機(jī)器人輔助步態(tài)訓(xùn)練對(duì)痙攣型腦性癱瘓患兒運(yùn)動(dòng)和步行功能的效果

馬婷婷，張皓

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，a.兒童物理療法科；b.神經(jīng)康復(fù)科，北京市 100068

腦癱是一組持續(xù)存在的中樞性運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)發(fā)育障礙、活動(dòng)受限癥候群[1]，其中痙攣型腦癱（spastic cerebral palsy,SCP）由于肌張力增高及原始反射持續(xù)存在，導(dǎo)致有效運(yùn)動(dòng)減少，步行移動(dòng)功能受限[2]。傳統(tǒng)物理治療可以恢復(fù)患兒的運(yùn)動(dòng)和步行功能，但易受治療環(huán)境、治療師專業(yè)水平等因素影響，操作無(wú)法規(guī)范，評(píng)定指標(biāo)不能量化[3]。另外，傳統(tǒng)物理治療枯燥，兒童易產(chǎn)生畏難、厭倦等消極情緒，影響配合程度[4]。

近年來(lái)，下肢康復(fù)機(jī)器人逐步在神經(jīng)疾病步行訓(xùn)練中的得到應(yīng)用[5]。根據(jù)人機(jī)結(jié)合模式，下肢康復(fù)機(jī)器人分為牽引式和外骨骼式。其中外骨骼式機(jī)器人結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，能夠基于正常步態(tài)對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行判斷，通過(guò)直接控制多個(gè)關(guān)節(jié)為患者在步行中提供更加有效的主動(dòng)訓(xùn)練，是康復(fù)機(jī)器人的研究趨勢(shì)[6]。機(jī)器人輔助步態(tài)訓(xùn)練（robotic-assisted gait training,RAGT）以高強(qiáng)度重復(fù)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，能有效幫助神經(jīng)疾病成人患者提高步行功能[7]。與成人相比，RAGT 用于兒童的研究較少，且多聚焦于RAGT 前后兒童步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)方面的即時(shí)變化[8-10]，對(duì)于能量消耗、平衡和姿勢(shì)控制等定量指標(biāo)以及RAGT 長(zhǎng)期療效的研究較少[11-13]。

高強(qiáng)度重復(fù)訓(xùn)練可以促進(jìn)兒童大腦皮質(zhì)重組，使其學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)正確的運(yùn)動(dòng)模式[14]。鑒于兒童的神經(jīng)可塑性優(yōu)于成人，兒童采用下肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行步行訓(xùn)練應(yīng)比成人獲得更佳效果[15]。本研究探討RAGT 對(duì)SCP兒童運(yùn)動(dòng)和步行功能恢復(fù)的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2020 年10 月至2021 年4 月，選取北京博愛(ài)醫(yī)院兒童物理療法科進(jìn)行物理治療的SCP患兒34例，診斷符合《中國(guó)腦性癱瘓康復(fù)指南》2015 版腦性癱瘓標(biāo)準(zhǔn)[1]。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡6～14歲；②粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（Gross Motor Function Classification System,GMFCS）I～Ⅱ級(jí)；③在使用或不使用輔助器具的情況下，能夠行走至少50 m。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①有嚴(yán)重心肺功能障礙不能耐受訓(xùn)練；②有嚴(yán)重失語(yǔ)及認(rèn)知障礙不能配合訓(xùn)練；③下肢不等長(zhǎng)；④有癲癇病史；⑤研究前6 個(gè)月內(nèi)曾行下肢手術(shù)；⑥研究前6個(gè)月內(nèi)接受過(guò)肉毒素注射。

剔除和脫落標(biāo)準(zhǔn)：①自動(dòng)終止治療；②因故失訪；③違反治療方案；④因不良事件而終止治療，僅計(jì)入不良反應(yīng)評(píng)估。

隨機(jī)數(shù)字表法將患兒分為對(duì)照組和試驗(yàn)組各17例。兩組性別、年齡、身高、體質(zhì)量、下肢長(zhǎng)度和步行功能分級(jí)（Functional Ambulation Categories,FAC）無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經(jīng)中國(guó)康復(fù)研究中心醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（No.2021-004-1），所有患兒家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

對(duì)照組行常規(guī)物理治療60 min，試驗(yàn)組行常規(guī)物理治療30 min 后，再行RAGT 30 min。每周5 次，共8周。

1.2.1 常規(guī)物理治療

①墊上行手膝位三點(diǎn)支撐和兩點(diǎn)支撐訓(xùn)練，治療師確?；純鹤藙?shì)正確，每項(xiàng)訓(xùn)練10次/組，各5組，共10 min。②墊上行雙膝跪位保持訓(xùn)練和跪位行走訓(xùn)練10 min。跪位保持訓(xùn)練時(shí)注意骨盆位于中立位，根據(jù)患兒能力可增加拋接球項(xiàng)目；跪位行走訓(xùn)練時(shí)需注意下肢運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性。③地面步行訓(xùn)練10 min?；純涸诳諘?、安靜的治療室內(nèi)獨(dú)立或最小量借助外力完成，治療師輔助患兒盡可能維持正確姿勢(shì)并保證訓(xùn)練安全。

完成上述訓(xùn)練共30 min，治療組每天1 遍，對(duì)照組每天2遍。

1.2.2 RAGT

采用Lokomat 兒童版康復(fù)機(jī)器人（Pediatric Pro，HOCOMA 公司）行RAGT。上機(jī)前根據(jù)患兒的四肢長(zhǎng)度、下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度、肌張力和體質(zhì)量設(shè)定訓(xùn)練參數(shù)；減重量由體質(zhì)量的70%逐漸減少至40%；步行速度根據(jù)患兒個(gè)人能力設(shè)定；選擇合適的游戲模式，以提高患兒的訓(xùn)練積極性和配合度。治療師全程陪同，確?；純壕S持正確的步態(tài)和姿勢(shì)，保證安全。訓(xùn)練30 min。

1.3 評(píng)定方法

訓(xùn)練前、訓(xùn)練8 周后、訓(xùn)練結(jié)束后隨訪1 個(gè)月進(jìn)行以下評(píng)定。全部評(píng)定由2 名對(duì)分組不知情的治療師完成。

1.3.1 步行功能

10米步行測(cè)試（10-meter walk test,10MWT）：患兒在10 m 長(zhǎng)的步道上分別以適宜和最快速度各完成3 次測(cè)試，取平均值，計(jì)算自選步行速度（self-selected walking speed,SWS）和最大步行速度（maximum walking speed,MWS）。

6 分鐘步行距離（6-minute walk distance,6MWD）：患兒在10 m長(zhǎng)的步道上以適當(dāng)?shù)乃俣刃凶呒稗D(zhuǎn)身，共6 min，可穿戴或借助任何形式的矯形器或助行器。

FAC：根據(jù)步行功能狀態(tài)分6 級(jí)（0～5 級(jí)）[16]。為方便統(tǒng)計(jì)，本研究中將0～5級(jí)分別賦分0～5分。

1.3.2 能量消耗

在患兒進(jìn)行6MWD 前后測(cè)試心率，計(jì)算生理消耗指數(shù)（Physiological Consumption Index,PCI）[17]。

1.3.3 運(yùn)動(dòng)功能

采用粗大運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試（Gross Motor Functional Measure,GMFM）中D區(qū)和E區(qū)進(jìn)行評(píng)定。

1.3.4 平衡功能

采用Stable 三維姿勢(shì)控制系統(tǒng)（MOTEK 公司）獲取患兒前后左右和斜向共八個(gè)方向的穩(wěn)定極限數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自帶軟件計(jì)算壓力中心包絡(luò)面積。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料服從正態(tài)分布，以()表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

對(duì)照組有1 例（男性）因個(gè)人原因退出實(shí)驗(yàn)；隨訪時(shí)，試驗(yàn)組脫落2 例（男性1 例，女性1 例），對(duì)照組脫落1例（男性）。最終納入統(tǒng)計(jì)分析30例。

2.1 步行功能

訓(xùn)練前兩組SWS、MWS、6MWD 和FAC 均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；訓(xùn)練后和隨訪時(shí)，試驗(yàn)組SWS、MWS 和FAC 均高于對(duì)照組（P＜0.05），6MWD 無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

試驗(yàn)組訓(xùn)練后，SWS、MWS、6MWD 和FAC 均較訓(xùn)練前顯著提高（P＜0.001），隨訪時(shí)SWS 和MWS較訓(xùn)練后明顯降低（P＜0.01），6MWD 無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。對(duì)照組訓(xùn)練后，SWS、6MWD 和FAC 均較訓(xùn)練前提高（P＜0.05），隨訪時(shí)較訓(xùn)練后降低（P＜0.05）；MWS 在訓(xùn)練前、訓(xùn)練后和隨訪時(shí)均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

見表2～表5。

表2 兩組不同時(shí)間SWS比較（m/s）

表3 兩組不同時(shí)間MWS比較（m/s）

表4 兩組不同時(shí)間6MWD比較（m）

表5 兩組不同時(shí)間FAC比較

2.2 能量消耗

訓(xùn)練前兩組PCI無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；訓(xùn)練后和隨訪時(shí)，試驗(yàn)組PCI低于對(duì)照組（P＜0.05）。

試驗(yàn)組訓(xùn)練后PCI較訓(xùn)練前降低（P＜0.05），隨訪時(shí)與訓(xùn)練后相比無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；對(duì)照組訓(xùn)練后、訓(xùn)練前、隨訪時(shí)PCI均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

見表6。

表6 兩組不同時(shí)間PCI比較

2.3 運(yùn)動(dòng)功能

訓(xùn)練前兩組GMFM D 區(qū)和E區(qū)評(píng)分均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；訓(xùn)練后和隨訪時(shí)，試驗(yàn)組GMFM D 區(qū)和E區(qū)評(píng)分均高于對(duì)照組（P＜0.05）。

試驗(yàn)組訓(xùn)練后GMFM D 區(qū)和E區(qū)評(píng)分較訓(xùn)練前明顯提高（P＜0.01），隨訪時(shí)與訓(xùn)練后相比無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；對(duì)照組訓(xùn)練后GMFM D 區(qū)評(píng)分較訓(xùn)練前顯著提高（P＜0.001），隨訪時(shí)較訓(xùn)練后顯著降低（P＜0.001）；訓(xùn)練后的GMFM E 區(qū)評(píng)分與訓(xùn)練前相比無(wú)顯著性差異（P＞0.05），隨訪時(shí)較訓(xùn)練后顯著降低（P＜0.001）。

見表7、表8。

表7 兩組不同時(shí)間GMFM D區(qū)評(píng)分比較

表8 兩組不同時(shí)間GMFM E區(qū)評(píng)分比較

2.4 平衡功能

訓(xùn)練前，兩組壓力中心包絡(luò)面積無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；訓(xùn)練后和隨訪時(shí)，試驗(yàn)組壓力中心包絡(luò)面積高于對(duì)照組（P＜0.05）。

試驗(yàn)組訓(xùn)練后壓力中心包絡(luò)面積較訓(xùn)練前顯著提高（P＜0.001），隨訪時(shí)與訓(xùn)練后相比無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；對(duì)照組訓(xùn)練后壓力中心包絡(luò)面積較訓(xùn)練前顯著提高（P＜0.001），隨訪時(shí)較訓(xùn)練后顯著降低（P＜0.001）。

見表9。

表9 兩組不同時(shí)間壓力中心包絡(luò)面積比較（cm2）

3 討論

本研究顯示，在常規(guī)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上行RAGT，SCP患兒運(yùn)動(dòng)和步行功能有更大改善。

Aras 等[18]發(fā)現(xiàn)，與減重跑臺(tái)訓(xùn)練和抗重力跑臺(tái)訓(xùn)練相比，RAGT更能提高SCP患兒的步行速度。Carvalho 等[19]經(jīng)Meta 分析認(rèn)為，RAGT 對(duì)改善SCP 患兒短期運(yùn)動(dòng)功能有積極影響。

既往研究多關(guān)注RAGT 對(duì)SCP 患兒的即時(shí)效果，對(duì)長(zhǎng)期療效方面的研究不足[20]。本研究顯示，訓(xùn)練后隨訪1 個(gè)月，盡管仍優(yōu)于對(duì)照組，但試驗(yàn)組隨訪時(shí)SWS 和MWS 均較訓(xùn)練后下降，提示RAGT 對(duì)步行速度的效果難以維持。有研究認(rèn)為[21]，如果治療活動(dòng)盡可能豐富，且包括患兒喜歡的活動(dòng)，患兒每天可以接受治療5 h。本組患兒每天上機(jī)步行時(shí)間為30 min，今后可適當(dāng)增加RAGT 的治療時(shí)間，觀察RAGT 對(duì)SCP患兒對(duì)步行速度的長(zhǎng)期療效。

本研究顯示，RAGT 能更好提高患兒的平衡功能，與Wallard 等[22]的研究結(jié)論一致。SCP 患兒在RAGT 后能更好地在平衡控制下推進(jìn)姿勢(shì)重組，改善其固有的“塊”狀運(yùn)動(dòng)模式（bloc pattern），使站立和步行姿勢(shì)趨于正常[23]。良好姿勢(shì)使患兒有效減少能量消耗，提高步行耐力，RAGT 后PCI降低，且療效能維持到訓(xùn)練后較長(zhǎng)時(shí)間。

Aurich-Schuler等[24]認(rèn)為，長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度重復(fù)性訓(xùn)練對(duì)促進(jìn)髓鞘再生、發(fā)展新的神經(jīng)突觸至關(guān)重要。RAGT 通過(guò)高強(qiáng)度重復(fù)性運(yùn)動(dòng)促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的代償和重組，形成正確的感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通路，增強(qiáng)下肢運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性，幫助SCP 患兒恢復(fù)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的步行功能，減少不必要的能量消耗[25]。

本研究顯示，試驗(yàn)組訓(xùn)練后14 例（93.3%）FAC 評(píng)分增加，其中達(dá)到5 級(jí)8 例（53.3%），且治療效果在隨訪時(shí)仍基本保持。對(duì)照組FAC評(píng)分雖有提高，但效果不如試驗(yàn)組明顯，且難以維持。在訓(xùn)練后和隨訪時(shí)對(duì)家長(zhǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組患兒家長(zhǎng)多反映患兒步行距離加長(zhǎng)，步行耐力和穩(wěn)定性提高，使用助行器次數(shù)或人為輔助程度減低，而對(duì)照組患兒的家長(zhǎng)少有以上反饋。

本研究也存在一定局限性。兩組間6MWD 無(wú)顯著性差異，可能與樣本量小、樣本有脫落和對(duì)照組患兒年齡、身高和GMFCS 分級(jí)等方面略高于試驗(yàn)組有關(guān)。其次，本研究?jī)H進(jìn)行1 個(gè)月隨訪，尚難判斷RAGT 更長(zhǎng)期的效果。本研究未進(jìn)行步態(tài)參數(shù)分析，對(duì)平衡功能的評(píng)定也不夠完善。

未來(lái)可以進(jìn)行大樣本量、設(shè)計(jì)良好的多中心臨床研究，增加動(dòng)態(tài)平衡、關(guān)節(jié)活動(dòng)軌跡和下肢步行關(guān)鍵肌肌電信號(hào)等指標(biāo)，并進(jìn)行更長(zhǎng)期的療效隨訪，以全面觀察RAGT 對(duì)SCP 患兒步行的整體性生物力學(xué)效果[26]。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。