BTE系統(tǒng)對(duì)頸脊髓損傷后上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練的效果

馮曉娟，李建軍

1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市 100068；2.中國(guó)康復(fù)研究中心北京博愛(ài)醫(yī)院作業(yè)療法科，北京市100068

美國(guó)每年約有1.75 萬(wàn)例新增脊髓損傷患者[1]。中國(guó)脊髓損傷年患病率約為37/100 萬(wàn)，年齡多為34.7～54.4 歲，男性多于女性，汽車(chē)碰撞和高空墜落是主要原因[2]。頸脊髓損傷(cervical spinal cord injury，C-SCI)由于損傷平面較高，常導(dǎo)致高死亡率[3]。幸存的CSCI 患者臨床表現(xiàn)為四肢癱，運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、大小便功能以及日常生活活動(dòng)能力(activity of daily living，ADL)受到不同程度影響[4]。

根據(jù)脊髓損傷神經(jīng)學(xué)分類(lèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[5-7]，運(yùn)動(dòng)平面位于C6-7的完全性脊髓損傷患者，上肢關(guān)鍵肌肌力較差，大部分患者的康復(fù)結(jié)局為依賴(lài)輪椅生存。這些患者在驅(qū)動(dòng)輪椅、床椅轉(zhuǎn)移、翻身起坐、進(jìn)食、梳洗、如廁等日常動(dòng)作中，上肢力量顯得尤為重要[8]。四肢癱患者的上肢和手功能改善，對(duì)生活質(zhì)量提高有重要意義[9]。

有針對(duì)性的高強(qiáng)度密集訓(xùn)練，即上肢強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在C-SCI 后的康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)用較為廣泛[10-12]。對(duì)癱瘓肢體進(jìn)行規(guī)律的強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)，可以促進(jìn)患者功能恢復(fù)[10，13]。方法有徒手或器械輔助，治療師可根據(jù)具體情況靈活選擇。

BTE PrimusRS 模擬仿真測(cè)試評(píng)價(jià)訓(xùn)練系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“BTE 系統(tǒng)”)是集訓(xùn)練和測(cè)試于一體的設(shè)備。系統(tǒng)提供等長(zhǎng)、等張、等速3 種訓(xùn)練模式，可進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)和被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，也可用于評(píng)估與肌力相關(guān)的指標(biāo)[14]。BTE 系統(tǒng)測(cè)試握力、捏力、肘關(guān)節(jié)屈伸力、膝關(guān)節(jié)屈伸力具有較好信度，對(duì)慢性肩周炎、踝關(guān)節(jié)炎等的康復(fù)訓(xùn)練療效較好[15-19]。

脊髓損傷康復(fù)是一個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程。臨床大致分為急性期(1 個(gè)月內(nèi)或0～4 周)、亞急性期(1～2 個(gè)月或4～8周)、恢復(fù)期(3～6 個(gè)月)和穩(wěn)定期(6 個(gè)月以上)[20-21]。早期綜合康復(fù)對(duì)脊髓損傷患者ADL 影響的研究較多[22-25]，不同階段脊髓損傷患者進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練的療效尚待觀(guān)察。本研究探討運(yùn)用BTE 系統(tǒng)對(duì)C-SCI 患者進(jìn)行上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練的有效性，同時(shí)觀(guān)察不同病程CSCI患者進(jìn)行上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練的療效差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年6 月至2020 年1 月，選取在北京博愛(ài)醫(yī)院脊髓損傷相關(guān)科室住院治療的創(chuàng)傷性C-SCI 患者60例，所有患者均有確切外傷史，首次發(fā)病，經(jīng)MRI證實(shí)為C-SCI，并接受頸椎內(nèi)固定手術(shù)。其中術(shù)后1～2個(gè)月15 例(亞急性期組)，3～6 個(gè)月15 例(恢復(fù)期組)，6個(gè)月以上30 例。將病程6 個(gè)月以上的患者再等分為對(duì)照組和穩(wěn)定期組。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～60 歲；②根據(jù)2019 版脊髓損傷神經(jīng)學(xué)國(guó)際分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[7]，運(yùn)動(dòng)平面為C6-7、美國(guó)脊柱損傷協(xié)會(huì)(American Spinal Injury Association，ASIA)分級(jí)為A 級(jí)或B 級(jí)的運(yùn)動(dòng)完全性脊髓損傷；③根據(jù)Lovett肌力等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，伸肘肌徒手肌力檢查(Manual Muscle Test，MMT) ≥2 級(jí)，改良Ashworth 量表 分級(jí)＜Ⅱ級(jí)；④無(wú)認(rèn)知障礙，可配合訓(xùn)練，依從性好；⑤同意并簽署知情同意書(shū)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①脊柱(包括頸椎)固定不穩(wěn)定；②并發(fā)腦損傷、其他脊髓節(jié)段損傷、四肢骨折、周?chē)窠?jīng)損傷等；③并發(fā)體位性低血壓、壓瘡、肺部感染、下肢深靜脈血栓等并發(fā)癥；④全身狀況差，有嚴(yán)重心、肝、肺、腎等疾病；⑤安裝心臟起搏器；⑥慢性全身性疾病或傳染病等；⑦正在參加其他療法(包括替代療法)或服用藥物(包括草藥)；⑧其他原因無(wú)法進(jìn)行康復(fù)治療或影響康復(fù)治療強(qiáng)度。

剔除和脫落標(biāo)準(zhǔn)：①入組后未滿(mǎn)4 周出院；②其他非康復(fù)訓(xùn)練因素引起骨關(guān)節(jié)或肌肉損傷，如意外摔倒。

各組間性別、年齡和ASIA 運(yùn)動(dòng)平面均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)，病程有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。見(jiàn)表1。

本研究經(jīng)中國(guó)康復(fù)研究中心倫理委員會(huì)審核通過(guò)(No.2019-114-1)。所有患者入組前均簽署知情同意書(shū)。

表1 四組一般資料比較

1.2 方法

對(duì)照組予常規(guī)綜合康復(fù)治療4 周。①物理治療。由專(zhuān)業(yè)物理治療師根據(jù)患者具體情況進(jìn)行肢體被動(dòng)活動(dòng)訓(xùn)練、輔助訓(xùn)練或抗阻訓(xùn)練，站立床或站立架訓(xùn)練，下肢被動(dòng)康復(fù)踏車(chē)訓(xùn)練，四點(diǎn)支撐訓(xùn)練，床上移動(dòng)訓(xùn)練，輪椅操控訓(xùn)練，坐位平衡訓(xùn)練以及呼吸訓(xùn)練。每天60 min，每周5 d。②作業(yè)治療。由專(zhuān)業(yè)作業(yè)治療師根據(jù)患者功能狀況進(jìn)行良肢位擺放指導(dǎo)，有目的的上肢作業(yè)活動(dòng)訓(xùn)練(與推拉、夠取、抓放等相關(guān)的作業(yè)項(xiàng)目)，選擇合適的輔助具(萬(wàn)能袖帶、C 型夾等)進(jìn)行模擬進(jìn)食訓(xùn)練、書(shū)寫(xiě)訓(xùn)練、穿衣訓(xùn)練、床椅轉(zhuǎn)移訓(xùn)練等日常生活動(dòng)作模擬訓(xùn)練。每天30 min，每周5 d。③理療：上肢低頻或中頻電刺激、下肢氣壓式靜脈回流促動(dòng)，每天各20 min，每周5 d。④針灸每天45 min，每周5 d；心理疏導(dǎo)治療每次30 min，每周2～3次。

其余各組在以上綜合康復(fù)的基礎(chǔ)上，每天采用美國(guó)BTE PrimusRS 系統(tǒng)(Baltimore Therapeutic Equipment公司)配件122、601、701進(jìn)行上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練30 min，每周5次，共4周。

采用配件122 對(duì)雙側(cè)上肢進(jìn)行矢狀面逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。將患者雙手用彈力繃帶固定于手柄上。①肌力≥3 級(jí)者，以抗阻運(yùn)動(dòng)為主。根據(jù)初次測(cè)試的等長(zhǎng)收縮最大力，以雙側(cè)平均值的30%作為初始阻力進(jìn)行訓(xùn)練，系統(tǒng)自動(dòng)顯示柱狀的5 s做功圖，以第一個(gè)5 s 做功為基準(zhǔn)，超過(guò)或低于50%系統(tǒng)自動(dòng)警示。如果患者連續(xù)1 min 內(nèi)做功均超過(guò)50%，每次遞增阻力1 N；如果患者連續(xù)1 min內(nèi)做功低于50%，每次遞減阻力1 N。增加或減少阻力后，如患者出現(xiàn)不適，可繼續(xù)降低阻力；如仍較輕松，可繼續(xù)增加阻力。②肌力2 級(jí)者，訓(xùn)練以輔助運(yùn)動(dòng)為主。BTE 系統(tǒng)可設(shè)定運(yùn)動(dòng)范圍、提供助力，并能實(shí)時(shí)感應(yīng)患者用力大小。當(dāng)患者力量較弱無(wú)法完成全范圍活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可提供助力，幫助患者達(dá)到設(shè)定的范圍。屏幕上有紅、綠兩種曲線(xiàn)圖，分別代表機(jī)器提供助力和患者自主用力。治療師鼓勵(lì)患者盡量自主用力，以增加綠色線(xiàn)條的長(zhǎng)度和高度。每次10 min。

采用配件601 進(jìn)行單側(cè)前臂旋前、旋后訓(xùn)練。將患者雙手用彈力繃帶固定于手柄上。只采用輔助運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)定運(yùn)動(dòng)范圍為180°(旋前90°、旋后90°)，鼓勵(lì)患者盡量自主用力，以增加綠色線(xiàn)條的長(zhǎng)度和高度。每側(cè)每次訓(xùn)練各5 min。

采用配件701 進(jìn)行單側(cè)肘關(guān)節(jié)伸展訓(xùn)練。訓(xùn)練方案參照122。每側(cè)每次各5 min。

治療師根據(jù)患者實(shí)際情況，遵守循序漸進(jìn)原則，逐步增加難度。

治療過(guò)程中嚴(yán)密觀(guān)察患者不良反應(yīng)。

1.3 觀(guān)察指標(biāo)

治療前和治療4 周后，由經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的同一名治療師對(duì)患者進(jìn)行功能評(píng)估。

1.3.1 等長(zhǎng)峰值力矩(isometric peak torque，IPT)

選用配件701 對(duì)患者雙側(cè)肘伸肌群進(jìn)行測(cè)試。患者輪椅上端坐，靠背調(diào)至90°，患者保持肩關(guān)節(jié)屈曲90°，肘關(guān)節(jié)屈曲45°，上臂固定于支撐架上防止代償，肱骨外上髁與BTE系統(tǒng)的動(dòng)力頭中心對(duì)齊，調(diào)整配件長(zhǎng)度使之與患者前臂長(zhǎng)度相等，將患者手部用彈力繃帶固定于手柄上，鎖定配件與支撐架呈45°。

采用非爆發(fā)性靜力性測(cè)量模式。囑患者在3 s 內(nèi)以最大力伸肘，重復(fù)3 次，組間間歇5 s，三次測(cè)量值的變異系數(shù)(儀器直接給出)＜10%為有效[27]，取均值。

1.3.2 等張極限肌耐力(isotonic extreme muscle endurance，IEE)

選用配件701，起始位置同上，根據(jù)測(cè)得的IPT值，選取雙側(cè)中較大IPT 值的50%作為阻力矩，運(yùn)動(dòng)頻率40 次/min[27]。儀器有可示的節(jié)奏模塊，囑患者跟隨顯示器所示頻率反復(fù)向前伸肘，持續(xù)運(yùn)動(dòng)至疲勞。記錄總做功量。

以上兩項(xiàng)測(cè)試在進(jìn)行正式測(cè)試前，患者先試驗(yàn)幾次以熟悉測(cè)試程序和方法，理解后稍作休息，然后進(jìn)入正式測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果均為雙側(cè)，為便于統(tǒng)計(jì)，最終數(shù)據(jù)取雙側(cè)數(shù)據(jù)的平均值[28]。

1.3.3 ASIA 上肢運(yùn)動(dòng)評(píng)分(Upper Extremity Motor Score，UEMS)

UEMS 由5 組關(guān)鍵肌群的MMT[29-30]肌力組成，即屈肘肌群(C5)、腕背伸肌群(C6)、伸肘肌群(C7)、指屈肌群(C8)、小指外展肌群(T1)。每組肌群0～5 級(jí)相對(duì)應(yīng)評(píng)0～5分，雙側(cè)總分50分。

1.3.4 功能獨(dú)立性測(cè)量(Functional Independence Measurement，F(xiàn)IM)

選用FIM[31-33]對(duì)患者進(jìn)行ADL 評(píng)定。FIM 共6 大項(xiàng)，18個(gè)子項(xiàng)目，總分126分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)表示，采用χ2檢驗(yàn)。計(jì)量資料以()表示，組內(nèi)比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，組間比較使用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

治療前，各組間評(píng)定結(jié)果均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。治療后，各組評(píng)定結(jié)果均明顯改善(P＜0.01)。各組間有非常高度顯著性差異(P＜0.001)，亞急性期組UEMS、IPT 最高，恢復(fù)期組FIM、IEE 最高，穩(wěn)定期組恢復(fù)最差。見(jiàn)表2～表5。

3 討論

殘存肌力是C-SCI 患者功能和獨(dú)立性的重要決定因素，而上肢殘存肌力尤為重要[34]，其微小改善都會(huì)對(duì)患者日?；顒?dòng)產(chǎn)生重大影響[35]。

上肢肌力訓(xùn)練是C6-7損傷患者康復(fù)的重點(diǎn)。通過(guò)肌力訓(xùn)練，可以減輕肌肉萎縮，增加肌糖原生成，誘導(dǎo)多種與神經(jīng)再生相關(guān)的神經(jīng)生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)，促進(jìn)皮層功能重塑，加強(qiáng)對(duì)脊髓活動(dòng)的控制，提高肌肉爆發(fā)力和耐力，提高患者運(yùn)動(dòng)功能和日常生活活動(dòng)能力[26，36-38]。急性期(術(shù)后1 個(gè)月內(nèi)) C-SCI 患者由于血流動(dòng)力學(xué)因素和脊柱穩(wěn)定性差[39-40]，上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練應(yīng)謹(jǐn)慎。故本研究未選取急性期C-SCI患者。

以往康復(fù)訓(xùn)練方法多為徒手訓(xùn)練和功能補(bǔ)償訓(xùn)練。徒手訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)頻率、主動(dòng)用力程度、運(yùn)動(dòng)效率等無(wú)法精確控制，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，缺乏量化、客觀(guān)的評(píng)價(jià)，也缺乏對(duì)訓(xùn)練效果的實(shí)時(shí)反饋[42]；療效易受治療師的技術(shù)和溝通水平影響，患者容易感覺(jué)枯燥，尤其是病程較長(zhǎng)的患者訓(xùn)練積極性降低，甚至放棄訓(xùn)練。功能補(bǔ)償只能針對(duì)功能缺陷選用助具、輔具等實(shí)現(xiàn)部分自理，不能提高運(yùn)動(dòng)控制能力。

表2 各組治療前后UEMS評(píng)分比較

表3 各組治療前后FIM評(píng)分比較

表4 各組治療前后IPT值比較(N·m)

表5 各組治療前后IEE值比較(J)

重復(fù)強(qiáng)化練習(xí)會(huì)導(dǎo)致大腦和脊柱適應(yīng)并重塑，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)脊髓損傷患者的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)恢復(fù)有重要意義[10]。規(guī)律的強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還可改善骨骼肌內(nèi)的組織氧指數(shù)，加速新陳代謝，提高肌肉做功效能[41]。

近年來(lái)，機(jī)器輔助強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練逐步興起，各種機(jī)器人和外骨骼[28，43]、等速運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練儀、綜合力量訓(xùn)練儀器(如BTE 系統(tǒng))等應(yīng)用到物理治療和作業(yè)治療中，它們既可提供高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)練習(xí)，又能直觀(guān)給出評(píng)價(jià)指標(biāo)，如運(yùn)動(dòng)范圍、力的大小、速度、時(shí)間、做功、效率、左右側(cè)對(duì)比、前后對(duì)比等，減輕治療師負(fù)擔(dān)，同時(shí)增加訓(xùn)練趣味性，提高患者積極性，臨床上被逐漸接納。

BTE 系統(tǒng)是一套神經(jīng)肌肉功能測(cè)評(píng)與訓(xùn)練系統(tǒng)，既可進(jìn)行測(cè)試評(píng)估，也可進(jìn)行多種模擬仿真功能的康復(fù)訓(xùn)練。系統(tǒng)自帶多種配件，可完成對(duì)人體多數(shù)關(guān)節(jié)肌肉的測(cè)試與訓(xùn)練，并可設(shè)定等長(zhǎng)，向心/離心的等張、等速模式[27]。治療師可以根據(jù)患者的情況調(diào)整阻力或助力；屏幕提供可視化的運(yùn)動(dòng)范圍、做功總量、時(shí)長(zhǎng)、效率等信息，患者可根據(jù)這些實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息及時(shí)調(diào)整狀態(tài)，提高積極性，盡最大努力完成訓(xùn)練任務(wù)；治療師也可根據(jù)實(shí)時(shí)結(jié)果，更有效地指導(dǎo)患者訓(xùn)練。計(jì)算機(jī)可儲(chǔ)存訓(xùn)練結(jié)果，為下一次訓(xùn)練提供參考。

本研究采用該系統(tǒng)對(duì)力的參數(shù)IPT、IEE 進(jìn)行測(cè)試。IPT 反映肌肉的靜態(tài)收縮(等長(zhǎng)收縮)力；IEE 是肌肉持續(xù)運(yùn)動(dòng)做功的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，可以作為肌肉的耐力評(píng)價(jià)指標(biāo)。與傳統(tǒng)的MMT相比，評(píng)定更敏感、精確。

研究顯示，不同病程C-SCI 患者行上肢肌力增強(qiáng)訓(xùn)練，療效存在差異。

亞急性期(術(shù)后1～2 個(gè)月)介入，爆發(fā)力(IPT)和運(yùn)動(dòng)功能(UEMS)提高較快，可能與這一時(shí)期脊髓休克逐漸消失[44]、脊髓水腫壓迫逐漸解除、神經(jīng)修復(fù)較快[23]有關(guān)；但耐力(IEE)和ADL(FIM)的恢復(fù)不如3～6個(gè)月介入者，這可能由于脊髓休克并沒(méi)有完全解除、體位性低血壓、低鈉血癥、頸部制動(dòng)、不適應(yīng)輪椅坐位、傷口未愈合、情緒狀態(tài)較差[45]、臥床時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)他人過(guò)度依賴(lài)等原因[46-47]，導(dǎo)致身體、心理狀態(tài)較不穩(wěn)定。

恢復(fù)期(術(shù)后3～6 個(gè)月)患者身體和心理狀態(tài)均已逐步適應(yīng)損傷[48]，對(duì)疾病和康復(fù)的認(rèn)識(shí)也更明確，各項(xiàng)基礎(chǔ)指標(biāo)穩(wěn)定，康復(fù)欲望更加強(qiáng)烈，逐漸適應(yīng)并渴望獨(dú)立，耐力和功能獨(dú)立性恢復(fù)較其他組更快。

本研究還發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定期(術(shù)后6 個(gè)月以上)脊髓損傷患者，由于神經(jīng)修復(fù)已趨于穩(wěn)定，各項(xiàng)功能恢復(fù)較其他兩組要慢，但與訓(xùn)練前相比，各項(xiàng)參數(shù)仍有小幅度提高。這一階段患者在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間綜合康復(fù)后，逐漸產(chǎn)生疲勞甚至消極情緒。

經(jīng)過(guò)BTE強(qiáng)化訓(xùn)練后，患者普遍反映BTE訓(xùn)練能根據(jù)屏幕反饋的數(shù)據(jù)，盡最大努力以達(dá)到最高值；能直觀(guān)看到每天、每周甚至更久的功能變化，有助于調(diào)動(dòng)患者的積極性和主觀(guān)能動(dòng)性。

本研究并非完全隨機(jī)對(duì)照設(shè)計(jì)。由于穩(wěn)定期患者神經(jīng)自身修復(fù)因素以及身體和心理狀態(tài)都較穩(wěn)定，另外對(duì)照組設(shè)置過(guò)多，統(tǒng)計(jì)分析檢驗(yàn)效能較低，故對(duì)照組僅選取病程6 個(gè)月以上的穩(wěn)定期患者；由于C-SCI每個(gè)節(jié)段損傷表現(xiàn)差異都很大，本研究?jī)H選取運(yùn)動(dòng)平面C6～7的患者，在測(cè)試IPT和IEE時(shí)僅選取對(duì)支撐、移乘、夠取等影響較大的伸肘肌群，沒(méi)有納入其他損傷節(jié)段患者，觀(guān)察所有上肢關(guān)鍵肌群；同一運(yùn)動(dòng)平面CSCI 患者，雙側(cè)功能狀態(tài)亦可能不同，IPT 測(cè)試時(shí)借鑒Francisco 等[28]的方法，取雙側(cè)平均值，并未進(jìn)行單側(cè)對(duì)比。另外，本研究樣本量較小。今后可繼續(xù)收集數(shù)據(jù)擴(kuò)大樣本量，并進(jìn)行隨訪(fǎng)。

綜上所述，運(yùn)用BTE 系統(tǒng)對(duì)C-SCI 患者進(jìn)行上肢肌力強(qiáng)化訓(xùn)練，可提高患者的肌力、耐力，進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)功能和日常生活活動(dòng)能力。不同病程C-SCI 患者進(jìn)行上肢強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后的療效存在差異，亞急性期爆發(fā)力和運(yùn)動(dòng)功能提升更快，恢復(fù)期耐力和ADL 能力提升最快；穩(wěn)定期雖然效果不如初期明顯，但仍有不同程度的提高?？蛇\(yùn)用BTE系統(tǒng)進(jìn)行精確測(cè)評(píng)，也可運(yùn)用到其他節(jié)段脊髓損傷患者的康復(fù)訓(xùn)練中。