不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响.pdf

不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响易江，李文茂，关宁，张添奇，张枫悦，刘威，段晓琴（吉林大学第二医院康复医学科 吉林 长春 130041）摘 要 目的：观察两种平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响。方法：选取脑卒中患者 63 例，采用随机数字表法将其随机分为对照组和观察组，其中对照组31例，观察组32例。对照组在常规康复治疗的基础上，接受姿势矫正镜下的平衡训练；观察组患者在常规康复治疗的基础上，接受平衡训练仪下的平衡训练。两组患者的平衡训练时间均为4周。于治疗前和治疗4周后采用部分静态平衡仪测试参数（轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、Berg 平衡量表（BergBalanceScale，BBS）、10m 最大步行速度（MaximumWalkingSpeed，MWS）和计时起立-行走测试（TimedUpandGoTest，TUGT），分别评估患者的静态平衡能力、步行速度和移动能力。结果：治疗 4 周后，行组内比较，两组患者的部分静态平衡仪测试参数、BBS、MWS 和 TUGT 结果较治疗前均显著改善，差异有统计学意义（P0.05）；组间比较，两组患者的部分静态平衡仪测试参数、BBS 和 MWS 相比，差异有统计学意义（P0.05）。结论：与姿势矫正镜下进行平衡训练相比，采用平衡训练仪能够有效改善脑卒中患者的静态平衡下压力中心（CenterofPressure，COP）的轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，能提高患者的平衡能力和步行速度，加速患者下肢运动功能的恢复。关键词 平衡训练；脑卒中；下肢；运动功能中图分类号 R496 文献标识码 A 文章编号2096-7721（2023）06-0517-08Effects of different balance training strategies on recovery of lower limb motor function in stroke patientsYIJiang,LIWenmao,GUANNing,ZHANGTianqi,ZHANGFengyue,LIUWei,DUANXiaoqin(DepartmentofRehabilitationMedicine,theSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130041,China)Abstract Objective:Toobservetheeffectoftwodifferentbalancetrainingstrategiesonrecoveryoflowerlimbmotorfunctioninstrokepatients.Methods:63strokepatientswithhemiplegiainourhospitalwereselectedandrandomlydivided收稿日期：2022-03-11 录用日期：2023-02-07ReceivedDate:2022-03-11 AcceptedDate:2023-02-07基金项目：吉林省自然科学基金学科布局项目（202512JC010472429）；吉林大学白求恩计划项目（2020B41）FoundationItem:DisciplinaryLayoutProjectoftheNaturalScienceFoundationofJilinProvince(202512JC010472429);JilinUniversityBethuneProject(2020B41)通讯作者：段晓琴，Email：CorrespondingAuthor:DUANXiaoqin,Email:引用格式：易江，李文茂，关宁，等.不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响 J.机器人外科学杂志（中英文），2023，4（6）：517-524.Citation:YIJ,LIWM,GUANN,etal.EffectsofdifferentbalancetrainingstrategiesonrecoveryoflowerlimbmotorfunctioninstrokepatientsJ.ChineseJournalofRoboticSurgery,2023,4(6):517-524.CJRS机器人外科学杂志Chinese Journal of Robotic SurgeryVol.4No.6Dec.2023DOI:10.12180/j.issn.2096-7721.2023.06.004论著Article论著Article 518脑卒中是一种严重脑血管疾病，近年来在青壮年人群（1850 岁）中的发病率显著增加1。目前，脑卒中已成为世界范围内致死第 2 大原因、致残第 3 大原因，2019 年的新发病例已超过 1400 万2。在中国，每年有超过 200 万的脑卒中新发病例，其致残率在所有疾病中最高3。脑卒中后约有 75%的患者会遗留不同程度的功能障碍，如运动功能障碍、感觉功能障碍、言语或交流障碍、认知功能障碍和心理障碍等。其中平衡功能障碍是重要的运动功能障碍，它会影响脑卒中患者坐位和站立的姿势稳定性、步行能力、日常生活活动能力（ActivitiesofDailyLiving，ADLs）和生活质量4-6。平衡是指身体所处的一种姿势状态，是在运动或受到外力作用时自动调整并维持姿势的一种能力7。人体的平衡可分为静态平衡和动态平衡，而动态平衡又包括自动态平衡和他动态平衡。在人的站立、行走、取物等活动中，都需要以平衡作为基础，而无论是静止还是运动的状态下，正常人平时很难觉察到维持平衡所涉及的复杂过程。这复杂的调节过程取决于多种感觉输入的处理分析、运动控制功能，以及与周围环境间的相互作用。因此，应多样性、个体化地分析影响脑卒中患者平衡功能的相关因素，包括神经功能损伤程度、运动功能、感觉功能、姿势控制策略、认知功能等8-9。针对平衡功能的训练多种多样，涉及的内容包括本体感觉系统、视觉系统、前庭系统、中枢神经系统、骨骼肌协同运动、认知系统等多个系统，并取得了一定的临床效果10-11。本研究旨在观察两种基于视觉的平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响，以期进一步探讨脑卒中患者的训练效果。1 资料与方法1.1 一般资料选取2021年3月2021年12月在吉林大学第二医院康复医学科住院或门诊进行康复治疗的脑卒中偏瘫患者 63 例，所有患者均符合中华医学会第四届脑血管病学术会议通过的标准12，并通过 CT 及 MRI 确诊。纳入标准：病灶位于一侧大脑半球，病程 25 分；偏瘫侧下肢运动功能 Brunnstrom 分期期；站intocontrolgroupandstudygroup,including31patientsinthecontrolgroupand32patientsintheobservationgroup.Thecontrolgroupwasgivenbalancetrainingunderposturalmirrorandroutinerehabilitationtreatment,andtheobservationgroupweregivenbalancetrainingunderthebalancetraininginstrumentandroutinerehabilitationtreatment.Allpatientsweretrainedfor4weeks.Usingpartofthestaticbalancetestparameters(includingtotalpathlength,pathareaandvelocitydiagram),BergBalanceScale(BBS),10-meterMaximumWalkingSpeed(MWS)andTimedUp&GoTest(TUGT)toevaluatestaticbalanceability,balancefunction,walkingspeedandmobilityofpatientsrespectivelybeforeand4weeksaftertreatment.Result:After4weeksoftreatment,theresultsofstaticbalancetest,BBS,MWSandTUGTinthetwogroupsweresignificantlyimprovedcomparedwiththosebeforetreatment(P0.05).Staticbalancetest,BBSandMWSresultsbetweenthetwogroupsshowedstatisticallysignificantdifferences(P0.05).Conclusion:Comparedwiththebalancetrainingunderposturalmirror,thebalancetrainingwithbalanceinstrumentcouldeffectivelyimprovethetotalpathlength,pathareaandvelocitydiagramonthespeedofcenterofpressure(COP)ofstrokepatients,aswellasimprovethebalanceabilityandwalkingspeedofpatientsandacceleratetheirrecoveryoflowerlimbmotorfunction.Key words Balancetraining;Stroke;Lowerlimb;Motorfunction519易江等：不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响立平衡级；能监护下步行或独立步行；能配合治疗且愿意签署知情同意书者。排除标准：病情不稳定，出现病情加重者；出现脑卒中复发者；合并其他重要脏器功能不全或下肢肌肉骨骼系统疾病等限制康复功能训练者；有明显认知功能障碍、语言障碍、视觉障碍或前庭功能障碍者。采用随机数字表法将入选患者分为对照组和观察组，其中对照组 31 例，观察组 32 例。两组患者的一般临床资料经统计学分析比较，组间差异均无统计学意义（P0.05），具有可比性（见表 1）。本研究经吉林大学第二医院伦理委员会审批（2020181）。1.2 治疗方法两组患者均接受常规的康复治疗训练，包括物理因子治疗、针灸、OT 治疗，下肢 MOTOmed训练，常规的运动功能如神经促通技术、核心稳定训练和步行训练等，治疗 120min/次，1 次/d，每周 6d，共 4 周。对照组在常规康复治疗的基础上，接受姿势矫正镜下的平衡训练。训练由治疗师指导，通过姿势矫正镜的视觉反馈，在保障良好姿势对位对线的情况下，进行前、后、左、右、左前、左后、右前、右后 8 个方向的平衡训练。根据每个患者评估的具体情况调整在薄弱方向的维持时间，提高平衡能力，训练20min/次，1次/d，每周 6d，共 4 周。观察组在常规康复治疗的基础上，接受静态平衡仪（国产 PC708 平衡测试训练系统）的平衡训练。训练由同一治疗师指导，具体训练方法是：患者按个人“脚码”站立在静态平衡仪的相应位置上，患者通过显示器观察自己压力中心（CenterofPressure，COP）位置的变化，训练患者 8 个方向的平衡训练。根据每个患者评估的具体情况进行横向姿势训练、纵向姿势训练、导向目标治疗和游戏训练 4 种训练，训练 20min/次，1 次/d，每周 6d，共 4 周。1.3 评定方法分别在治疗前和治疗 4 周后，由同一名经验丰富的物理治疗师对所有患者采用盲法进行疗效评定。评定的指标有静态平衡仪测试、Berg平衡量表、10m 最大步行速度和计时起立行走测试。1.3.1 静态平衡训练仪测试采用国产 PC708 平衡测试训练系统进行测试。患者按个人“脚码”站立在静态平衡仪相应位置上，选用“面向前，睁眼”测试，测试时间为默认的 51.2s。采集指标有轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，其中轨迹总长度反映的是测试过程中患者重心移动轨迹的总长度，轨迹面积图是患者重心移动轨迹所形成的区域（90%）面积，而速度图则是测试时间内的平均运动速度。表 1 两组患者一般资料比较Table1 Generaldataofthetwogroupsofpatients组别例数性别年龄（岁）脑卒中类型平均病程（周）偏瘫位置男女脑出血脑梗死左侧右侧对照组31191255.4114.828238.194.961318观察组32191354.258.499238.125.211517t 值-0.1530.386-0.2040.0530.389p 值0.8790.7010.8390.9580.699论著Article 520表 2 两组患者治疗前与治疗 4 周后静态平衡评定结果比较Table2 Staticbalancetestingresultsofthetwogroupsofpatientsbeforetreatmentand4weeksaftertreatment组别例数轨迹总长度轨迹面积图速度图治疗前治疗后治疗前治疗后治疗前治疗后对照组311542.90833.031280.71603.06a1662.321192.151495.06838.27a3.071.582.590.85a观察组321626.561136.97988.47375.98a1601.221230.041077.19786.07a3.192.202.170.73at值-0.3322.3160.2002.042-0.2532.077P值0.7410.0240.8420.0460.8010.042注：与治疗前行组内比较，aP0.051.3.2 Berg 平衡量表采用 Berg 平衡量表（BergBalanceScale，BBS）评定患者的平衡能力13，共包含 14 项与平衡相关的动作项目，根据患者完成的质量评分，每项 04 分，共 56 分，总分越高，提示平衡功能越好。1.3.3 10m 最大步行速度10m 最 大 步 行 速 度（MaximumWalkingSpeed，MWS）测试是患者在独立或手杖辅助下走完 10m 长的步行通道，测量 3 次，取最快的一次数值14。整个测试过程需要 1 名治疗师陪同以保证安全，但不可有肢体接触。所花时间越短，测算得出的速度越快。1.3.4 计时起立行走测试采用计时起立行走测试（TimedUpandGoTest，TUGT）评估患者的功能性移动能力15-17。记录患者从高约 45cm 的有带扶手的椅子上独立站起，向前步行 3m，转身返回到座椅一直到再次坐下所需的时间，共测试 3 次，两次间休息12min，取平均值。完成时间越短，表示患者的移动能力越好。1.4 统计学方法所有数据均采用 SPSS26.0 统计学软件进行分析。计量资料采用均数 标准差（xs）表示，组间比较采用独立样本 t 检验，组内比较采用配对样本 t 检验，计数资料采用2检验，以 P0.05）；治疗 4周后两组轨迹总长度、轨迹面积图和速度图的结果明显提高（P0.05），且观察组明显高于对照组（P0.05）；治疗4周后两组 BBS 评分显著提高（P0.05），且观察组明显高于对照组（P0.05）；治疗 4 周后两组 MWS 的结果明显提高（P0.05），且观察组明显高于对照组（P0.05）；治疗 4 周后两组 TUGT 的结果明显提高（P0.05），见表 5。3 讨论本体感觉、前庭觉和视觉是与平衡调节密切相关的 3 种感觉18。正常的平衡控制需要由521易江等：不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响本体感觉、前庭觉和视觉等多因素整合传输至大脑而形成19。本体感觉不仅提供了有关肌肉和关节中产生力学效应的结构所处状态，还提供了人体所处空间位置和环境的状况；前庭觉主要负责提供头部相对于重力的位置以及头部线性加速度与成角加速度运动的信息；视觉主要提供人体与周围环境之间相对位置的信息，而且是从经验角度来理解这些信息11，20。有研究发现在稳定的支撑面上，本体感觉、前庭觉和视觉分别占70、20和1021-22。NardoneA等人23通过动态平衡仪的感觉统合测试，发现脑卒中患者的本体感觉、前庭觉和视觉的感觉得分相较正常人均有不同程度的降低，并且利用 3 大感觉信息调节平衡的能力均有不同程度的下降。脑卒中患者的平衡障碍与患者感觉运动成分不足和选择恰当的感觉输入信号能力降低密切相关24-25，在脑卒中存在感觉障碍的患者中，有11%85%的患者存在本体感觉功能障碍26。当本体感觉输入减退时，人体姿势控制的难度增加，身体维持平衡对视觉的依赖也会增加27。当身体位置或姿势发生变化时，中枢神经系统根据这 3 种感觉的输入，了解人体重心的准确位置和支持面的状况，迅速判断感觉系统所提供的信息实用性，从而选择准确的感觉输入，形成神经系统的中枢整合，进而下达运动指令，调节姿势控制，维持人体平衡。人体平衡测试系统是定量评定平衡能力的一种测试方法。静态平衡训练仪由测试和训练平台、电脑系统、支架 3 部分组成，测试和训练平台上有压力传感器，可以记录身体 COP 的位置变化，实时记录 COP 在受力平台上的投影和时间关系的曲线，是评估姿势功能的重要指标。COP 的各种变量中，COP 的速度在体现姿势控制系统的前馈机制中占主要作用；平均 COP 振幅的增加与姿势控制能力的提升成反比28。常用的参数有轨迹总长度、轨迹面积图、COP的速度图、X 轴和 Y 轴的活动等。在平衡的训练上，可以根据患者平衡功能测试的结果，有针对性地设计训练。患者站立在有压力传感器的平台上，利用视觉反馈，根据 COP 的位置，有控制地移动重心。此外，还可以训练患者躯干和下肢的负重，提高步行的稳定性，纠正错误的运动模式等29。视觉反馈训练在康复治疗中被广泛应用于改善坐位或站位的姿势控制，表 3 两组患者治疗前与治疗 4 周后 BBS 评分比较Table3 BBSresultsofthetwogroupsofpatientsbeforetreatmentand4weeksaftertreatment组别例数治疗前治疗后对照组3138.065.0441.654.78a观察组3238.224.5344.594.71at值-0.128-2.459P值0.8990.017注：与治疗前行组内比较，aP0.05表 4 两组患者治疗前与治疗4 周后 MWS 比较（m/min）Table4 MWSresultsofthetwogroupsofpatientsbeforetreatmentand4weeksaftertreatment（m/min）组别例数治疗前治疗后对照组3124.406.5232.475.76a观察组3225.627.1844.597.12at值-0.7042.189P值0.4840.032注：与治疗前行组内比较，aP0.05表5 两组患者治疗前与治疗4周后TUGT时间比较（s）Table5 TUGTresultsofthetwogroupsofpatientsbeforetreatmentand4weeksaftertreatment（s）组别例数治疗前治疗后对照组3124.448.8316.635.94a观察组3225.069.2419.847.66at值-2.2750.335P值0.7850.068注：与治疗前行组内比较，aP0.05论著Article 522通过移动身体或躯干来转移重心30-31。在临床中，有大量实践证明了基于 COP 的视觉反馈训练的有效性32-34。本研究结果显示，在经过 4 周的平衡训练后，两组脑卒中静态平衡仪的测试结果（患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、BBS 评分、MWS 和 TUGT 的结果均较治疗前有改善，差异有统计学意义（P0.05），这表明对照组患者在姿势矫正镜下的平衡训练和观察组患者在静态平衡仪下的平衡训练均能提高脑卒中患者的姿势控制能力、平衡功能、最大步行速度和移动能力。观察组患者的静态平衡仪的测试结果（患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图）、BBS 评分、MWS 结果均优于对照组，差异有统计学意义（P0.05），表明平衡仪训练下的平衡训练较姿势矫正镜下的平衡训练可以更有效地提高脑卒中患者的姿势控制能力、平衡功能和最大步行速度，但在移动能力上，两者无明显差别。在康复 4 周后的结果中，观察组的设计是在常规训练的基础上增加了平衡训练，针对平衡训练仪的测试结果进行训练，在以 COP 的指标为评估参数中，能实时地根据评估结果进行视觉反馈下的 COP 的训练，比较精准化35；而对照组是基于姿势矫正镜下的平衡训练，视觉反馈的是整体姿势的位置，尤其是左右的姿势控制，重心转移的具体数值和稳定性方面没有实时的定量反馈，主要依赖于来自感觉的综合感知。因此，在观察组患者轨迹总长度、轨迹面积图和速度图的结果及 BBS 的评分上能有更好的结果。这与多个采用平衡评估训练对脑卒中患者平衡功能改善效果的研究结果一致29，36。MWS 反映的是最大的步行速度，而步行速度由步行周期和步长所决定，患者的平衡能力改善后，能缩短步行的周期，进而提高最大的步行速度。这与薛燕萍等人37对 20 例无前庭功能病变的患者进行平衡功能测试的结果相同。虽然在 TUGT 的时长上，观察组数值总体上高于对照组，但两者之间比较，差异无统计意义。测试时存在的问题如下：TUGT 通常用来评估功能性移动能力和动态平衡能力15，涉及坐站之间体位转换、来回的步行和转弯等多个过程，患者在测试期间可以使用手杖等辅助步行工具，对转身的方向也没有做要求。另外，患者可能只关注完成整个评估过程的时间，而并未注重姿势、平衡等，这可能会在一定程度上影响测试结果。综上所述，针对脑卒中患者，采用可以实时反馈的平衡训练仪相对于姿势矫正镜下的平衡训练，能有效改善脑卒中患者静态平衡下COP 的轨迹总长度、轨迹面积图和速度图，能提高患者的平衡能力和步行速度，加快脑卒中患者下肢运动功能的恢复，值得临床推广应用。但本研究只局限于基于视觉反馈下的两种静态平衡训练的比较，对动态平衡以及两者的联合作用未做深入研究。此外，本研究持续时间短，缺少长期疗效的追踪和随访，有待进一步的研究。参考文献1EkkerMS,BootEM,SinghalAB,etal.Epidemiology,aetiology,andmanagementofischaemicstrokeinyoungadultsJ.LancetNeurol,2018,17(9):790-801.2ValeryLF,MichaelB,NorrvingB,etal.WorldStrokeOrganization(WSO):GlobalStrokeFactSheet2022J.InternationalJournalofStroke,2022,17(1):18-29.3WUSM,WUB,LIUM,etal.StrokeinChina:advancesandchallengesinepidemiology,prevention,andmanagementJ.LancetNeurol,2019,18(4):394-405.4LordSE,McPhersonK,McNaughtonHK,etal.Communityambulationafterstroke:howimportantand523易江等：不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响obtainableisitandwhatmeasuresappearpredictive?J.ArchPhysMedRehabil,2004,85(2):234-239.5NadeauSE,WuSS,DobkinBH,etal.Effectsoftask-specificandimpairment-basedtrainingcomparedwithusualcareonfunctionalwalkingabilityafterinpatientstrokerehabilitation:LEAPSTrialJ.NeurorehabilNeuralRepair,2013,27(4):370-380.6Nichols-LarsenDS,ClarkPC,ZeringueA,etal.FactorsinfluencingstrokesurvivorsqualityoflifeduringsubacuterecoveryJ.Stroke,2005,36(7):1480-1484.7卓大宏.中国康复医学M.2版.北京:华夏出版社,2003:757-808.8deOliveiraCB,deMedeirosIR,FrotaNA,etal.Balancecontrolinhemipareticstrokepatients:maintoolsforevaluationJ.JRehabilResDev,2008,45(8):1215-1226.9VistamehrA,KautzSA,BowdenMG,etal.Correlationsbetweenmeasuresofdynamicbalanceinindividualswithpost-strokehemiparesisJ.JBiomech,2016,49(3):396-400.10 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语学科交叉是当今科技创新的源泉，是科技时代不可替代的研究范式。新医科、新工科建设的号角给医学和工学注入了无限活力，医工交叉为实现学科融合发展，建设医学新学科指明了新方向。我国医工融合发展潜力巨大，康复机器人系统联合新兴辅助技术，作为一种全新的治疗方法逐渐被应用到康复训练中，很好地满足了临床康复工作的需要。康复机器人系统凭借其可编程、自动化、康复训练强度高等优势，为患者提供专业而精准的康复治疗服务，可有效改善患者的运动功能，提高康复效率，减轻医患负担并最大限度地恢复患者日常生活能力、提高生活质量，值得临床推广。本刊作为国内第一本机器人外科学与智慧医学领域全学科学术期刊，我们倍感责任重大。为了推动机器人在中国康复医学领域的发展，本刊重点策划了两期“康复机器人专栏”，第一期由吉林大学第二医院康复医学科主任刘忠良教授担任专栏主编，通过康复机器人系统的研究现状与展望上肢康复机器人治疗脑卒中偏瘫患者上肢功能障碍的疗效下肢康复机器人训练对脑卒中偏瘫患者步行功能的影响以及不同平衡训练策略对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响四篇文章对康复机器人在临床中的应用做了详细阐述。下一期将重点阐述医工融合与康复机器人研发等方面的内容。编辑部诚盼康复机器人研发领域的专家学者拨冗赐稿，共同促进该学科在中国的高质量发展。