功能性电刺激下踏车训练对亚急性期脑卒中患者运动功能和心肺适能的效果

徐泉 ，马迪，潘钰，李颜杝，杨绯，杨晓辉，季林红

1.清华大学附属北京清华长庚医院康复医学科，清华大学临床医学院，北京市 102218；2.清华大学机械工程系，摩擦学国家重点实验室智能生物机械分室，北京市100084

我国是全球脑卒中高发国家之一，脑卒中发病率逐年上升，发病年龄趋于年轻化；近年来脑卒中死亡率明显下降，但致残率超过70%[1]。脑卒中后常出现以偏瘫为主的运动功能障碍，主要包括肌力和关节活动度下降、姿势控制不能等，日常生活能力受限，严重影响患者生活质量[2]。脑卒中后运动功能障碍导致活动减少，可能引起有氧代谢能力下降，心肺适能减弱，危险因素进一步增加[3‑5]。

功能性电刺激(functional electrical stimulation,FES)利用个性化设计的电刺激，作用于支配靶肌肉的神经组织，促进肌肉收缩，促进功能恢复。FES 康复踏车将FES 和主被动踏车训练相结合。我们前期研究发现，四肢联动康复踏车训练可以提高脑卒中患者心肺适能，增强运动耐力[3]。本研究探索FES 康复踏车对脑卒中亚急性期患者运动功能、心肺适能及日常生活能力的效果，并与四肢联动康复踏车进行比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年1月至2019年4月住院脑卒中患者69例，诊断标准符合全国第四届脑血管疾病学术会议脑梗死或脑出血标准[6]，分为对照组和实验组。

纳入标准：①首次发病的脑梗死或脑出血；②年龄18～80 岁；③病程2 周～3 个月；④配合康复治疗；⑤签订知情同意书。

排除标准：①伴严重心、肾功能不全；②并发失语；③并发认知功能障碍；④并发精神症状；⑤装有心脏起搏器；⑥在电刺激部位有金属内固定；⑦肌张力障碍导致严重痉挛；⑧重度骨性关节炎、重度骨质疏松。

对照组3 例患者中途出院，2 例病情变化；实验组3 例中途出院，1 例病情变化。最终60 例患者完成研究，对照组和实验组各30例。两组性别、年龄、体质量指数、病程、卒中类型等均无显著性差异(P＞0.05)，高血压、糖尿病、冠心病等并发症无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

本研究经北京清华长庚医院医学伦理委员会审查批准。

1.2 方法

两组根据康复评定结果行常规康复，主要包括躯干肌肌力训练，患侧肢体肌力和诱发分离运动训练，坐位和立位平衡训练，患侧肢体负重训练，重心转移训练，步行训练等。

实验组增加FES 康复踏车训练。FES 靶肌肉为患侧下肢腘绳肌和胫前肌，患侧上肢肱三头肌和伸腕肌，电极置于各肌肌腹，选择FES 康复踏车模式，刺激频率10～100 Hz，根据患者耐受阈选择电刺激强度。对照组增加四肢联动康复踏车训练。两组运动时保持40%～60%峰值摄氧量(peak oxygen uptake,VO2peak)[7]时对应的心率水平。每天30 min，每周5 d，共4周。

患者于康复踏车训练前行心肺运动试验，测试全程心电监护。患者坐位，接面罩、呼出气采集管、心电监护仪，放松2 min 后运动，至患者最大耐受量。分析仪检测呼出气采集管的气体，测定VO2peak。实时监测心电图和经皮血氧饱和度，每3 分钟测血压1 次。出现以下情况之一时，终止测试：①心电图ST 段压低＞2 mm 或抬高≥1 mm；②频发室性心动过速、室性早搏、房性纤维颤动、房性心动过速等；③收缩压＞220 mmHg或舒张压＞90 mmHg。

表1 两组一般情况比较

康复踏车训练时用脉搏血氧仪监测心率，间断监测血压，维持患者心率在40%～60% VO2peak时对应的心率水平；训练中如收缩压＞220 mmHg 或舒张压＞90 mmHg，暂停训练。

1.3 评定方法

治疗前和治疗4 周后，由对分组情况不知情的康复医师进行评估，内容包括简式Fugl‑Meyer评定量表(Fugl‑Meyer Assessment,FMA)[8]、改 良Barthel 指 数(modified Barthel Index,MBI)[9]和VO2peak。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0 统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布且方差齐性，用()表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验。计数资料采用χ2检验。双侧检验，显著性水平α=0.05。

2 结果

治疗前，两组FMA 和MBI 评分、VO2peak均无显著性差异(P ＞0.05)；治疗后，两组FMA和MBI评分、VO2peak均较治疗前显著提高(P ＜0.001)，实验组FMA评分和VO2peak明显高于对照组(P＜0.01)。见表2～表4。

3 讨论

本研究显示，进行4 周FES 康复踏车和四肢联动康复踏车训练均有助于脑卒中亚急性期肢体运动功能和日常生活能力改善，与前期研究结果一致[3]，而FES 康复踏车更有助于运动功能和心肺适能改善。这可能是由于脑卒中亚急性期患者因肌力耐力不足、运动模式异常等原因，只能进行被动或助动踏车训练，缺乏主动参与；而FES 康复踏车能在患者踏车运动过程中，通过电刺激激活感觉运动系统，提高靶肌肉肌力，改善运动功能。

本研究采用的康复踏车训练均属于有氧运动。临床研究中，脑卒中后坚持中等强度有氧运动有利于提高有氧运动能力和运动耐力[9]。Tang 等[10]发现，脑卒中亚急性期患者进行4～5 周有氧运动训练是安全的，有助于有氧运动能力和步行能力提高。Da Campo等[11]发现，脑卒中患者有氧运动4 周后，心肺适能明显提高。本研究结合患者住院周期及康复治疗方案，设定训练时间为4周。

FES 可以诱发肌肉运动，模拟正常自主运动，促进患者接近正常运动模式，加强主动运动。FES 不仅可以诱发肌肉收缩，还可以调节脑源性神经营养因子，促进神经突触侧支发芽和新突触生成，从而促进脑神经重塑[12‑16]。将FES 应用于脑卒中患者患侧上肢推拉和下肢蹬踏动作的相应肌肉，可使患者充分参与踏车训练，提高训练效率[17‑19]。FES 能有效提高脑卒中患者瘫痪侧肢体肌力[20]。

表2 两组治疗前后FMA评分比较

表3 两组治疗前后MBI评分比较

表4 两组治疗前后VO2peak比较〔ml/(kg·min)〕

FES 康复踏车可以改善亚急性和慢性脑卒中患者的肌力[21]、肌张力[22]、步行功能[23]和运动协调[24]等。脑卒中后，心肺储备明显下降，早期运动降低，心肺功能下降[25]；脑卒中偏瘫患者参与有氧运动也较正常人下降，心肺功能进一步下降，形成恶性循环。心肺功能下降会增加脑卒中患者再发风险和并发心血管疾病风险[3,26]。Aaron 等[27]的研究显示，FES 踏车训练8周后，慢性脑卒中患者VO2peak提高12%，步行速度和平衡等运动功能也有显著改善，但该研究未设对照组。Janssen 等[18]的随机对照双盲研究显示，FES 踏车训练6 周可提高慢性脑卒中患者心肺功能，但与单纯踏车训练无显著性差异。也有研究发现[28]，FES 踏车训练可以改善瘫痪患者的运动心率水平和运动输出功率，有助于预防脑卒中复发。FES 与脑机交互技术结合，对脑卒中患者进行康复训练有一定实用前景[29]。脑机交互技术联合常规康复治疗能够提高脑卒中患者运动功能，改善患者日常生活活动能力[30]。

本研究显示，脑卒中患者亚急性期应用FES 康复踏车后，运动功能和心肺功能有进一步改善，优于四肢联动康复踏车。

本研究样本量较小，治疗结束后随访时间不足。后期将在适当增加样本量的基础上，进一步进行长期随访研究。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。