座椅面倾斜方向对痉挛型脑性瘫痪儿童上肢前伸功能和姿势调整的影响①

张琦，何艳，胡春英，岳青，黄秋晨，马婷婷

·临床研究·

座椅面倾斜方向对痉挛型脑性瘫痪儿童上肢前伸功能和姿势调整的影响①

张琦1，2a，何艳1，2a，胡春英1，2b，岳青1，2a，黄秋晨1，2b，马婷婷1，2a

目的探讨上肢执行前伸动作时座椅面倾斜方向对痉挛型脑瘫儿童上肢前伸功能和姿势调整的影响。方法选择2010年～2014年本院痉挛型双瘫儿童15例作为患者组，同期正常发育儿童15例作为对照组。采集两组分别在座椅面前倾15°、水平0°及后倾15°等三种方式下上肢前伸的反应时间和动作时间，以及前伸动作过程中躯干腹部肌群和背部肌群的肌肉收缩次数，并计算肌肉收缩率。结果两组座椅面前倾15°，上肢前伸反应时间和动作时间显著短于水平0°和后倾15°（P＜0.001），腹部肌肉和背部肌肉收缩率显著低于水平0°和后倾15°（P＜0.001）。两组间反应时间无显著性差异（P＞0.05），患者组动作时间显著长于对照组（P＜0.001）。患者组收缩率均高于对照组。结论座椅面前倾15°可改善痉挛型双瘫儿童的姿势控制和上肢前伸功能。

脑性瘫痪；痉挛；座椅面；倾斜；上肢；前伸；姿势调整

［本文著录格式］张琦，何艳，胡春英，等.座椅面倾斜方向对痉挛型脑性瘫痪儿童上肢前伸功能和姿势调整的影响［J］.中国康复理论与实践，2016，22（8）：942-946.

CITED AS：Zhang Q，He Y，Hu CY，et al.Effect of tilted seat surface on front protraction of upper limb and postural adjustment in children with spastic cerebral palsy［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（8）：942-946.

脑瘫是自受孕开始至婴儿期非进行性脑损伤和发育缺陷所导致的综合征，主要表现为运动障碍及姿势异常［1］。在日常生活中维持坐位姿势，上肢执行特定动作对脑瘫儿童是一项挑战，通常会由于其姿势控制障碍而不能更好地发挥上肢功能。与正常发育儿童相比，脑瘫儿童的协同作用及动作策略表现较差，当外界或本身原因产生干扰时，脑瘫儿童无法在瞬间控制并调整姿势，以致其在执行上肢的功能动作时易跌倒而出现危险［2］。

有研究报道，将座椅面倾斜可改善脑瘫儿童坐位下执行上肢特定功能动作的效率；正确的坐姿，尤其是正确的骨盆位置以及良好的躯干姿势肌的控制，是促进上肢发挥其主动运动的关键因素［3-5］。近些年有关与座椅平面相关的文献研究对于座椅面前倾或后倾的机制观点仍有许多争议［6-8］。Van der Heide等提出正常发育儿童在前倾座椅面下执行上肢前伸时，其功能动作效率明显增加，但对于脑瘫儿童是否也有相同的影响，尤其是针对痉挛型脑瘫儿童的上肢运动功能，目前并没有相关文献提及［9］。尽管改变座椅面的倾斜方向对于姿势控制及上肢运动功能有所影响的现象已经被讨论过，但何种倾斜方向对上肢功能最理想以及最接近正常发育儿童尚未有一致的说法。

本研究的目的是探讨座椅面倾斜方向（座椅面前倾15°、水平座椅面0°和座椅面后倾15°），对痉挛型双瘫儿童坐位下执行上肢特定动作时躯干的姿势调整以及上肢前伸效率的影响，并比较痉挛型双瘫儿童和正常发育儿童在座椅面倾斜不同方向下，执行上肢前伸时姿势调整和上肢前伸功能的差异。

1　资料与方法

1.1一般资料

选择2010年～2014年在本院进行康复治疗的痉挛型双瘫儿童15例为患者组，脑瘫粗大运动功能分类（Gross Motor Function Classification System，GMFCS）Ⅱ～Ⅳ级，即患儿可独坐达30 s以上，并可执行上肢前伸动作；能听懂并且可执行简单指令，无视觉及听觉障碍；1年之内未做过选择性脊神经后根切断术（selective posterior rhizotomy，SPR）及注射过肉毒毒素。排除标准：并发未控制的癫痫发作；并发心脑血管、肝肾和造血系统等严重危及生命的疾病。

选择同期马家堡小学正常发育儿童为对照组。

两组受试儿童性别、年龄、体质量、身高无显著性差异（P＞0.05）。见表1。

1.2实验设备

①可调整高度的座椅（25.5～48.0 cm）；一块角度为15°的楔形板，用以改变座椅面倾斜角度。

②耳麦、MP3、铃铛及录音笔，用于反应时间和运动时间数据的收集。

③身高、体质量测量仪，皮尺等。

④表面肌电图，放大倍率为300，电极片贴于伸手侧的腹直肌（rectus abdominis，RA）、位于T10脊髓水平的胸部伸展肌（thoracal extensor，TE）、位于L5脊髓水平的腰部伸展肌（lumbar extensor）以及三角肌前束（anterior deltoid，AD）的肌腹上［9］。

1.3实验过程

受试儿童在实验前先接受上肢前伸试验及身高、体质量等测量。贴电极片之前，首先用酒精擦拭皮肤以降低其阻力，再用透气胶带固定。所有受试儿童坐在与膝同高的椅子上，以便其能将双脚平放于地板上。目标物为置于受试儿童前方距离其上肢长度120%远的铃铛［3］，在听到开始口令后，受试儿童用惯用手（将写字或画画侧的手定义为惯用手）以最舒适速度向前按压铃铛，铃铛声响代表上肢前伸动作结束。实验动作为三种方式，随机调整座椅倾斜面（前倾15°、0°和后倾15°），在每个座椅倾斜方向均执行上肢前伸动作各3次。

1.4实验数据收集

1.4.1反应时间和动作时间

通过录音笔录制的声音采集上肢前伸的反应时间和动作时间。首先，评定者在录音笔中录制好开始指令，受试儿童听到录音笔发出指令后进行应答，记录为反应时间（reaction time，RT）。上肢开始向前移动，前伸至目标物并按压开关，一旦铃铛声响，此时录音笔记录的是动作结束的时间，从受试儿童开始应答到铃声响定义为动作时间（movement time，MT）。将所收集的数据经Digion Sound 5声音处理器进行分析，得到完成整个动作所需的反应时间和动作时间。每个动作进行3次，取平均值。

1.4.2肌电数据

原始肌电信号去直流后经40～400 Hz带通滤波器（band-pass filter）及60 Hz陷波滤波器（notch filter）处理，之后将信号整流（rectification）。各肌肉肌电信号整流后，于每次测验开始后收集200～700 ms之间信号，求其平均值和标准差，以平均值加2倍标准差为基准线，肌电信号超过基准线且持续保持超过25 ms为肌肉激活［10］。计算上肢前伸时出现腹直肌及背部伸展肌群收缩次数，除以执行上肢前伸总次数，为肌肉收缩率。

1.5统计学分析

2　结果

2.1反应时间和动作时间

两组座椅面前倾15°，上肢前伸反应时间显著短于水平0°和后倾15°（P＜0.001）。两组间反应时间无显著性差异（P＞0.05）。组间与座椅面方向无交互作用（P＞0.05）。见表2。

两组座椅面前倾15°，上肢前伸动作时间显著短于水平0°和后倾15°（P＜0.001）。患者组动作时间显著长于对照组（P＜0.001）。组间与座椅面方向有交互作用（P＜0.05）。见表3。

2.2肌肉收缩率

两组前倾座椅面前倾15°，其腹部肌肉和背部肌肉收缩率显著低于水平0°和后倾15°（P＜0.001）。患者组收缩率均显著高于对照组（P＜0.001）。见表4、表5。

表1　两组受试儿童一般资料比较

表2　两组座椅面倾斜不同方向时上肢前伸反应时间的比较（s）

表3　两组座椅面倾斜不同方向时上肢前伸动作时间的比较（s）

表4　两组在座椅面倾斜不同方向时躯干腹部肌群肌肉收缩率（%）

表5　两组在座椅面倾斜不同方向时躯干背部肌群肌肉收缩率比较（%）

3　讨论

本研究通过探讨上肢执行前伸动作时，座椅面倾斜方向对痉挛型双瘫儿童姿势调整和上肢前伸功能的影响，并比较痉挛型双瘫儿童和正常发育儿童上肢前伸功能和姿势调整的差异。研究结果显示，两组儿童在后倾座椅面时上肢前伸效率不佳，其动作时间和反应时间均延长，即需较长时间进行姿势性调整；而前倾座椅面对于正常发育儿童的姿势性调整和上肢前伸效率的影响极小。因此，痉挛型双瘫的脑瘫儿童适合在前倾座椅面下执行上肢前伸动作。

针对痉挛型脑瘫儿童在座椅面前倾下执行上肢前伸时，启动时间短，反应快，前伸动作效率较高，主要原因是由于前倾坐位会因下肢承重增加而使其稳定性增加。有研究报道，脑瘫儿童及正常发育儿童在坐位下前伸过程中，下肢是提供姿势稳定性的主要角色，尤其是在前倾座椅面时，下肢须支撑超过50%的体重［11-12］。因此，当双足与地面接触时，下肢支撑体重可提供姿势稳定性，并使上肢可前伸至更远的距离，从而加强了上肢前伸的效率。Hsu等的研究指出，脑损伤患者在执行上肢前伸时，患侧躯干肌肉无法有效募集，且躯干腹部肌肉会较早收缩，并没有姿势调控的能力［13］。

倾斜座椅面仅对躯干背部肌肉激活率有一定的影响［14］。对于正常发育儿童，仅后倾座椅面可诱发其背部肌肉出现较高的肌肉收缩率，即后倾座椅面需付出较多的肌肉工作来调整姿势稳定性。后倾座椅面对于痉挛型脑瘫也有相类似的效果，可诱发其背部伸展肌出现较高的收缩率。

本研究中，上肢前伸动作为身体重心位置前移的动作，以躯干背部姿势肌肉收缩为主，正常发育儿童很少出现躯干腹部肌群的收缩，但痉挛型脑瘫儿童相较于正常发育儿童常出现共同收缩，而此情形在前倾座椅面时较少出现。因此，对于痉挛型的脑瘫儿童，前倾座椅面可抑制其腹部肌群的收缩，诱发出接近正常发育儿童的姿势控制策略。

有研究报道［6］，后倾座椅面对于痉挛型脑瘫儿童有不利之处，这与躯干肌肉活动处于较高水平和在前伸过程中有较多的头部移动，即姿势控制难度有所增加有关。当姿势控制难度增加时，人体的认知系统相对会花费较多的注意力资源去维持姿势稳定，造成其注意力分散而对动作开始的反应时间延长［16］。Redfern等发现，不管是年轻人还是老年人，当维持姿势稳定的挑战有所增加时，其动作反应时间会增加［16］。本研究的结果与其相符，脑瘫儿童及正常发育儿童在后倾座椅面时，反应时间相较于前倾座椅面更长，即座椅面倾斜对于痉挛型脑瘫儿童及正常发育儿童所造成的认知系统的影响相同。

上肢前伸动作受到个人、任务及环境影响［17］。痉挛型双瘫儿童反应时间及动作时间相较于正常发育儿童所需时间要长，主要是个人内在差异的原因。脑瘫儿童由于认知系统及动作功能的缺失而导致外界信息整合困难［9］，造成执行上肢前伸的效率下降。

本研究发现，针对后倾座椅面，正常发育儿童和痉挛型双瘫儿童上肢前伸动作时间皆延长，使前伸动作效率下降。然而，因本实验设计的上肢前伸的目标物为功能性目标物，上肢前伸动作因功能性回馈刺激增加动作效率，因此，任务限制因子对上肢前伸动作效率改变影响较小。

座椅面倾斜于不同方向为环境限制因子之一，是本实验中影响前伸动作效率的主要因素。Levin对正常人及脑卒中患者的研究中发现，上肢前伸超过手臂长度距离的目标物时，两组除了上肢伸展外会增加身体的前移，这主要是由于后倾座椅面相较于前倾及水平座椅面，其躯干起始位置落在后方，即使固定手部起始位置及目标物距离，在后倾座椅面还是会增加躯干前移的时间［18］。

Van der Heide也提出正常发育儿童在后倾座椅面及水平座椅面时，腰椎呈现后凸，且记录到背部伸展肌有较高的肌肉收缩强度，所以需要背部伸展肌将躯干进行调整，才能将手部向前伸至远方目标物，这样的姿势调整增加了动作时间，也增加了身体的做功［9］。因此，后倾座椅面下，上肢前伸动作的效率将会下降。

总之，痉挛型脑瘫儿童在任何座椅面下执行上肢功能动作时，其反应时间及动作时间均较正常发育儿童所需时间长，但此趋势在后倾座椅方向更为显著。后倾座椅使人体认知系统需要花费较多的注意力资源去维持姿势稳定，且后倾座椅面使身体远离目标物，增加了躯干姿势肌的调整时间，而使上肢前伸动作效率降低。

座椅面倾斜于不同方向将会影响到上肢前伸时的姿势肌的调整，后倾座椅面造成的姿势干扰大于前倾座椅面，使上肢前伸功能下降。对于痉挛型双瘫儿童，应以座椅面前倾为主，其提供的姿势稳定性最佳，可改善姿势控制和上肢前伸功能。

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Effect of Tilted Seat Surface on Front Protraction of Upper Limb and Postural Adjustment in Children with Spastic Cerebral Palsy

ZHANG Qi1，2a，HE Yan1，2a，HU Chun-ying1，2b，YUE Qing1，2a，HUANG Qiu-chen1，2b，MA Ting-ting1，2a
1.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine，Beijing 100068，China；2.a.Department of Paediatric Physical Therapy；b.Department of Physical Therapy，Beijing Bo'ai Hospital，Rehabilitation Research Centre，Beijing 100068，China

Correspondence to ZHANG Qi.E-mail：13501320729@163.com

Objective To explore the effects of tilted seat surface on front protraction of upper limb and postural adjustment while sitting in children with spastic cerebral palsy.Methods From 2010 to 2014，15 children with spastic cerebral palsy（patients group）and 15 healthy children（control group）were recruited.They were asked to reach forward sitting on the tilted seat surface with different degrees（-15°，0°，15°）to test the reaction time and movement time.The contraction times of rectus abdominis and back extensors were recorded and analyzed.Results The reaction time and movement time were shorter，and the contraction rates of rectus abdominis and back extensors were lower in the degree with-15°than with 0°and 15°（P＜0.001）.There was no difference in reaction time between two groups（P＞0.05），and the movement time was longer in the patients group than in the control group（P＜0.001）.The contraction rates were higher in the patients group than in the control group.Conclusion Anterior tilted seat surface may improve the front protraction function of upper limb and the postural adjustment in children with cerebral palsy.

cerebral palsy；spasm；seat surface；tilt；upper limb；protraction；postural adjustment

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.08.013

R742.3

A

1006-9771（2016）08-0942-05

中国康复研究中心中心级课题（No.2010-9）。

1.首都医科大学康复医学院，北京市100068；2.中国康复研究中心北京博爱医院，a.儿童物理疗法科；b.物理疗法科，北京市100068。作者简介：张琦（1966-），女，北京市人，硕士，副主任技师，主要研究方向：脑瘫、脑外伤及脊髓损伤的运动疗法。E-mail：13501320729@163.com。

（2016-05-10

2016-07-22）