四肢联动训练增进脑卒中偏瘫患者下肢肌肉激活及协调性

高崇 章礼勤 刘淑晨 原华腾 谢媛

1 天津海滨人民医院康复医学科（天津 300280）

2 天津市泰达医院康复医学科

由于医疗技术水平的提高，脑卒中患者的死亡率逐年下降，大部分患者遗留有不同程度运动功能障碍、平衡功能障碍以及肌群的协调能力下降，严重影响患者的生存质量[1]。四肢联动功能训练作为一种较好的躯体协调性训练方法，已在国内外被广泛应用于临床[2]，但鲜见其应用后对表面肌电影响的研究报道。本研究观察脑卒中偏瘫患者应用四肢联动训练后运动功能、平衡功能及下肢表面肌电指标的变化，探讨其对偏瘫下肢肌肉激活和协调性的影响，为临床康复治疗提供实验依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

参照1995 年全国第4 届脑血管病学术会议制订的脑卒中诊断标准[3]，经 CT 或 MRI确诊，选取 2016 年 1 月至2018 年10 月我院康复医学科住院及门诊脑卒中偏瘫患者，采用数字随机法分为对照组和实验组。

纳入标准：初次发病，病程1～4 个月，意识清晰，生命体征平稳，具有一定的躯干控制能力；下肢Brunnstrom 偏瘫分期Ⅲ期及以上，下肢主要肌群肌力3级及以上，有良好的依从性，自愿参加。

排除标准：排除有心脏病、肺部疾病、肿瘤、认知障碍等影响或不能进行康复治疗的患者，并与患者签订知情同意书。最终完成本次实验共计60 人，实验组和对照组各30 名，无失访病例。两组患者年龄、身高、体重以及病程采用独立样本t检验，差异无统计学意义（P＞0.05），性别、疾病种类以及偏瘫侧别采用卡方检验，差异均无统计学意义（表1）。

表1 两组患者一般临床资料

1.2 康复训练方案

对照组采用常规的康复训练+患者家属自行辅助康复训练。实验组采用常规康复训练+四肢联动康复训练，具体治疗方案如下：

常规康复训练：包括床上良肢位摆放，床上进行主、被动训练，神经促通技术训练、关节活动度训练、坐-站平衡功能训练、步行训练、日常生活活动能力训练、针灸、神经肌肉电刺激等。以上治疗1 次/日，每次120分钟，6次/周，共治疗4周。

自行辅助康复训练：由治疗师指导家属使用康复训练器械，患者在家属辅助下进行康复训练，其主要内容为有氧功率自行车和下肢力量训练，以上治疗1 次/日，30 min/次，6次/周，共治疗4周。

四肢联动训练：采用四肢联动康复训练器（XYSZLD-IA，中国）进行辅助运动训练。①训练前分别调整座椅靠背角度以及前后距离、把手距离等，避免过度屈曲或伸展，使四肢及躯干处于一个放松的体位。正确舒适的坐姿为两臂全部伸直，双腿屈曲。治疗师在训练过程中给予全程指导，嘱患者尽可能使躯干处于直立位，目视前方，腰背尽量离开靠背。在康复训练时，使患者的健侧上下肢带动患侧上下肢，四肢轮流进行伸展屈曲运动。上肢进行伸展运动，下肢进行蹬踏运动，如同骑功率车。在此过程中尽量保持躯干平衡，努力使患侧腿在矢状面运动，如果患腿外翻，可以辅助使用腿部支架纠正。②当患侧肌力逐渐增强，嘱其用患侧主动运动，健侧配合，充分屈髋屈膝，在患侧腿做屈膝时努力做踝背屈动作，增大髋、膝、踝关节活动度，增强下肢肌力及配合能力，纠正足下垂。③在正常活动范围内，嘱患者进行躯干左右摇摆旋转训练，调整把手长度，加大躯干旋转幅度，增强核心肌群和躯干的控制能力，增强前庭感受器对神经中枢的刺激。④随着患者功能的进步，增加四肢联动的阻力及运动负荷，使患侧下肢主动完成屈伸动作，促使腰背肌群和患侧下肢达到超量恢复，密切监测患者生命体征，如出现身体不适应立即降低强度或停止训练。⑤根据患者的个体状况设置及调整具体模式：速度、节奏、消耗卡路里、功率大小等。以上治疗 1 次/日，30 min/次，6 次/周，共治疗4周。

1.3 评估指标及方法

患者于实验前后采用改良Barthel 指数（the Modi⁃fied Barthel index of ADL，MBI）评定日常生活活动能力（activity of daily living，ADL）；运动功能采用简化Fugl-Meyer 运动功能评价量表（Fugl-Meyer assess⁃ment，FMA）进行评价；采用 Berg 平衡量表（Berg bal⁃ance scale，BBS）评定平衡功能。为了消除系统误差，评估采用单盲设计，即实验前后的评估均由同一治疗师完成，其不参与实验设计和康复治疗。

肌电图测试：采用10 通道表面肌电分析系统（SA7550，加拿大Thought Technology）采集肌电信号，分别采集两组患者踝跖屈、踝背屈、伸膝、屈膝四个动作最大等长收缩（maximum isometric voluntary con⁃traction，MIVC）时的积分肌电值（integrated electromy⁃ography，iEMG），计算协同收缩率（co-contraction ratio，CR）。测试时患者取仰卧位，采用自行设计的测力架，被测下肢固定在测力架上，膝关节屈曲90。，踝关节中立位。表面电极为AgCl 心电监护电极，导电区直径10 mm；电极的贴放位置原则上是以肌肉定位点为中心，沿肌肉纤维走行方向贴放，两电极间距20 mm[3]，依胫骨前肌、腓肠肌外侧头、股直肌、股二头肌长头的顺序依次固定1～4 号电极[4-5]。测试时用细砂纸去除皮屑，再用酒精擦除皮肤表面的油脂。正式测试前要求患者尽可能放松肌肉，使肌电信号保持在基线附近。表面肌电采集3 次，每次持续用力5 s，中间间隔15 s以上，取最大值。每个动作同时采集主动肌与拮抗肌的iEMG 信号，协同收缩率计算公式如下：协同收缩率（%）=拮抗肌积分肌电面积/（主动肌积分肌电面积+拮抗肌积分肌电面积）[6]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件处理，对照组与实验组性别比、卒中类型以及偏瘫侧别比较采用卡方检验，年龄、身高、体重，以及实验前后的评分采用均数 ± 标准差（±s）表示，实验前后比较采用配对样本t检验。实验组与对照组训练前、后MBI、FMA、BBS、表面肌电比较，若训练前两组患者基础值无差异，采用独立样本t检验；若基础值有差异，则以此作为协变量，进行协方差分析。P＜0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 四肢联动康复训练对脑卒中患者日常生活活动能力、运动功能和平衡功能的影响

两组训练后MBI、FMA 和BBS 评分与训练前相比显著提高（P＜0.05）；实验组训练后的MBI、FMA 和BBS评分均显著高于对照组（P＜0.05）（表2）。

表2 实验组与对照组训练前后MBI、FMA、BBS评分比较（± s）

表2 实验组与对照组训练前后MBI、FMA、BBS评分比较（± s）

a P＜0.05，与组内训练前比较；b P＜0.05，与对照组比较

组别 例数FMA评分训练前41.69±3.01 41.59 ± 2.99对照组实验组训练后42.58 ± 5.56 a 46.76 ± 5.69 ab 30 30 MBI评分训练前59.60 ± 3.60 59.53 ± 3.62训练后70.56 ± 2.96 a 83.12 ± 2.71 ab训练后70.13 ± 2.01 a 77.56 ± 1.85 ab BBS评分训练前32.22 ± 6.25 31.45 ± 5.37

2.2 四肢联动康复训练对脑卒中患者下肢表面肌电影响

训练后实验组踝关节背屈时胫骨前肌、踝跖屈时腓肠肌、伸膝时股直肌iEMG 较训练前均显著提高（P＜0.05）；踝关节背屈、膝关节伸膝协同收缩率均显著降低（P＜0.05）。训练后实验组踝关节背屈时胫骨前肌、踝跖屈时腓肠肌、伸膝时股直肌iEMG 均显著高于对照组（P＜0.05）；实验组踝关节背屈、膝关节伸膝协同收缩率均显著低于对照组（P＜0.05）（表3、4）。

表3 实验组与对照组训练前后踝背屈和踝跖屈MIVC时的表面肌电比较（± s）

表3 实验组与对照组训练前后踝背屈和踝跖屈MIVC时的表面肌电比较（± s）

a P＜0.05，与组内训练前比较；b P＜0.05，与对照组比较

组别对照组训练前训练后实验组训练前训练后例数 胫前肌的iEMG（μV.s） 腓肠肌的iEMG（μV.s）踝背屈 踝跖屈 踝背曲 踝背屈协同收缩率（%）踝跖屈 踝背曲30 30 48.7 ± 36.5 10.3 ± 4.6 6.0 ± 3.1 11.0 ± 6.5 55.7 ± 30.8 a 11.7 ± 6.4 7.5 ± 4.5 13.3 ± 8.8 10.7 ± 7.5 47.4 ± 17.5 10.9 ± 9.8 46.8 ± 16.7 30 30 50.9 ± 49.4 12.5 ± 9.2 7.3 ± 6.9 15.3 ± 12.5 75.9 ± 70.4 ab 13.7 ± 9.8 7.5 ± 7.4 20.5 ± 13.3 ab 12.5 ± 7.4 43.8 ± 15.6 8.5 ± 6.4 ab 41.8 ± 14.4

表4 实验组与对照组训练前后伸膝和屈膝MIVC时的表面肌电比较（± s）

表4 实验组与对照组训练前后伸膝和屈膝MIVC时的表面肌电比较（± s）

a P＜0.05，与组内训练前比较；b P＜0.05，与对照组比较

组别对照组训练前训练后实验组训练前训练后例数 股直肌的iEMG（μV.s） 股二头肌的iEMG（μV.s）伸膝 屈膝 伸膝 屈膝协同收缩率（%）伸膝 屈膝30 30 60.5 ± 34.3 18.0 ± 8.7 65.0 ± 30.4 17.2 ± 7.7 31.1 ± 16.6 29.2 ± 7.6 32.0 ± 17.7 29.1 ± 7.7 36.4 ± 18.1 35.4 ± 16.3 33.1 ± 17.6 34.1 ± 15.1 28.5 ± 10.1 23.4 ± 14.1 21.0 ± 9.2 ab 21.2 ± 13.4 30 30 70.6 ± 37.3 15.0 ± 8.7 83.6 ± 38.8 ab 13.0 ± 8.1 28.2 ± 30.7 47.7 ± 49.6 23.2 ± 26.4 48.1 ± 48.6

3 讨论

脑卒中后患者的肢体运动功能障碍是康复工作者所面临的主要问题之一，如何通过有效的训练来改善患者的运动功能，增进下肢屈伸肌肉激活及协调性是康复训练的重点[7]。中枢神经系统具有一定的代偿能力，结构和功能具有可塑性是神经系统的重要特性，这是进行康复治疗的理论基础，对脑卒中偏瘫患者进行康复训练能够有效促进其大脑功能恢复，从而改善中枢神经功能和肢体功能[8]。

表面肌电图（surface electromygraphy，sEMG ）是一种操作简单、实时、无创的检查方法，sEMG 的巨大优势在于其能够很好地反映肌肉的激活程度，并且与肌肉力量高度相关，可以提供动态的肌肉力量数据[9]，故采用sEMG 信号分析技术评价脑卒中偏瘫患者肌肉神经功能状态以及指导康复治疗，尤其是对下肢方面的研究，是康复医学领域常用的方法和手段[10-12]。 积分肌电值（integrated EMG，iEMG）反映的是一定时间内肌肉参与活动的运动单位的放电总量，其派生指标协同收缩率（co-contraction ratio，CR）可反映某动作主动肌与拮抗肌的协调关系。相关研究显示，表面肌电图的检测结果与偏瘫患者FMA 评分之间也具有高度相关性，可较好地体现患者的ADL及平衡能力[13]。

本研究结果显示，两组患者训练4 周后MBI、FMA和BBS 评分较训练前均显著提高（P＜0.05），训练后实验组的MBI、FMA 和BBS 评分均显著高于对照组（P＜0.05），说明四肢联动辅助训练可以改善脑卒中偏瘫患者的ADL、运动及平衡功能。四肢联动训练功能特点：①四肢联动训练促进四肢共同运动，健侧和患侧同时进行训练，双侧康复训练效果要比单纯对偏瘫侧肢体进行训练的效果更好。患肢肌力达到3 级行主动运动，健侧配合患侧，四肢肌肉既能主动训练又能被动训练，减轻肌萎缩，维持肌肉的规律性活动，提高患者的运动功能[14]；②更早让患者进入到运动活跃的阶段，可加快本体感觉的恢复，提高患者平衡功能，增强核心肌肉力量[15]；患者双脚置于四肢联动踏板上，足底皮肤的触、压觉和踝关节的本体感觉输入，外周感觉信息的传入可改善脑卒中偏瘫患者下肢肌肉痉挛，减少肌肉萎缩，改善患侧膝、踝关节活动度，增强膝、踝关节的控制和稳定性，从而改善运动功能[16]；③协调性训练能增强患者躯干的稳定性，增加腰背部肌肉力量，从而使患者能逐步完成转移训练和坐平衡训练，很大程度上提高了患者的ADL能力，增强患者的康复毅力及信心，促进其反应能力、协调能力及平衡能力的进一步提升[17]。④躯干在进行旋转训练的同时，头部也进行旋转，前庭的信息得到特别强化，相比单纯的常规康复训练，其改善患者平衡能力的效果更好；其次，躯干在进行旋转训练时，姿势更接近日常生活活动，躯干旋转运动牵伸了躯干的失用肌群，提高了躯干肌肉的活性，改善了躯干对线，抑制了异常模式的发生。

从本研究结果可以看出，实验组患者训练后踝背屈时胫前肌、踝跖屈时腓肠肌、伸膝时股直肌iEMG 较训练前以及对照组训练后均有显著提高（P＜0.05），可能原因如下：①患者做四肢联动训练时，可以刺激肢体产生相应的功能性动作，如下肢的蹬踏动作。下肢伸肌（股直肌，尤其是腓肠肌）常规训练时，尤其当患者下肢负重步行时，下肢的伸肌痉挛模式往往会加重伸肌的痉挛，从而抵抗屈肌收缩引起的踝背伸动作及屈膝动作。常规训练时，为避免引起痉挛而较少训练伸肌，而四肢联动训练使患者上肢能够伸，下肢能蹬踏，模拟步行姿态，且患者坐姿时下肢不完全负重，可有效减轻痉挛；在相同训练条件下，实验组患者的下肢伸肌得到了更加充分和有效的锻炼，力量增长显著；②在患侧腿做屈膝时努力做踝背屈动作，诱发胫前肌的自主收缩，纠正足下垂，增强下肢肌力，尤其是胫前肌力量，同时增大髋、膝和踝关节活动度。

CR 反映的是拮抗肌在主动肌收缩过程中所占比例的多少，sEMG 是检测CR 较理想的办法。本研究结果表明，实验组患者训练后的踝背屈协同收缩率较训练前以及对照组训练后均有明显下降，伸膝协同收缩率较训练前以及对照组训练后也有明显下降。在四肢联动康复训练过程中，患者要时刻努力控制身体姿势、保持平衡，下肢做类似骑车动作；患者努力做蹬踏及踝背屈动作，这就需要主动肌与拮抗肌间的不断调节与配合，经过反复配合，拮抗肌的收缩得到抑制，患者用力更加协调，协同收缩率降低，提高了动作效率。增强下肢主动肌群的收缩功能，提高肌群协同收缩的控制能力是脑卒中患者下肢康复的主要目标之一[18]。目前国内外文献显示，关于四肢联动训练对患者运动功能、平衡功能、步行能力，以及躯干控制能力等的研究较多，多采用评估表格的形式。本研究增加表面肌电进行检测，定量观测表面肌电指标的变化，更加准确地观察了下肢肌肉的活动状态与屈伸肌动作的协调性。

4 总结

综上所述，对于脑卒中偏瘫患者，在常规康复训练的基础上辅助四肢联动训练，可以改善患者的运动功能和平衡功能，改善伸膝及踝背屈动作控制力与协调性。本研究从神经肌肉激活和协同性变化角度发现四肢联动训练对脑卒中偏瘫恢复期患者下肢康复有显著疗效，可作为常规训练的良好补充方式，是脑卒中综合强化康复治疗的组成部分。