机械辅助自适应牵伸康复装置对脑卒中后前臂肌群功能的影响

倪彦君 唐迪 雄鹰 王天义 朱林剑 张德安 包海涛 吴昊 崔向红

目前，我国脑卒中患者发病率逐年上升，医疗水平的提高虽然使脑卒中患者病死率明显减低，但绝大多数幸存患者均遗留有功能障碍，严重影响日常生活[1]。研究表明，80%以上的脑卒中患者存在肢体痉挛，是病情恢复和功能康复过程中的主要问题[2]。前臂旋前肌群痉挛较为常见，严重影响前臂旋转及手部功能恢复[2]。缓解前臂旋前肌群痉挛，降低肌肉张力，是提高脑卒中患者上肢功能，改善日常生活活动能力的关键[3]。我中心与大连理工大学合作，共同研发机械辅助被动牵伸装置(专利号ZL 2013 1 0074498.1)，用于患侧前臂旋前肌群被动牵伸，降低肌张力，已取得良好效果[4]。我们对牵伸装置的控制系统进一步升级，设计制造“自适应控制”系统(专利号ZL 2016 1 0556080.8)。该控制系统可以根据患者肌力、肌张力等情况，即时自动调整参数，牵伸患者。本研究拟通过该装置，探讨其改善脑卒中患者前臂旋前肌群张力，提高运动控制能力，促进前臂及手功能康复的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年2月至2018年2月在我中心接受康复治疗的脑卒中偏瘫患者。所有患者纳入标准为：①符合1995年中华医学会第四次全国脑血管病学术会议通过的脑出血、脑梗死诊断标准[5]，同时有影像学资料。②年龄20～70岁。③为初次脑卒中发病，或者既往有发作，但无功能障碍，可维持坐位30 min或支撑下维持坐位30 min。④前臂旋前肌群根据改良Ashworth分级评估为1+级或以上。排除标准为：①患者生命体征尚不稳定，或住院时出现病情恶化。②有较严重出血倾向，或者合并较严重的心、肺、肝、肾等疾病、糖尿病等。③服用巴氯芬或乙哌立松等肌肉松弛药物。共入选患者120例，通过随机数表法将患者分为对照组40例(A组)、机械辅助被动牵伸组40例(B组)、机械辅助自适应牵伸组40例(C组)。三组一般情况比较，差异无统计学意义(P＞0.05，表1)。

表1 三组患者一般情况比较[n，(s)]

表1 三组患者一般情况比较[n，(s)]

组别 例数 年龄/岁 性别 诊断 偏瘫侧男女脑梗死 脑出血 左 右A组 40 56.07±13.85 25 15 22 18 15 25 B组 40 56.70±13.67 23 17 27 13 19 21 C组 40 56.43±13.91 26 14 25 15 20 20

1.2 研究方法 三组患者均进行常规康复治疗，包括：高压氧、中医理疗、药物、运动疗法、作业疗法及日常活动训练等。B组在上述康复治疗基础上，同时给予我们研发的机械辅助被动牵伸装置(专利号ZL 2013 1 0074498.1)，治疗前臂旋前肌群痉挛，治疗参数、方法与我们上一实验相同[4]。C组接受常规康复治疗，同时给予我们研发的机械辅助自适应牵伸装置(专利号ZL 2016 1 0556080.8)，降低前臂旋前肌群张力。该装置通过扭矩传感器检测手掌托板得到的驱动力矩，当患者力量不足，小于阈值时，此时启动电机，给予助力，使患手恰好在阈值速度下运动。该控制系统实时监测，并即时调整，达到自适应要求。牵伸治疗时，患者取坐位，面朝装置，患者手掌、手指固定于装置分指扳上，肘关节伸直，肩关节取适合体位。患者主动旋转前臂，如不能完成，由装置助力完成。牵伸20 min/次，2次/d，共治疗3个月。

1.3 评定标准 于治疗前(M0)、治疗1个月(M1)、治疗3个月(M3)分别进行前臂旋前肌群张力、上肢运动功能、日常生活活动能力评价。肌张力采用改良Ashwoah痉挛量表(modified Ashworth scale，MAS)，结果为0、1、1+、2、3、4，分别计0、1、2、3、4、5分[6]。上肢运动功能采用简化上肢Fugl-Meyer运动功能评定量表(Fugl-Meyer assessment，FMA)，共33项，满分66分。日常生活活动能力采用改良Barthel指数(modified Barthel index，MBI)，满分为100分。

1.4 统计学方法 数据分析采用SPSS 17.0统计软件进行，数据以(s)表示，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 三组患者前臂旋前肌群张力评分情况比较M0时三组患者前臂旋前肌群MAS评分，差异无统计学意义(P＞0.05)。M1时B组、C组MAS评分虽较A组有改善，但差异无统计学意义(P＞0.05)。M3时B组MAS评分较A组明显改善，差异有统计学意义(P＝0.027＜0.05)，提示M3时B组较A组可以更有效降低肌肉张力；C组MAS评分较B组(P＝0.042)、A组(P＜0.001)均有明显改善，差异有统计学意义(P＜0.05)，说明M3时C组在降低肌肉痉挛方面较B组、A组效果更好(表2)。

2.2 三组患者上肢运动功能评分情况比较 在M0时三组患者上肢FMA评分，差异无统计学意义(P＞0.05)。M1时B组、C组上肢FMA评分较A组有改善，但差异无统计学意义(P＞0.05)。M3时B组上肢FMA评分较A组明显提高，差异有统计学意义(P＝0.028＜0.05)，提示M3时B组较A组上肢功能明显改善；C组上肢FMA评分较B组(P＝0.046)、A组(P＜0.001)均有明显提高，差异有统计学意义(P＜0.05)，说明M3时C组较B组、A组能够更有效改善上肢功能(表3)。

表2 三组患者前臂旋前肌群张力评分情况比较(s) 单位：分

表2 三组患者前臂旋前肌群张力评分情况比较(s) 单位：分

注：与A组比较，*P＝0.027，#P＜0.001；与B组比较，△P＝0.042

组别 例数 M0 M1 M3 A组 40 3.10±0.78 2.68±0.92 2.22±0.89 B组 40 3.08±0.83 2.70±0.91 1.78±0.89*C组 40 2.82±0.81 2.38±0.90 1.35±0.95#△

表3 三组患者上肢运动功能评分情况比较(s) 单位：分

表3 三组患者上肢运动功能评分情况比较(s) 单位：分

注：与A组比较，*P＝0.028，#P＜0.001；与B组比较，△P＝0.046

组别 例数 M0 M1 M3 A组 40 16.45±6.21 47.18±6.42 74.13±6.23 B组 40 15.78±5.92 49.50±7.76 77.23±7.61*C组 40 16.67±5.54 47.83±6.74 80.90±6.35#△

2.3 三组患者日常生活活动能力评分情况比较在M0时三组患者MBI评分，差异无统计学意义(P＞0.05)。M1时B组、C组MBI评分虽较A组有改善，但差异无统计学意义(P＞0.05)。M3时B组MBI评分较A组明显改善，差异有统计学意义(P＝0.020＜0.05)，提示M3时B组较A组日常生活活动能力明显改善；C组MBI评分较A组有明显改善，差异有统计学意义(P＝0.002＜0.05)，说明M3时C组较A组能够更有效改善日常生活活动能力；C组MBI评分较B组虽有提高，但差异无统计学意义(P＝0.414＞0.05)，说明C组、B组在提高日常生活活动能力方面未见明显差异(表4)。

表4 三组患者日常生活活动能力评分情况比较(s) 单位：分

表4 三组患者日常生活活动能力评分情况比较(s) 单位：分

注：与A组比较，*P＝0.020，#P＝0.002

组别 例数 M0 M1 M3 A组 40 50.63±10.99 59.88±10.83 73.62±9.93 B组 40 51.37±11.60 62.75±10.86 78.63±8.91*C组 40 51.25±11.81 62.25±10.92 80.25±8.77#

3 讨论

在既往实验中，我们利用机械辅助被动牵伸装置，治疗脑卒中后前臂旋前肌群痉挛，取得良好效果[4]。我们将控制系统升级为“自适应控制”，并应用于本实验，也取得了很好疗效。“自适应控制”源于工业概念，指根据情况改变，控制系统可以自动调节自身特性[7]。本装置的“自适应控制”系统利用扭矩传感器，测量患者肌力及肌张力等参数，并根据情况自动调节助力。例如当患者仅具备30%肌力，尚无法完成动作，则启动70%助力，协助患者完成旋转动作；随着患者病情恢复，具备50%肌力，机器则启动50%助力，协助患者完成旋转动作。“自适应控制”系统根据患者实时情况，进行即时自动调整，协助完成动作。

本研究发现，治疗3个月后，C组在肌张力、运动功能评分方面均优于B组，说明自适应牵伸模式较被动牵伸模式有效。在被动牵伸模式下，无论患者肌力、肌张力处于何种状态，装置均给予患者被动牵伸，不需患者主动意识参与，兴奋程度较低[8]；而在自适应模式下，患者主动参与，前臂需进行有意识的旋转活动，高级脑中枢参与其中，兴奋水平较高，更利于神经恢复[9]。另一方面，由于患者主动参与，前臂进行有意识的旋转活动，肌肉进行主动运动，有利于肌力训练，增加肌力。已有研究证实，肌力增加，可以有效抑制拮抗肌张力，改善肢体功能[10]。但在治疗3个月后，C组在日常生活活动能力方面与B组比较差异无统计学意义，可能与观察时间尚短有关。

本研究结果表明，治疗3个月后，C组在肌张力、运动功能、日常生活活动能力评分方面均优于A组，说明机械辅助自适应牵伸组较对照组可以有效改善前臂功能。机械辅助自适应牵伸有以下优点：首先，它利用扭矩传感器，测量结果较人工牵伸更为量化准确，不受人为主观因素影响[9]；其次，在肌肉牵伸过程中，肌张力随运动实时发生变化，自适应模式可以根据变化即时调整牵伸参数，反应较人工敏感；再次，机械辅助牵伸，训练强度高，重复运动次数多，更利于形成动作记忆[11]；最后，机械辅助牵伸动作标准，克服人工治疗稳定性差等缺点[11]。

本研究还发现，治疗3个月后，B组在肌张力、运动功能、日常生活活动能力评分方面均优于A组，这与既往我们的研究结果一致[4]。机械辅助被动牵伸，我们采用缓慢、持续牵伸，可以有效降低肌张力，促进功能恢复[12]。

因此，机械辅助牵伸在自适应模式下，较被动模式及人工治疗，可以更有效降低肌肉张力，改善功能，有利于患者重返工作及家庭。