肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练对脑卒中后患者下肢运动功能及步态的影响研究

张锦为 张其明 单莎瑞 温加浩 杨杏萍 胡天来

基金项目：2024年度广东省医学科研基金项目（编号：B2024222）；广东省体育局2021—2022年度科研项目（编号：GDSS2022N073）；广东药科大学2023年度本科教学质量与教学改革工程项目（编号：202333）

作者简介：张锦为，大学本科，技师，研究方向：神经与运动损伤康复。

通信作者：张其明，硕士研究生，主管技师，研究方向：神经与运动损伤康复。E-mail：sudarain@126.com

【摘要】目的 观察肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练对脑卒中后患者下肢运动功能及步态的影响，为临床治疗提供参考。方法 选取2020年6月至2023年9月广东药科大学附属第一医院收治的62例脑卒中后患者为研究对象，以随机数字表法分为对照组（接受常规康复治疗，31例）和联合组（接受常规康复治疗、肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练，31例）。比较两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号值、Fugl-Meyer下肢运动功能量表（FMA-L）评分、三维步态分析参数。结果 治疗后，两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号值均增加，且联合组均大于对照组（均P<0.05）。治疗后，两组患者FMA-L评分均升高，且联合组高于对照组（均P<0.05）。治疗后，两组患者步速均加快，且联合组快于对照组；两组患者步长偏差均减小，且联合组小于对照组；两组患者支撑相百分比均升高，且联合组高于对照组；双支撑相百分比均降低，且联合组低于对照组（均P<0.05）。结论 在常规康复治疗基础上采用肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练能有效提高脑卒中后患者患侧下肢肌电信号，提升下肢运动功能，改善三维步态参数，值得临床应用。

【关键词】肌电生物反馈；虚拟情景互动；脑卒中；下肢运动功能；步态

【中图分类号】R658.3 【文献标识码】A 【文章编号】2096-2665.2024.08.00.04

DOI：10.3969/j.issn.2096-2665.2024.08.002

近年来，随着医疗技术发展，脑卒中患者病死率有所降低，但患者致残率仍较高[1]。脑卒中高发于老年人，随着人口老龄化等问题日益加剧，脑卒中发病率也显著增高，患者后遗症中以运动功能受限最为多见[2]。脑卒中后下肢运动功能受限，将严重影响患者的行走能力，并导致异常步态，不利于患者日常生活自理能力的恢复。尽管临床康复训练手段较多，但仍缺乏特异有效的训练方法及科学定量的评估手段。肌电生物反馈疗法是一种非侵入性治疗手段，通过反馈患者的肌电信号并利用其指导患者完成下肢肌肉的收缩与放松动作，提高下肢力量并改善步态[3]。虚拟情景互动训练系统是一种利用计算机系统为患者提供多种形态逼真的虚拟现实情景以代替真实环境进行靶向性运动康复训练的方法[4]。三维步态分析系统能够客观地评估患者治疗前后的步态参数，并发现存在的主要问题，制订个体化训练方案。基于此，本研究观察肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练对脑卒中后患者下肢运动功能及步态的影响，以期为临床提供治疗思路，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2020年6月至2023年9月广东药科大学附属第一医院收治的62例脑卒中后患者为研究对象，以随机数字表法分为对照组和联合组，各31例。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），组间具有可比性，见表1。本研究经广东药科大学附属第一医院医学伦理委员会批准，患者及家属均对本研究知情同意并签署知情同意书。纳入标准：⑴符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》[5]中脑卒中的诊断标准，且经CT或MRI检查确诊；⑵首次发病；⑶病程≤6个月；⑷单侧偏瘫，可自行或监护下步行距离≥12 m。排除标准：⑴病情不稳定者；⑵存在心、肝、肾、肺等重要脏器疾病者；⑶存在下肢皮肤破溃或感染者；⑷存在严重认知功能障碍，无法配合康复治疗者。

1.2 治疗方法 对照组患者接受常规康复治疗，⑴物理因子治疗：对偏瘫下肢股四头肌及小腿前肌肌群行神经肌肉电刺激或中频脉冲电刺激等，强度以患者可耐受为度，20 min/次、1次/d。⑵针灸治疗：取患者患侧下肢常用穴位，如风市、犊鼻、足三里、委中、承山、三阴交、太冲、太溪等行针刺、电针及艾灸治疗， 40 min/次、1次/d。⑶运动疗法：包括关节松动训练、患肢的肌耐力训练、垫上垫下转移训练、站立平衡训练、单腿负重训练及步行训练等， 60 min/次、1次/d。⑷作业疗法：①下肢任务导向性训练：患者保持站立位，向地面设置的目标点进行跨步训练及在不同台阶高度进行上下台阶运动；②日常生活能力训练：包括刷牙洗漱、穿脱衣服、进食和如厕等功能训练。两项训练均45 min/次、1次/d。

联合组患者在对照组基础上采用肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练：⑴肌电生物反馈训练：治疗前，需向患者阐明仪器的作用及动作要领。采用多功能生物反馈诊疗系统（广州市三甲医疗信息产业有限公司，型号：WOND3000F2）分别测得患者患侧股四头肌、胫骨前肌的最大肌电信号值，以此信号值的80%为初始阈值，嘱患者根据系统提示完成“努力-刺激-维持-休息”的循环模式。分别对患者患侧股四头肌、胫骨前肌进行治疗，系统参数：调至PBF模式，脉宽200 μs，频率50 Hz，选取刺激时间8 s、维持时间5 s及休息8 s模式，刺激强度（0～40 mA）根据患者耐受情况而定；侧股四头肌、胫骨前肌各20 min /次、1次/d。⑵虚拟情景互动训练：利用多关节等速训练与测试系统（广州市章和智能科技有限责任公司，型号：BioMaster）设定日常生活场景，使患者在虚拟情景中进行步行训练15 min，中间休息5 min，20 min/次、1次/d。

两组患者均由工作经验3年以上的治疗师进行治疗， 5次/周，连续治疗4周后观察并评估两组患者恢复情况。

1.3 观察指标 ⑴患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号。于治疗前及治疗后，采用多功能生物反馈诊疗系统记录两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌最大收缩时产生的肌电信号[6]。肌电信号值反映肌肉收缩的能力，数值越大提示患者患侧下肢股四头肌及胫骨前肌的收缩力越强，对肌肉和动作姿势的控制力越好。⑵Fugl-Meyer下肢运动功能量表（FMA-L）[7]评分。于治疗前及治疗后，采用FMA-L评分评估患者患侧下肢运动功能，包括7大评估项目，共分为17个小项，每项0～2分（不能完成为0分，部分完成为1分，独立完成则为2分），满分34分，分值越高提示患者患侧下肢的运动功能恢复越好。⑶三维步态分析参数[8]。于治疗前及治疗后，采用多关节等速训练与测试系统（广州市章和智能科技有限责任公司，型号：GaitWatch）对患者进行步态分析，包括步速、步长偏差、支撑相百分比、双支撑相百分比。其中，步速衡量患者步行能力，步速越快提示患者步行能力越强；步长偏差反映患者步行时的对称性，偏差越小提示患者步行对称性越好；支撑相百分比反映患者重心转移能力，支撑相百分比越高提示患者重心转移能力越强；双支撑相百分比反映患者的平衡能力，双支撑相百分比越低提示患者平衡能力越好。

1.4 统计学分析 使用SPSS 26.0统计学软件进行数据分析，计量资料以（x）表示，采用t检验；计数资料以[例（%）]表示，采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者患侧股四头肌、胫骨前肌肌电信号值比较 治疗前，两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号值比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）；治疗后，两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号值均增加，且联合组均大于对照组，差异均有统计学意义（均P<0.05），见表2。

2.2 两组患者FMA-L评分比较 治疗前，两组患者FMA-L评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）；治疗后，两组患者FMA-L评分均升高，且联合组高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

2.3 两组患者三维步态分析参数比较 治疗前，两组患者步速、步长偏差、支撑相百分比、双支撑相百分比比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）。治疗后，两组患者步速均加快，且联合组快于对照组；两组患者步长偏差均减小，且联合组小于对照组；两组患者支撑相百分比均升高，且联合组高于对照组；两组患者双支撑相百分比均降低，且联合组低于对照组，差异均有统计学意义（均P<0.05），见表4。

3 讨论

脑卒中主要分为缺血性脑卒中和出血性脑卒中，缺血性脑卒中是因脑部供血血管内壁发生血栓或心脏瓣膜发生附壁血栓脱落后引起血液循环不畅、脑动脉血管栓塞、流通动力不足，导致大脑缺氧缺血而神经功能受损、出血性脑卒中则是因各种原因引起脑血管破裂出血，造成脑部组织受损。因大脑皮质功能区受损，调控机制失控，脑卒中后患者的躯体运动中枢失常，导致患侧下肢出现运动功能障碍及步态异常，多表现为下肢肌力不足，包括股四头肌屈髋伸膝能力下降、胫骨前肌踝背屈功能减弱、步行时各肌群间协同功能紊乱、平衡功能受限及步态模式异常等。若不能科学训练、及时纠正和评估，则可能会强化患者的异常运动模式，出现代偿式步态，从而提高下肢运动功能恢复的困难指数，导致永久性异常运动模式和步态。

肌电生物反馈通过收集患者的肌电信号并转化为触发的电刺激进行感觉反馈，帮助患者提高肌肉主动控制及运动再学习的能力，有助于协调步行时主动肌和拮抗肌的平衡，克服脑卒中偏瘫后肢体出现的异常运动模式，加快肢体随意运动的恢复。有研究表明，通过表面肌电图测得肌肉随意收缩时的积分肌电（iEMG）与肌力呈正相关[9]，肌电生物反馈能有效改善患侧肌肉的肌电信号，提高肌肉收缩能力[10]。王庆娟等[11]等研究结果显示，肌电生物反馈疗法可有效增加患侧下肢的负荷能量，改善下肢运动功能并纠正异常步态，与本研究结果一致。

本研究结果显示，治疗后，两组患者患侧股四头肌及胫骨前肌肌电信号值均增加，且联合组均大于对照组。分析原因为，肌电生物反馈通过“努力收缩-刺激-维持-休息”的循环反馈模式，不断提高股四头肌和胫骨前肌的刺激阈值，强化患者的主动学习和控制肌肉收缩的能力，反馈至受损的大脑皮层后可激活潜在性突触重建神经环路[6]；同时可提升运动控制能力，增强屈髋、伸膝及踝背屈能力，维持髋、膝、踝关节的稳定性[12]。此外，虚拟情景互动训练系统是一套通过设定日常生活虚拟情景，让患者沉浸式体验并完成步行训练方案，结束后能反馈训练数据的训练系统。治疗师可根据患者治疗前的三维步态分析报告和虚拟情景互动训练情况，及时调整训练计划和运动处方，提高训练方案的个体化和针对性，增加训练的交互性和构想性，提高患者的主动参与度和积极性。本研究结果还显示，治疗后，两组患者FMA-L评分均升高，且联合组高于对照组；两组患者步速均加快，且联合组快于对照组；两组患者步长偏差均减小，且联合组小于对照组；两组患者支撑相百分比均升高，且联合组高于对照组；两组患者双支撑相百分比均降低，且联合组低于对照组，这一结果与肖湘等[13]利用虚拟现实同步减重训练改善脑卒中患者的下肢运动功能和步态的研究结果一致。这说明虚拟情景互动训练系统有助于把虚拟情景的信息反馈给大脑，并通过大脑整合将感受信息输出至偏瘫肢体，形成信息输入与输出的“闭环”模式[4]。分析原因为，肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练强化机体对肌电生物刺激和虚拟情景感受的输入与输出，既增强肢体力量，又训练中枢神经，从而有效提高患者的重心转移和平衡能力、改善步行时的对称性、提升步行能力，建立新的、正确的运动模式。

综上所述，在常规康复治疗基础上采用肌电生物反馈联合虚拟情景互动训练能有效提高脑卒中后患者患侧下肢肌电信号，提升下肢运动功能，改善三维步态参数，值得临床应用。

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