陳金，敖麗娟，楊菲菲，李詠梅

腦卒中存活者75%的患有上肢功能障礙[1]。研究發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練為腦卒中偏癱患者患側(cè)上肢提供持續(xù)的、精確的、豐富的、無疲勞性的訓(xùn)練[2]，機(jī)器訓(xùn)練可以觀察腦卒中康復(fù)的過程[3]，潛在的提高了腦卒中后康復(fù)治療的質(zhì)量，主要表現(xiàn)在縮短患者的平均住院日、降低經(jīng)濟(jì)成本、提高患者的日常生活活動(dòng)能力(activities of daily living, ADL)。Sung等[4]用虛擬環(huán)境訓(xùn)練對(duì)改善恢復(fù)期腦卒中患者大腦皮層重組起著重要的作用。然而，對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練如何促進(jìn)偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的機(jī)理仍不清楚，推測(cè)可能與大腦皮質(zhì)的功能重組有關(guān)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2008年6月～2009年6月在昆明醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科住院的腦梗死患者10例，入選標(biāo)準(zhǔn)：第1次發(fā)病，經(jīng)CT或MRI確診缺血性腦卒中患者；生命體征平穩(wěn)；病程2～6月；年齡≤70歲；患側(cè)手已出現(xiàn)屈曲共同運(yùn)動(dòng)，偏癱上肢、手Brunnstrom分級(jí)III～V期；無認(rèn)知障礙；右利手；左側(cè)偏癱。除外排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重的心肺功能障礙；有影響患側(cè)上肢活動(dòng)的其他疾??；短暫性腦缺血發(fā)作、可逆性缺血性神經(jīng)功能缺損、蛛網(wǎng)膜下腔出血等。10例患者中男7例，女3例，年齡30～70歲，平均年齡(58.2±11.8)歲，病程(2.2±0.9)個(gè)月，其中5例累及右側(cè)基底節(jié)及放射冠區(qū)，3例累及右額葉和/或頂葉皮層，2例累及腦干右側(cè)。

1.2 方法 10例患者均進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練。①康復(fù)訓(xùn)練前準(zhǔn)備：被動(dòng)活動(dòng)患側(cè)關(guān)節(jié)，使肩部向前、向上方伸展；使患側(cè)上肢處于外展、外旋、伸肘、前臂旋后，伸腕或指、拇指外展位置，牽拉肌肉，可對(duì)抗上肢的屈曲痙攣模式，每次牽拉30s，至感到所牽拉的肌肉松弛。②康復(fù)訓(xùn)練方案：從英國(guó)產(chǎn)Biom-E4000型上肢及手功能的訓(xùn)練軟件中選擇6個(gè)游戲，分別為hit walls、Downhill、House & Home、Shape Shifter、Balls and Bucket、Driving，練習(xí)手眼協(xié)調(diào)能力、注意力、耐力、對(duì)物體之間有聯(lián)系技能及粗大運(yùn)動(dòng)的控制、空間立體感和粗大運(yùn)動(dòng)的控制、手眼協(xié)調(diào)能力、專注力、感知能力(顏色和空間)、決策能力、活動(dòng)銜接能力、控制精細(xì)動(dòng)作的能力、快速反應(yīng)能力。每周使用一種游戲，逐漸增加游戲的負(fù)重、難度、速度，每周訓(xùn)練5次，每次48min(先對(duì)健側(cè)訓(xùn)練3 min，休息2 min，再對(duì)患側(cè)訓(xùn)練3min)，治療周期為6周[5]，每次訓(xùn)練程序包括：肩關(guān)節(jié)的屈伸、肘關(guān)節(jié)的屈伸、前臂聯(lián)合關(guān)節(jié)的旋前與旋后、腕關(guān)節(jié)的屈伸、拇指和食指之間的側(cè)捏力。

1.3 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) ①功能磁共振掃描：治療前后采用Siemens 1.5T MR系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)正交頭線圈,先行常規(guī)SE序列T1WI、T2WI掃描，然后進(jìn)行平面回波脈沖序列的BOLD掃描。刺激模式為BLOCK式，患者健側(cè)、患側(cè)上肢分別進(jìn)行主動(dòng)屈伸腕(患者仰臥位，健側(cè)和患側(cè)上肢伸直，用繃帶固定其上肢，以便使前臂處于旋前位，并減少肘關(guān)節(jié)的代償，手指屈曲)30s，放松30s，再主動(dòng)屈伸腕30s，再放松30s，重復(fù)5次(患者患側(cè)腕關(guān)節(jié)盡量做出主動(dòng)屈伸腕關(guān)節(jié)的動(dòng)作)，同時(shí)采用EPI序列，行BOLD-fMRI掃描。采用SPM2軟件包對(duì)BOLD fMRI圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。所有圖像都進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,t檢驗(yàn)時(shí)閾值設(shè)定為0.001(P值)，設(shè)定激活體素大于10的激活區(qū)為感興趣區(qū)并將激活的功能區(qū)融合到解剖圖像。②上肢功能評(píng)定：治療前及治后6周分別予以上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定，采用偏癱上肢功能測(cè)試-香港版(Hemiplegic upper limb function test - Hong Kong ，F(xiàn)THUE-HK)，F(xiàn)ulg-Meyer上肢評(píng)定(Fulg - Meyer upper extremity assessment，F(xiàn)MA)及改良Barthel指數(shù)量表(Modify Barthel index, MBI)，分?jǐn)?shù)越高，上肢運(yùn)動(dòng)功能越好 。

2 結(jié)果

治療6周后，10例患側(cè)的上肢功能評(píng)定FTHUE-HK、FMA及MBI評(píng)分均較治療前后患側(cè)上肢功能評(píng)定變化明顯提高(P<0.05)。見表1。

治療前，患側(cè)腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，激活區(qū)分布廣泛，而對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)(sensori motor cortex，SMC)激活減少，以同側(cè)SMC激活為主，還見輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)激活增多；健側(cè)腕關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，激活區(qū)主要在對(duì)側(cè)的SMC及同側(cè)的小腦。治療后，患側(cè)腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可見雙側(cè)SMC及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)激活，以對(duì)側(cè)SMC激活為主，還見對(duì)側(cè)頂上小葉、邊緣系統(tǒng)激活增多；健側(cè)腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要仍在對(duì)側(cè)SMC區(qū)和同側(cè)小腦，激活強(qiáng)度和面積較前增大，另見部分邊緣系統(tǒng)有激活。見圖1～5。

表1 10例患者患側(cè)上肢功能評(píng)定治療前后比較 分，

與治療前比較，aP<0.05

3 討論

運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)功能的改變除與損傷相關(guān)的功能重組有關(guān)外,也依賴"動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)"積累,即長(zhǎng)期的活動(dòng)可以改造神經(jīng)突觸,并將這些信息儲(chǔ)存于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,因此,動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)可明顯影響腦卒中后的恢復(fù)程度[6]。研究發(fā)現(xiàn)機(jī)器輔助活動(dòng)訓(xùn)練與傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法相比有很大的益處[7]，如連續(xù)性、精確性、不疲勞性、程序性、可用來評(píng)估等。在本研究中，經(jīng)過6周的計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)治療前后相比，經(jīng)過6周的計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練,患者的患側(cè)上肢功能得到不同程度的改善。

圖1 治療前主動(dòng)屈伸左側(cè)(患側(cè))腕關(guān)節(jié)fMRI結(jié)果

圖2 治療前主動(dòng)屈伸右側(cè)(健側(cè))腕關(guān)節(jié)fMRI結(jié)果

圖3 治療后主動(dòng)屈伸左側(cè)(患側(cè))腕關(guān)節(jié)fMRI結(jié)果

圖4 治療后主動(dòng)屈伸右側(cè)(健側(cè))腕關(guān)節(jié)fMRI結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)在腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的起始階段，雙側(cè)的大腦半球被激活，介入康復(fù)訓(xùn)練后，隨著運(yùn)動(dòng)功能的改善，皮層激活主要在對(duì)側(cè)大腦半球[8-9]，而且一些研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)同側(cè)被激活在一些運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)差的腦卒中患者身上出現(xiàn)[8,10]。本研究中治療前后活動(dòng)患側(cè)腕關(guān)節(jié)激活情況對(duì)比,在E-link訓(xùn)練前，雙側(cè)的SMC被激活，主要以同側(cè)的SMC激活為主，說明治療前患者已發(fā)生自身性腦功能重組與代償。同側(cè)SMC激活的表現(xiàn)與多個(gè)研究的結(jié)果相似[11-13]，并且他們認(rèn)為健側(cè)半球運(yùn)動(dòng)通路的激活對(duì)缺血性腦卒中的恢復(fù)起著中介作用。訓(xùn)練后，均以對(duì)側(cè)SMC激活為主，其中6例患者的同側(cè)SMC激活強(qiáng)度及激活體積減弱，另外4例患者的同側(cè)SMC沒有被激活，側(cè)方指數(shù)平均值已由訓(xùn)練前的0.16恢復(fù)到訓(xùn)練后的0.46。提示運(yùn)動(dòng)功能區(qū)向?qū)?cè)恢復(fù)和遷移。Feydy等[14]認(rèn)為皮質(zhì)重組或是由早期的同側(cè)激活區(qū)發(fā)展到晚期對(duì)側(cè)SMC激活，這與本研究結(jié)果相一致。SMC區(qū)最有潛力促進(jìn)功能恢復(fù)的區(qū)域。對(duì)偏癱患者康復(fù)的一系列的神經(jīng)影像學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)：康復(fù)恢復(fù)的好壞與患側(cè)手運(yùn)動(dòng)時(shí)，側(cè)方指數(shù)是否為正值相關(guān)，越接近1，恢復(fù)的越好[15]。另外，用經(jīng)顱磁刺激研究上肢的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的越差，同側(cè)的M1區(qū)的活性就越強(qiáng)。說明患肢重復(fù)大量的練習(xí)使得對(duì)側(cè)SMC的神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練后，雙側(cè)小腦仍激活，以同側(cè)小腦激活為主，這一點(diǎn)與Small等[16]研究基本一致，提示小腦在腦梗死后功能恢復(fù)中也起著中介作用。治療前后活動(dòng)患側(cè)腕關(guān)節(jié)激活情況對(duì)比，可見左額葉額內(nèi)側(cè)回、右頂上小葉、左頂下小葉、右顳中回、左右扣帶回及左丘腦基底節(jié)的激活強(qiáng)度及激活體積均比訓(xùn)練前增加。患肢經(jīng)計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練本來簡(jiǎn)單卻不能完成的運(yùn)動(dòng)任務(wù)后，形成這些運(yùn)動(dòng)功能區(qū)的激活代償。在訓(xùn)練中，我們把參與者的注意力放在目標(biāo)任務(wù)上，而不是運(yùn)動(dòng)本身的分解動(dòng)作上，即目標(biāo)導(dǎo)向性訓(xùn)練，并且每做完一個(gè)游戲，屏幕上都會(huì)顯示出得分，及其在這個(gè)運(yùn)動(dòng)中，所訓(xùn)練關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍，如果參與者此次游戲的得分超過80分(80分是優(yōu)秀)時(shí)，我們將通過增加阻力、速度及軟件設(shè)計(jì)的游戲的難度來調(diào)整整個(gè)活動(dòng)的難度，筆者認(rèn)為康復(fù)訓(xùn)練中最強(qiáng)大的力量就是激發(fā)動(dòng)機(jī)，患者對(duì)學(xué)過的技能深入了解，將會(huì)更好地調(diào)整這些技能以滿足不同環(huán)境及要求的需求，激發(fā)患者有意識(shí)、有目的的欲望。反復(fù)強(qiáng)化及獎(jiǎng)賞機(jī)制誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者不斷的學(xué)習(xí)，期望值及行為的改變，工作能力的維持。目標(biāo)導(dǎo)向和任務(wù)導(dǎo)向的大量重復(fù)訓(xùn)練，為腦功能重塑帶來不斷的運(yùn)動(dòng)刺激，以最終得到腦損傷的恢復(fù)。

計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練包括對(duì)健側(cè)手的訓(xùn)練，治療6周后對(duì)患者健側(cè)手再次行BOLD-fMRI發(fā)現(xiàn)對(duì)側(cè)SMC區(qū)及同側(cè)小腦激活范圍和強(qiáng)度增多，另見邊緣系統(tǒng)的島葉，扣帶回及枕葉也有激活，考慮原因可能為康復(fù)訓(xùn)練的反復(fù)刺激形成動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)的積累，類似于工作記憶，致邊緣系統(tǒng)有激活。同時(shí)康復(fù)治療加強(qiáng)了肢體的運(yùn)動(dòng)，致其感覺運(yùn)動(dòng)皮層激活增加。說明對(duì)健側(cè)手運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練也能誘導(dǎo)出相關(guān)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)神經(jīng)元活動(dòng)顯著增強(qiáng)，增加其激活部位、范圍和強(qiáng)度，其中中央后回的激活增加反應(yīng)了經(jīng)過訓(xùn)練后的患者軀體感覺反應(yīng)增強(qiáng)。

在計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練中，重復(fù)的、密集的練習(xí)和多樣化的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)大腦皮質(zhì)功能重組產(chǎn)生重要影響，誘導(dǎo)出相關(guān)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)神經(jīng)元活動(dòng)顯著增強(qiáng)，從而改善了運(yùn)動(dòng)功能。通過設(shè)計(jì)那些目的性強(qiáng)的動(dòng)作和作業(yè)，使上肢的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)到接近于靈活性，協(xié)調(diào)性的隨意運(yùn)動(dòng)目的。通過游戲，結(jié)合上肢運(yùn)動(dòng)控制訓(xùn)練等生物反饋激發(fā)了患者參與訓(xùn)練的興趣，患者由被動(dòng)參與的角色變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者，治療師只是老師或陪練，打破以前一對(duì)一的訓(xùn)練模式，提高工作效率。

由于隨著病灶的自然演變，腦卒中患者腦功能的自身重組代償可使運(yùn)動(dòng)功能獲得一定程度的改善，在本研究中難以明確區(qū)分康復(fù)訓(xùn)練與同期自身重組代償?shù)牟町?，可與未經(jīng)康復(fù)治療的、損傷部位及范圍相似的、同期的患者再進(jìn)行比較；大腦功能區(qū)的重組是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，同時(shí)會(huì)受到多種因素的影響，訓(xùn)練之后的6周的腦功能核磁的情況及上肢的功能的變化又將是如何改變呢？本文缺少與腦卒中傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方法(如Bobath技術(shù)、PNF技術(shù)、Brunnstrom技術(shù)等)的對(duì)照，這些將是今后擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

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