A型肉毒素注射對腓腸肌的痙攣狀態(tài)的改善無明顯差異。Park等[27]研究表明A型肉毒素注射后進行系列石膏固定較單獨肉毒素注射可顯著減輕CP患兒跖屈肌群的痙攣狀態(tài)。Peeters等[20]通過三維超聲比較小腿石膏固定和腓腸肌肉毒素注射治療對痙攣型CP患兒腓腸肌長度、肌肉-肌腱單元的影響，石膏固定組接受2周的石膏固定，對照組進行常規(guī)肉毒素注射，治療后石膏固定組患兒腓腸肌的肌肉-肌腱單元和肌腱長度在踝關(guān)節(jié)最大背屈位顯著增加，而肉毒素治療組患兒僅在靜息狀態(tài)下肌肉肌腱單元和肌肉長度顯著增加，表明石膏固定可增加肌腱的順應(yīng)性，而肉毒素注射僅改善肌肉的靜息長度，建議運用上述2種方案聯(lián)合治療痙攣型馬蹄足。Hayek等[26]研究認為肉毒素注射后聯(lián)合系列石膏固定與單獨的肉毒素注射對CP患兒腓腸肌肌張力的作用無明顯差異。此外，肉毒素注射聯(lián)合石膏固定與單獨石膏固定對腓腸肌痙攣狀態(tài)影響的研究結(jié)果也有不一致[25, 30]。研究結(jié)果的不同可能與肉毒素注射后石膏固定介入的時間、固定方法等有關(guān)。Newman等[31]研究發(fā)現(xiàn)注射后延遲石膏固定比立刻石膏固定能更加顯著地降低跖屈肌的痙攣程度，推測可能是因為肉毒素與神經(jīng)肌肉接頭的結(jié)合有賴于肌肉的活動，注射后立即進行石膏固定限制了肌肉的活動，可能影響了藥物作用的發(fā)揮。

2.3 對步行功能的影響 McNee等[22]運用三維步態(tài)分析比較發(fā)現(xiàn)，系列石膏可以短期增加單腿支撐相、擺動相踝關(guān)節(jié)的背屈角度，減少單腿支撐相的時間，但在12周時療效不再維持，而步頻、步速和跨步長在治療后隨訪的所有時間節(jié)點均無變化。Lee等[28]比較發(fā)現(xiàn)肉毒素聯(lián)合系列石膏固定組和單獨肉毒素治療組患者的步態(tài)觀察量表評分是等效的。然而Hayek等[26]發(fā)現(xiàn)肉毒素聯(lián)合石膏固定組CP患者的步態(tài)參數(shù)和運動控制以及觀察步態(tài)評分顯著高于單獨肉毒素治療組。究其原因，與兩者采用的評分量表不同有關(guān)。此外，兩者采用的系列石膏在肉毒素治療后的干預(yù)時間以及評估療效的時間也有不同。Park等[27]報道，與單獨肉毒素治療相比，肉毒素聯(lián)合石膏治療對患者GMFM-66的D區(qū)即站立功能有顯著改善，2種治療方案對患者GMFM-66的E區(qū)即步行功能均無改善。Hayek等[26]的研究證明上述2種治療方案對腦癱患者GMFM-66的E區(qū)步行功能評分均有改善，且改善程度是相等的。研究結(jié)果的不一致可能是因研究對象治療前的功能狀態(tài)和方法的不同。

3 系列石膏治療腦癱患兒馬蹄足的臨床應(yīng)用

眾多研究表明系列石膏治療CP患兒馬蹄足應(yīng)盡早開始，通常在移除系列石膏后幾天，在受限的踝關(guān)節(jié)活動度進一步伸展后再次使用石膏固定，重復(fù)該過程直至獲得全關(guān)節(jié)活動范圍或不再取得進步[32]。應(yīng)用系列石膏的注意事項：皮膚的完整性或有無小傷口；皮膚腫脹；感覺減退；認知障礙；情緒激動。應(yīng)用系列石膏的禁忌癥：未控制的高血壓；有開放性損傷；有外固定器或未愈合的骨折；最近出現(xiàn)的自主神經(jīng)反射異常；血運循環(huán)不良；急性炎癥。

4 問題與展望

綜上所述，系列石膏是治療CP患兒馬蹄足的一種簡單、無創(chuàng)、安全且有效的措施。但是，系列石膏固定也有其不足之處，主要是長時間的牽伸壓迫可能會引起跟腱、踝前部以及其他骨突部位的疼痛、壓力潰瘍、熱損傷、皮膚感染和皮炎等[33]。因此需要熟練使用該項技術(shù)的臨床醫(yī)生和治療師進行操作，并對患者家長或護理人員進行相關(guān)臨床宣教，告知固定后的注意事項，以避免各種并發(fā)癥的產(chǎn)生。

系列石膏單獨或聯(lián)合治療因研究對象、介入時間、使用劑量、評估方法與時間節(jié)點的選擇等不同而結(jié)果不同，需要設(shè)計合理的研究方案來明確單獨或聯(lián)合治療的效果。未來的研究需要多中心、大樣本隨機對照實驗，并在ICF框架下評估臨床數(shù)據(jù)的改善是否對患者功能具有改善作用，如在家庭、學(xué)?；蛏鐓^(qū)的日常生活活動能力。遠期療效需要評估重復(fù)治療的累積效應(yīng)，更多地了解系列石膏或者聯(lián)合治療對兒童腦癱肌肉的結(jié)構(gòu)與功能的影響，并考慮經(jīng)濟費用、技術(shù)可及性、家庭意愿等因素，利于我們選擇恰當、合理的治療方案。