顧旭東 吳華 姚云海 傅建明 陳迎春 王偉國(guó)

老年腦卒中步態(tài)訓(xùn)練的研究進(jìn)展

顧旭東 吳華 姚云海 傅建明 陳迎春 王偉國(guó)

顧旭東 教授

腦卒中是我國(guó)老年人的常見(jiàn)病,死亡率和致殘率較高。據(jù)報(bào)道約有65%腦卒中患者有不同程度、不同類型運(yùn)動(dòng)感覺(jué)功能障礙[1-2]。如何提高患者癱瘓下肢的步行能力一直是康復(fù)治療中較為復(fù)雜的難題[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有1/3～1/2腦卒中患者出院后3月內(nèi)仍不能獨(dú)立行走[4],給社會(huì)和家庭帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。腦卒中患者的康復(fù)目標(biāo)就是提高患者的日常生活活動(dòng)(activity of daily living,ADL)能力,提高生存質(zhì)量。單一動(dòng)作訓(xùn)練及神經(jīng)肌肉促進(jìn)技術(shù)，如Bobath、Brunnstrom、PNF等對(duì)改善肌力、肌張力和運(yùn)動(dòng)功能等確有效果[5]。而傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或步行訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)誘發(fā)下肢各關(guān)節(jié)產(chǎn)生分離運(yùn)動(dòng),主張對(duì)步行各成分(如負(fù)重、邁步、平衡等)單獨(dú)進(jìn)行訓(xùn)練,而這些成分性因素與患者在真實(shí)步行有所不同,故臨床治療有時(shí)出現(xiàn)患者分離運(yùn)動(dòng)較充分,但實(shí)用性不佳的情況[6]。本文就國(guó)內(nèi)外步態(tài)訓(xùn)練在老年腦卒中方面的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 腦卒中偏癱患者異常運(yùn)動(dòng)模式及原因

偏癱是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)失去高位中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控,導(dǎo)致肢體肌群間協(xié)調(diào)紊亂,肌張力異常而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)障礙。偏癱患者下肢異常運(yùn)動(dòng)模式主要有聯(lián)合反應(yīng)、共同運(yùn)動(dòng)、緊張性反射、異常肌張力等。聯(lián)合反應(yīng)是在低級(jí)中樞控制下患側(cè)肢體異常的反射活動(dòng),在下肢屈伸時(shí)表現(xiàn)為對(duì)側(cè)相反性聯(lián)合反應(yīng)。共同運(yùn)動(dòng)是粗大原始的反射活動(dòng),由于肌張力異常,在進(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng)時(shí),雖有一定隨意性,卻沒(méi)有選擇性,而是以一種固定的含多余動(dòng)作的模式運(yùn)動(dòng),在下肢有屈肌及伸肌模式[7]。這些異常運(yùn)動(dòng)模式的存在,導(dǎo)致肌痙攣,平衡失調(diào),阻礙運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)。對(duì)偏癱患者而言,運(yùn)動(dòng)障礙存在的同時(shí),常伴有下肢感覺(jué)障礙。視空間覺(jué)、輕觸覺(jué)及本體感覺(jué)受損患者,步行速度慢于健康成人,下肢感覺(jué)功能的改善有助于提高偏癱患者的步行速度[8]。肌力也是影響步行的主要決定因素,Nadeau等[9]認(rèn)為,患側(cè)膝關(guān)節(jié)伸肌力量是快速步行最重要的決定因素之一。偏癱患者小腿三頭肌力量減弱,膝關(guān)節(jié)不穩(wěn),關(guān)節(jié)活動(dòng)度差,同時(shí)下肢肌肉痙攣、失衡導(dǎo)致患者推離地面和推動(dòng)能力下降,最終導(dǎo)致行走異常。軀干肌肌力對(duì)步行功能也有影響,軀干肌接受雙側(cè)大腦半球控制,單側(cè)腦卒中也會(huì)導(dǎo)致軀干肌肌力減弱。

2 腦卒中偏癱步態(tài)特點(diǎn)

2.1 足內(nèi)翻 常合并足下垂和足趾卷屈。步行時(shí)足觸地部位主要是足前外側(cè)緣,特別是第五跖骨基底部,患者常有承重部位疼痛,導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)不穩(wěn),進(jìn)而影響全身平衡。支撐相早期和中期由于踝背屈障礙,造成支撐相末期膝關(guān)節(jié)過(guò)伸。髖關(guān)節(jié)可發(fā)生代償性屈曲,患肢擺動(dòng)相地面廓清能力降低。

2.2 足下垂 常與足內(nèi)翻同時(shí)存在,可導(dǎo)致廓清障礙。代償機(jī)制包括:擺動(dòng)相增加同側(cè)屈髖、屈膝,下肢劃圈行進(jìn),軀干向?qū)?cè)傾斜。

2.3 足趾卷曲 表現(xiàn)在支撐相,穿鞋步行時(shí)足趾關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)背面常有疼痛,表現(xiàn)為疼痛步態(tài)。

2.4 拇趾背伸 支撐相和擺動(dòng)相拇趾均背屈。支撐相拇趾和足底關(guān)節(jié)處疼痛,表現(xiàn)為疼痛步態(tài)。

2.5 膝僵直 支撐相晚期和擺動(dòng)初期的關(guān)節(jié)屈曲角度<40°(正常為60°),同時(shí)髖關(guān)節(jié)屈曲程度及時(shí)相均延遲。擺動(dòng)相膝關(guān)節(jié)屈曲是由髖關(guān)節(jié)屈曲帶動(dòng),髖關(guān)節(jié)屈曲障礙會(huì)減少膝關(guān)節(jié)屈曲度,造成膝僵直。

2.6 膝過(guò)伸 常見(jiàn)于支撐相中末期,是痙攣性足下垂的代償性改變。

2.7 髖內(nèi)收過(guò)度 表現(xiàn)為剪刀步態(tài)。腦卒中患者較少見(jiàn)。擺動(dòng)相髖關(guān)節(jié)內(nèi)收,與對(duì)側(cè)下肢交叉,步寬或足支撐面縮小,致使平衡困難,同時(shí)影響擺動(dòng)相，地面廓清和肢體前向運(yùn)動(dòng)。此外還干擾生活活動(dòng),如穿衣、衛(wèi)生、如廁和日常生活。

3 步態(tài)恢復(fù)機(jī)制

3.1 神經(jīng)再生現(xiàn)象 中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生潛力是存在的,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明移植或使用神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子具有促進(jìn)神經(jīng)再生的功能[10]。

3.2 神經(jīng)結(jié)構(gòu)的重組 從神經(jīng)組織的生理學(xué)角度來(lái)理解,在中樞神經(jīng)系統(tǒng),當(dāng)某一部位損傷后,該部位所支配的功能可由另一部分完好的但與損傷區(qū)功能無(wú)關(guān)的區(qū)域來(lái)替代,即與病灶相聯(lián)系的區(qū)域或者健側(cè)半球與病灶對(duì)稱的區(qū)域的神經(jīng)組織發(fā)揮其功能[11]。

3.3 運(yùn)動(dòng)通路的變化 研究證實(shí)，神經(jīng)發(fā)育學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)技術(shù)對(duì)腦卒中后的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)具有雙相調(diào)控效應(yīng),既有能激活運(yùn)動(dòng)單位募集的生理效應(yīng),也有對(duì)收縮肌過(guò)強(qiáng)收縮而產(chǎn)生疲勞的抑制效應(yīng)。還有些研究結(jié)果表明,在腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)過(guò)程中,通過(guò)多種刺激可激活本體感覺(jué)神經(jīng)的牽張反射，從而引起偏癱側(cè)相應(yīng)的拮抗肌收縮,使錐體束受損后所致骨骼肌的痙攣狀態(tài)緩解,肌張力降低[12]。這些研究表明腦的可塑性是以維持神經(jīng)元的存活和促進(jìn)神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)為基礎(chǔ),即腦運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)機(jī)制可能是腦內(nèi)固有的神經(jīng)傳導(dǎo)通路受刺激,以及通過(guò)腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)相互作用的結(jié)果。它是多種刺激能量信息經(jīng)不同的感覺(jué)神經(jīng)傳入,在中樞中整合,從而產(chǎn)生更具有靶器官效能的運(yùn)動(dòng)單位募集,促進(jìn)腦的可塑性[13]。

3.4 中樞模式發(fā)生器(central pattern generator,CPG)理論 脊髓步行CPG的位置接近于脊髓表面[14],主要由興奮、側(cè)抑制、末端交叉抑制3種基本中間神經(jīng)元構(gòu)成,排列成鏈?zhǔn)胶完嚵惺?種網(wǎng)絡(luò)模型[15-16]。神經(jīng)元活動(dòng)需要氧合作用,受表面低氧灌流的影響。CPG是耦合振蕩系統(tǒng),能在缺乏高層控制信號(hào)和外部反饋信息的情況下,產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩行為,通過(guò)神經(jīng)元之間的相互抑制產(chǎn)生穩(wěn)定的相位互鎖,并通過(guò)自激振蕩激發(fā)肢體的節(jié)律運(yùn)動(dòng),而且一旦與輸入信號(hào)耦合后,可根據(jù)輸入信號(hào)的波幅、頻率以及多個(gè)信號(hào)之間的相位關(guān)系決定輸出的運(yùn)動(dòng)模式[15-16]。步行可引發(fā)CPG產(chǎn)生節(jié)律性交替模式運(yùn)動(dòng),即典型的假想運(yùn)動(dòng)[17]。運(yùn)動(dòng)行為的產(chǎn)生需要運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和CPG網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的相互協(xié)調(diào),化學(xué)突觸與神經(jīng)縫隙連接與之密切相關(guān)[18]。CPG網(wǎng)絡(luò)具有多功能性,網(wǎng)絡(luò)的邊界是靈活的,可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重組[19]。突觸可塑性(短時(shí)抑制和易化效應(yīng))不僅在運(yùn)動(dòng)程序的起始、保持和調(diào)節(jié)中起著重要作用,并且對(duì)運(yùn)動(dòng)環(huán)路穩(wěn)定和重組的意義也很大。在節(jié)律運(yùn)動(dòng)時(shí),短時(shí)突觸抑制作用能控制CPG網(wǎng)絡(luò)的頻率,將保持內(nèi)在神經(jīng)元活性切換為維持突觸的動(dòng)態(tài)平衡[20]。而在這一過(guò)程中,受各自基因調(diào)控的離子電流所起的作用各不相同,持續(xù)的鈉電流是神經(jīng)元節(jié)律激發(fā)的基礎(chǔ),能控制峰值波寬和激發(fā)持續(xù)時(shí)間;電壓敏感的離子電流對(duì)CPG內(nèi)可塑神經(jīng)元的激發(fā)特性和突觸整合起驅(qū)動(dòng)作用;鈣電流自上而下通過(guò)脊髓可在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元內(nèi)產(chǎn)生動(dòng)作電位[21]。

4 步態(tài)訓(xùn)練研究相關(guān)進(jìn)展

訓(xùn)練任務(wù)依賴性、可塑性是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的獨(dú)特表現(xiàn)。這種可塑性依賴于特殊的訓(xùn)練方式啟動(dòng),并需要持續(xù)不斷的刺激維持。節(jié)律性交互刺激、減重步行訓(xùn)練(body weight support training,BWST)、機(jī)器人輔助訓(xùn)練(robot-assisted gait training, RAGT)、功能性電刺激(functional electrical stimulation, FES)等均顯示出啟動(dòng)任務(wù)依賴性、可塑性的作用。

4.1 BWST BWST是最有效的腦卒中步態(tài)訓(xùn)練技術(shù)。Hesse等[22]發(fā)現(xiàn)9例腦卒中后129 d仍然不能步行的患者,行常規(guī)腦卒中康復(fù)治療3周以上步態(tài)無(wú)顯著改善。但經(jīng)過(guò)25周BWST,步態(tài)功能(滿分5級(jí))增加2.2級(jí),Riveimead總體運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估增加3.9分,腿和軀干功能增加3.2分,步態(tài)參數(shù)也顯著改善,而癱瘓下肢的肌肉張力和肌力無(wú)顯著改變,提示這些患者的步態(tài)改善有肌肉張力和肌力之外的因素參與[23-24]。此外,對(duì)14例無(wú)步行能力的慢性期腦卒中患者的研究發(fā)現(xiàn),BWST可以使患者步行對(duì)稱性改善,髖關(guān)節(jié)擺動(dòng)相的伸展能力提高，抗重力肌肉的興奮性增高,股二頭肌活動(dòng)增加,同時(shí)非受累側(cè)脛前肌活動(dòng)降低,需幫助進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的治療師由2人減少為1人[25]。BWST對(duì)于行走的意義重大，研究顯示,1組腦卒中患者進(jìn)行減重50%的步行訓(xùn)練6周,步行速度達(dá)0.38 m/s;另1組同樣訓(xùn)練但是不減重訓(xùn)練步行速度達(dá)0.27 m/s。停止治療3月以后,2組地面行走速度分別為0.52 m/s和0.30 m/s，這說(shuō)明行走速度能進(jìn)一步得到提升[24]。Hesse等[22]認(rèn)為，應(yīng)用減重15%的滑動(dòng)平板可以使步行更加協(xié)調(diào)、有力,而使痙攣減輕。關(guān)于減重比例,Hesse認(rèn)為減重不應(yīng)>30%,否則抗重力肌得不到有效刺激及鍛煉。但有學(xué)者認(rèn)為逐漸提高訓(xùn)練速度效果更好,訓(xùn)練速度可能影響慢性腦卒中患者步行功能的恢復(fù)。對(duì)于不同時(shí)期腦卒中患者,應(yīng)選擇多大的減重比例及速度訓(xùn)練,仍需進(jìn)一步探討。

4.2 FES FES裝置從動(dòng)力上講屬于有動(dòng)力器械。它采用外加電流刺激肌肉收縮,增加肌力,幫助穩(wěn)定關(guān)節(jié),故稱為生理性矯形器。它還能模仿人體正常行走模式的肌肉協(xié)同運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)下肢各關(guān)節(jié)的屈伸,實(shí)現(xiàn)兩腿交替式行走。利用一定強(qiáng)度的低頻脈沖電流,根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的程序來(lái)刺激一組或多組肌肉誘發(fā)其收縮,以模擬正常運(yùn)動(dòng)模式,從而改善肌肉功能,加速運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。國(guó)內(nèi)有研究將FES用于改善偏癱側(cè)下肢擺動(dòng)相，改善由于足下垂所引起的足廓清不足,發(fā)現(xiàn)FES能模擬正常運(yùn)動(dòng)模式，并且不影響足離地時(shí)踝趾屈動(dòng)作,提高步行效率,有助于患者恢復(fù)治療信心,增強(qiáng)康復(fù)訓(xùn)練積極性,促其早日獲得獨(dú)立步行能力。在Brunnstrom運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)方面,FES組經(jīng)治療后其療效改善幅度較踝足矯形器組更顯著,表明FES治療能更顯著改善腦卒中患者下肢運(yùn)動(dòng)功能,促進(jìn)分離運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生[26]。Sabut等[27]通過(guò)對(duì)腦卒中后3月的患者開(kāi)展為期12周的FES治療后證實(shí),與常規(guī)康復(fù)治療組相比,FES組患者在步行速度、生理消耗指標(biāo)、脛前肌最大收縮能力、腓腸肌痙攣程度等方面均優(yōu)于常規(guī)康復(fù)治療組。在影像學(xué)方面,Francis等[28]證實(shí)由單通道FES介導(dǎo)的足踝背伸運(yùn)動(dòng)在大腦感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)上的投影區(qū)域明顯大于由常規(guī)治療引起被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的投影區(qū)域。FES建立在運(yùn)動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)上,這種治療方法取得了顯著的臨床療效,糾正了患肢在擺動(dòng)期的足下垂問(wèn)題[29],但同時(shí)也存在缺點(diǎn),如擺動(dòng)期膝關(guān)節(jié)屈曲不足、踝足趾離地時(shí)踝跖屈力量減弱等[30]。

4.3 RAGT 機(jī)器人可輔助下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者在活動(dòng)平板上進(jìn)行步行訓(xùn)練。國(guó)際上類似的產(chǎn)品有Altaco、Reo、Lokahelp等下肢康復(fù)機(jī)器人，該類機(jī)器人可通過(guò)機(jī)械手、外骨骼或者橢圓機(jī)結(jié)構(gòu)踏板方式與患者大腿、小腿相連,使之協(xié)調(diào)擺動(dòng)從而完成整個(gè)或部分的步態(tài)軌跡訓(xùn)練[31-32]。Fisher等[33]將病程在12月內(nèi)的20例腦卒中患者分為2組,對(duì)照組采用牽張及肌力訓(xùn)練聯(lián)合地面步行訓(xùn)練,治療組則采用牽張及肌力訓(xùn)練聯(lián)合RAGT,時(shí)間均為30 min,治療后對(duì)患者8 m步行所需時(shí)間、3 min步行距離及Tinetti平衡量表評(píng)分進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)2組患者治療前后各項(xiàng)指標(biāo)均有不同程度提高,但組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。德國(guó)一項(xiàng)研究選取155例不能行走的急性腦卒中患者,將其分為A、B 2組,患者的循環(huán)狀態(tài)均保持穩(wěn)定,A組采用每天20 min的RAGT和25 min的PT訓(xùn)練,B組只采用45 min的PT訓(xùn)練,共4周,治療后A組共53%的患者重獲了獨(dú)立步行能力,B組僅為22%;A組Bathel指數(shù)評(píng)分>75分的患者共44例,B組僅21例。Coenen等[34]為了評(píng)定RAGT與地面步行的肌肉活動(dòng)情況,采用肌電圖對(duì)10名腦卒中患者及10名健康人下肢的7塊主要肌肉(腓腸肌、脛前肌、半腱肌、股直肌、長(zhǎng)收肌、臀大肌、臀中肌)進(jìn)行分析,入選患者的步行功能分級(jí)均為5級(jí),即可獨(dú)立步行和上下樓梯,腦卒中患者先進(jìn)行RAGT,休息10 min后再進(jìn)行地面步行訓(xùn)練,健康人作為對(duì)照組,按照平臺(tái)設(shè)定的2.2 km/h速度行走,收集7塊主要肌肉的活動(dòng)信息,采用肌電圖測(cè)定后發(fā)現(xiàn)地面步行組患者的支撐期比值為0.9,與RAGT組患者相比,地面步行組患者患肢中股直肌、半腱肌、臀中肌和脛前肌均有較高頻率的肌肉活動(dòng),且RAGT組除長(zhǎng)收肌以外所有肌肉的振幅均小于地面步行組,原因可能是機(jī)器設(shè)備的支持 作用相對(duì)較強(qiáng)。

因此,對(duì)腦卒中步態(tài)康復(fù)的深入探索,將有助于優(yōu)化現(xiàn)有治療方案或研究新的治療策略,進(jìn)一步促進(jìn)患者康復(fù)。有效的治療策略應(yīng)該是將增強(qiáng)中樞神經(jīng)可塑性和訓(xùn)練任務(wù)依賴性策略相結(jié)合,將不同再生策略有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步促進(jìn)軸突再生的基礎(chǔ)研究，探索提供合適的感覺(jué)輸入促進(jìn)脊髓神經(jīng)元回路重組的康復(fù)措施，將再生治療和康復(fù)訓(xùn)練相結(jié)合等,是本領(lǐng)域的重要研究方向。

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浙江省衛(wèi)生廳醫(yī)藥衛(wèi)生平臺(tái)骨干人才計(jì)劃(2013RCA043，2014RCA030)；浙江省科技廳公益技術(shù)項(xiàng)目(2014C33278)

314000浙江省嘉興市，嘉興市第二醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)中心

吳華，Email:woohua@live.com

R 541.6

A

10.3969/j.issn.1003-9198.2015.06.002

2015-04-18)