機(jī)械輔助自適應(yīng)牽伸康復(fù)裝置對(duì)腦卒中后前臂肌群功能的影響

倪彥君 唐迪 雄鷹 王天義 朱林劍 張德安 包海濤 吳昊 崔向紅

目前，我國(guó)腦卒中患者發(fā)病率逐年上升，醫(yī)療水平的提高雖然使腦卒中患者病死率明顯減低，但絕大多數(shù)幸存患者均遺留有功能障礙，嚴(yán)重影響日常生活[1]。研究表明，80%以上的腦卒中患者存在肢體痙攣，是病情恢復(fù)和功能康復(fù)過程中的主要問題[2]。前臂旋前肌群痙攣較為常見，嚴(yán)重影響前臂旋轉(zhuǎn)及手部功能恢復(fù)[2]。緩解前臂旋前肌群痙攣，降低肌肉張力，是提高腦卒中患者上肢功能，改善日常生活活動(dòng)能力的關(guān)鍵[3]。我中心與大連理工大學(xué)合作，共同研發(fā)機(jī)械輔助被動(dòng)牽伸裝置(專利號(hào)ZL 2013 1 0074498.1)，用于患側(cè)前臂旋前肌群被動(dòng)牽伸，降低肌張力，已取得良好效果[4]。我們對(duì)牽伸裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)，設(shè)計(jì)制造“自適應(yīng)控制”系統(tǒng)(專利號(hào)ZL 2016 1 0556080.8)。該控制系統(tǒng)可以根據(jù)患者肌力、肌張力等情況，即時(shí)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，牽伸患者。本研究擬通過該裝置，探討其改善腦卒中患者前臂旋前肌群張力，提高運(yùn)動(dòng)控制能力，促進(jìn)前臂及手功能康復(fù)的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年2月至2018年2月在我中心接受康復(fù)治療的腦卒中偏癱患者。所有患者納入標(biāo)準(zhǔn)為：①符合1995年中華醫(yī)學(xué)會(huì)第四次全國(guó)腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議通過的腦出血、腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，同時(shí)有影像學(xué)資料。②年齡20～70歲。③為初次腦卒中發(fā)病，或者既往有發(fā)作，但無功能障礙，可維持坐位30 min或支撐下維持坐位30 min。④前臂旋前肌群根據(jù)改良Ashworth分級(jí)評(píng)估為1+級(jí)或以上。排除標(biāo)準(zhǔn)為：①患者生命體征尚不穩(wěn)定，或住院時(shí)出現(xiàn)病情惡化。②有較嚴(yán)重出血傾向，或者合并較嚴(yán)重的心、肺、肝、腎等疾病、糖尿病等。③服用巴氯芬或乙哌立松等肌肉松弛藥物。共入選患者120例，通過隨機(jī)數(shù)表法將患者分為對(duì)照組40例(A組)、機(jī)械輔助被動(dòng)牽伸組40例(B組)、機(jī)械輔助自適應(yīng)牽伸組40例(C組)。三組一般情況比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05，表1)。

表1 三組患者一般情況比較[n，(s)]

表1 三組患者一般情況比較[n，(s)]

組別 例數(shù) 年齡/歲 性別 診斷 偏癱側(cè)男女腦梗死 腦出血 左 右A組 40 56.07±13.85 25 15 22 18 15 25 B組 40 56.70±13.67 23 17 27 13 19 21 C組 40 56.43±13.91 26 14 25 15 20 20

1.2 研究方法 三組患者均進(jìn)行常規(guī)康復(fù)治療，包括：高壓氧、中醫(yī)理療、藥物、運(yùn)動(dòng)療法、作業(yè)療法及日?；顒?dòng)訓(xùn)練等。B組在上述康復(fù)治療基礎(chǔ)上，同時(shí)給予我們研發(fā)的機(jī)械輔助被動(dòng)牽伸裝置(專利號(hào)ZL 2013 1 0074498.1)，治療前臂旋前肌群痙攣，治療參數(shù)、方法與我們上一實(shí)驗(yàn)相同[4]。C組接受常規(guī)康復(fù)治療，同時(shí)給予我們研發(fā)的機(jī)械輔助自適應(yīng)牽伸裝置(專利號(hào)ZL 2016 1 0556080.8)，降低前臂旋前肌群張力。該裝置通過扭矩傳感器檢測(cè)手掌托板得到的驅(qū)動(dòng)力矩，當(dāng)患者力量不足，小于閾值時(shí)，此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，給予助力，使患手恰好在閾值速度下運(yùn)動(dòng)。該控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并即時(shí)調(diào)整，達(dá)到自適應(yīng)要求。牽伸治療時(shí)，患者取坐位，面朝裝置，患者手掌、手指固定于裝置分指扳上，肘關(guān)節(jié)伸直，肩關(guān)節(jié)取適合體位?；颊咧鲃?dòng)旋轉(zhuǎn)前臂，如不能完成，由裝置助力完成。牽伸20 min/次，2次/d，共治療3個(gè)月。

1.3 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 于治療前(M0)、治療1個(gè)月(M1)、治療3個(gè)月(M3)分別進(jìn)行前臂旋前肌群張力、上肢運(yùn)動(dòng)功能、日常生活活動(dòng)能力評(píng)價(jià)。肌張力采用改良Ashwoah痙攣量表(modified Ashworth scale，MAS)，結(jié)果為0、1、1+、2、3、4，分別計(jì)0、1、2、3、4、5分[6]。上肢運(yùn)動(dòng)功能采用簡(jiǎn)化上肢Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定量表(Fugl-Meyer assessment，F(xiàn)MA)，共33項(xiàng)，滿分66分。日常生活活動(dòng)能力采用改良Barthel指數(shù)(modified Barthel index，MBI)，滿分為100分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行，數(shù)據(jù)以(s)表示，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三組患者前臂旋前肌群張力評(píng)分情況比較M0時(shí)三組患者前臂旋前肌群MAS評(píng)分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M1時(shí)B組、C組MAS評(píng)分雖較A組有改善，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M3時(shí)B組MAS評(píng)分較A組明顯改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.027＜0.05)，提示M3時(shí)B組較A組可以更有效降低肌肉張力；C組MAS評(píng)分較B組(P＝0.042)、A組(P＜0.001)均有明顯改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，說明M3時(shí)C組在降低肌肉痙攣方面較B組、A組效果更好(表2)。

2.2 三組患者上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分情況比較 在M0時(shí)三組患者上肢FMA評(píng)分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M1時(shí)B組、C組上肢FMA評(píng)分較A組有改善，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M3時(shí)B組上肢FMA評(píng)分較A組明顯提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.028＜0.05)，提示M3時(shí)B組較A組上肢功能明顯改善；C組上肢FMA評(píng)分較B組(P＝0.046)、A組(P＜0.001)均有明顯提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，說明M3時(shí)C組較B組、A組能夠更有效改善上肢功能(表3)。

表2 三組患者前臂旋前肌群張力評(píng)分情況比較(s) 單位：分

表2 三組患者前臂旋前肌群張力評(píng)分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.027，#P＜0.001；與B組比較，△P＝0.042

組別 例數(shù) M0 M1 M3 A組 40 3.10±0.78 2.68±0.92 2.22±0.89 B組 40 3.08±0.83 2.70±0.91 1.78±0.89*C組 40 2.82±0.81 2.38±0.90 1.35±0.95#△

表3 三組患者上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分情況比較(s) 單位：分

表3 三組患者上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.028，#P＜0.001；與B組比較，△P＝0.046

組別 例數(shù) M0 M1 M3 A組 40 16.45±6.21 47.18±6.42 74.13±6.23 B組 40 15.78±5.92 49.50±7.76 77.23±7.61*C組 40 16.67±5.54 47.83±6.74 80.90±6.35#△

2.3 三組患者日常生活活動(dòng)能力評(píng)分情況比較在M0時(shí)三組患者M(jìn)BI評(píng)分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M1時(shí)B組、C組MBI評(píng)分雖較A組有改善，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。M3時(shí)B組MBI評(píng)分較A組明顯改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.020＜0.05)，提示M3時(shí)B組較A組日常生活活動(dòng)能力明顯改善；C組MBI評(píng)分較A組有明顯改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.002＜0.05)，說明M3時(shí)C組較A組能夠更有效改善日常生活活動(dòng)能力；C組MBI評(píng)分較B組雖有提高，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.414＞0.05)，說明C組、B組在提高日常生活活動(dòng)能力方面未見明顯差異(表4)。

表4 三組患者日常生活活動(dòng)能力評(píng)分情況比較(s) 單位：分

表4 三組患者日常生活活動(dòng)能力評(píng)分情況比較(s) 單位：分

注：與A組比較，*P＝0.020，#P＝0.002

組別 例數(shù) M0 M1 M3 A組 40 50.63±10.99 59.88±10.83 73.62±9.93 B組 40 51.37±11.60 62.75±10.86 78.63±8.91*C組 40 51.25±11.81 62.25±10.92 80.25±8.77#

3 討論

在既往實(shí)驗(yàn)中，我們利用機(jī)械輔助被動(dòng)牽伸裝置，治療腦卒中后前臂旋前肌群痙攣，取得良好效果[4]。我們將控制系統(tǒng)升級(jí)為“自適應(yīng)控制”，并應(yīng)用于本實(shí)驗(yàn)，也取得了很好療效。“自適應(yīng)控制”源于工業(yè)概念，指根據(jù)情況改變，控制系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)自身特性[7]。本裝置的“自適應(yīng)控制”系統(tǒng)利用扭矩傳感器，測(cè)量患者肌力及肌張力等參數(shù)，并根據(jù)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)助力。例如當(dāng)患者僅具備30%肌力，尚無法完成動(dòng)作，則啟動(dòng)70%助力，協(xié)助患者完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；隨著患者病情恢復(fù)，具備50%肌力，機(jī)器則啟動(dòng)50%助力，協(xié)助患者完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。“自適應(yīng)控制”系統(tǒng)根據(jù)患者實(shí)時(shí)情況，進(jìn)行即時(shí)自動(dòng)調(diào)整，協(xié)助完成動(dòng)作。

本研究發(fā)現(xiàn)，治療3個(gè)月后，C組在肌張力、運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分方面均優(yōu)于B組，說明自適應(yīng)牽伸模式較被動(dòng)牽伸模式有效。在被動(dòng)牽伸模式下，無論患者肌力、肌張力處于何種狀態(tài)，裝置均給予患者被動(dòng)牽伸，不需患者主動(dòng)意識(shí)參與，興奮程度較低[8]；而在自適應(yīng)模式下，患者主動(dòng)參與，前臂需進(jìn)行有意識(shí)的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，高級(jí)腦中樞參與其中，興奮水平較高，更利于神經(jīng)恢復(fù)[9]。另一方面，由于患者主動(dòng)參與，前臂進(jìn)行有意識(shí)的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，肌肉進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，有利于肌力訓(xùn)練，增加肌力。已有研究證實(shí)，肌力增加，可以有效抑制拮抗肌張力，改善肢體功能[10]。但在治療3個(gè)月后，C組在日常生活活動(dòng)能力方面與B組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與觀察時(shí)間尚短有關(guān)。

本研究結(jié)果表明，治療3個(gè)月后，C組在肌張力、運(yùn)動(dòng)功能、日常生活活動(dòng)能力評(píng)分方面均優(yōu)于A組，說明機(jī)械輔助自適應(yīng)牽伸組較對(duì)照組可以有效改善前臂功能。機(jī)械輔助自適應(yīng)牽伸有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，它利用扭矩傳感器，測(cè)量結(jié)果較人工牽伸更為量化準(zhǔn)確，不受人為主觀因素影響[9]；其次，在肌肉牽伸過程中，肌張力隨運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)發(fā)生變化，自適應(yīng)模式可以根據(jù)變化即時(shí)調(diào)整牽伸參數(shù)，反應(yīng)較人工敏感；再次，機(jī)械輔助牽伸，訓(xùn)練強(qiáng)度高，重復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)多，更利于形成動(dòng)作記憶[11]；最后，機(jī)械輔助牽伸動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)，克服人工治療穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)[11]。

本研究還發(fā)現(xiàn)，治療3個(gè)月后，B組在肌張力、運(yùn)動(dòng)功能、日常生活活動(dòng)能力評(píng)分方面均優(yōu)于A組，這與既往我們的研究結(jié)果一致[4]。機(jī)械輔助被動(dòng)牽伸，我們采用緩慢、持續(xù)牽伸，可以有效降低肌張力，促進(jìn)功能恢復(fù)[12]。

因此，機(jī)械輔助牽伸在自適應(yīng)模式下，較被動(dòng)模式及人工治療，可以更有效降低肌肉張力，改善功能，有利于患者重返工作及家庭。