張海燕 吳方超 李建華 廖志平

1 杭州市大江東醫(yī)院（杭州311225） 2 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院（310000）

腦卒中具有高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率的特 點(diǎn)，我國(guó)每年新發(fā)卒中患者約200 萬人。隨著經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療水平的提高，腦卒中的死亡率已降至3%左右[1-2]，但致殘率仍居高不下。國(guó)內(nèi)流行病學(xué)顯示，卒中后約70%～80%的患者存在不同程度的肢體功能障礙[3]，且大部分患者上肢功能的恢復(fù)速度和預(yù)后均不及下肢[4]，嚴(yán)重影響了患者的日常生活和工作。

目前，針對(duì)腦卒中上肢功能障礙的訓(xùn)練方法較多，常規(guī)的有神經(jīng)生理學(xué)療法[5]、磨砂板訓(xùn)練[6]、鏡像療法[7]、作業(yè)療法[8]等，但多對(duì)患者的上肢殘存功能有一定要求，訓(xùn)練方式單一、枯燥，且較依賴于治療師人工輔助，因此存在患者主觀訓(xùn)練意愿低、訓(xùn)練強(qiáng)度難以客觀量化等問題。研究發(fā)現(xiàn)[9]，康復(fù)機(jī)器人可通過情景互動(dòng)或晉級(jí)式游戲模式提高患者的主動(dòng)性和參與度，并可采集訓(xùn)練數(shù)據(jù)、量化訓(xùn)練強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)大量重復(fù)，從而改善腦卒中患者的上肢功能。

近些年來，表面肌電圖（surface electromyography，sEMG）評(píng)估技術(shù)在康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其可客觀量化腦卒中患者的肌肉功能，為制定康復(fù)方案和評(píng)價(jià)療效提供參考[10]。但文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，將其用于評(píng)估康復(fù)機(jī)器人輔助訓(xùn)練后上肢功能變化特征的研究仍較少。因此，本研究增加表面肌電圖作為客觀評(píng)價(jià)手段，探討Fourier M2 上肢康復(fù)機(jī)器人對(duì)腦卒中患者上肢功能的影響，為上肢機(jī)器人在腦卒中領(lǐng)域的合理應(yīng)用提供電生理理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2018年1月1日至2018年12月31日收入浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科的腦卒中上肢功能障礙患者40例，按隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組和對(duì)照組，每組20例。兩組患者性別、卒中類型、偏癱側(cè)別、年齡、病程等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合全國(guó)第四屆腦血管病會(huì)議對(duì)腦卒中的診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]，經(jīng)頭顱CT 或MRI 等輔助檢查確診。（2）年齡＞18歲，伴上肢功能障礙，首次發(fā)病，病情穩(wěn)定。（3）病程≤3 個(gè)月，MMSE 測(cè)試評(píng)分20 分以上。（4）Brunnstrom 分期≥Ⅲ級(jí)。（5）Ashworth 分級(jí)＜1 級(jí)。（6）坐位平衡≥Ⅱ級(jí)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）病情不穩(wěn)定者，以及有新的梗塞或出血的患者。（2）有認(rèn)知及言語(yǔ)障礙影響交流者。（3）有肩關(guān)節(jié)半脫位、肩手綜合征或疼痛影響訓(xùn)練者。（4）因外傷、軟組織損傷、骨折、肩周炎、關(guān)節(jié)攣縮等致肩、肘、腕關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙者。（5）安裝心臟起搏器患者，及其它嚴(yán)重心肺疾病者。（7）既往或本次發(fā)病致視力障礙者。本研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者入組前均已熟知實(shí)驗(yàn)要求，且簽署知情同意書。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 治療方案

兩組患者均進(jìn)行常規(guī)康復(fù)治療，主要包括慢性小腦電刺激、功能性電刺激、Bobath技術(shù)、PNF技術(shù)、全范圍關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練、日常生活自理能力訓(xùn)練（翻身、坐起、穿衣等）、上肢控制能力訓(xùn)練（木插板訓(xùn)練、上肢協(xié)調(diào)功能訓(xùn)練器等）。所有患者的治療強(qiáng)度為每天1次，每周6天，共持續(xù)4周。合并基礎(chǔ)疾病者，同時(shí)進(jìn)行常規(guī)藥物治療。

（1）磨砂板訓(xùn)練

對(duì)照組增加20 分鐘磨砂板訓(xùn)練?；颊叨俗谀ド鞍迩埃ㄟ^主動(dòng)或助力運(yùn)動(dòng)將患側(cè)上肢推向磨砂板的某個(gè)方向，致肘關(guān)節(jié)完全伸直后停留5 秒，然后拉回，重復(fù)20次，換方向，直至各個(gè)方向均推到。

（2）上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練

觀察組增加20 分鐘Fourier M2 上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練。此款機(jī)器人是上海傅立葉智能自主研發(fā)的基于視覺反饋和力反饋原理的訓(xùn)練系統(tǒng)，主要用于改善肩、肘關(guān)節(jié)的屈伸及肩內(nèi)收、外展功能。訓(xùn)練時(shí)，患者端坐于機(jī)器人前，將患手固定于固定手套內(nèi)，治療師依據(jù)患者的上肢功能狀況選擇相應(yīng)的訓(xùn)練模式（等速被動(dòng)訓(xùn)練模式、助動(dòng)訓(xùn)練模式、主動(dòng)訓(xùn)練模式、抗阻訓(xùn)練模式），自定義訓(xùn)練軌跡，定制任務(wù)導(dǎo)向性游戲和階梯性量化方案。借助機(jī)器人自帶的評(píng)估系統(tǒng)每周評(píng)估1次，據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整訓(xùn)練參數(shù)。訓(xùn)練過程中若患者出現(xiàn)不適或肌張力突然增高應(yīng)立即終止訓(xùn)練。

1.3 評(píng)定方法

兩組患者治療前和4周后均由同一位不了解分組情況的有經(jīng)驗(yàn)的康復(fù)醫(yī)師進(jìn)行評(píng)定。

（1）上肢FMA評(píng)估

上肢運(yùn)動(dòng)功能采用簡(jiǎn)化Fugl-Meyer 運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分法（Fugl-Meyer assessment scale，F(xiàn)MA）[12]，內(nèi)容主要包括反射、協(xié)同運(yùn)動(dòng)、分離運(yùn)動(dòng)、協(xié)調(diào)性等方面。本研究摘選的是上肢運(yùn)動(dòng)功能（不包括手指功能）的評(píng)定，共26 項(xiàng)，每項(xiàng)分為0 分、1 分和2 分三個(gè)計(jì)分等級(jí)，總分為52分。得分越高表示功能越好。

（2）MBI上肢部分評(píng)估

日常生活活動(dòng)能力采用改良Barthel 指數(shù)（modified Barthel index，MBI）評(píng)定[13]，共11 項(xiàng)，每個(gè)活動(dòng)可分為5級(jí)，分別代表不同的獨(dú)立程度，級(jí)數(shù)越高代表獨(dú)立能力越強(qiáng)。本研究選取修飾、洗澡、進(jìn)食、用廁、穿衣這5 項(xiàng)主要與上肢功能有關(guān)的日常生活活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，共計(jì)40分，分?jǐn)?shù)越高表示自理能力越好。

（3）表面肌電圖評(píng)估

患側(cè)肱二頭肌和肱三頭肌的均方根值（root mean square，RMS）采用紹興聯(lián)合UMI-SE-I型（四通道）肌電圖儀，評(píng)估場(chǎng)地選擇在康復(fù)醫(yī)學(xué)科表面肌電圖室，將室溫控制在25℃左右，設(shè)備2 m 內(nèi)關(guān)閉手機(jī)等信號(hào)接發(fā)裝置，且不與其它電子設(shè)備同時(shí)連接到一個(gè)患者身上，以避免氣溫、電磁干擾等因素影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。EMG 信號(hào)進(jìn)行帶通濾過器（10～200 Hz）濾過和全波整流，采樣頻率1000 Hz，共模抑制比＞110 dB，增益1000，噪聲＜1 μV，A∕D 轉(zhuǎn)換12 Bit。采集前確?；颊呤煜げ杉^程，用75%酒精棉片清潔采集部位，以盡量減小皮膚與電極間的阻抗。主電極一片置于待測(cè)肌肉肌腹最高隆起處，另一片沿肌纖維走向置于其下方，兩電極中心的距離約為2 cm，參考電極貼在尺骨鷹嘴周圍無肌肉附著處?；颊哐雠P于治療床上，為了實(shí)現(xiàn)采集過程的標(biāo)準(zhǔn)化，最大限度地消除肢位不同對(duì)肌肉發(fā)力點(diǎn)和發(fā)力程度的影響所致的結(jié)果差異，本研究選取在肘關(guān)節(jié)90°位肱二頭?。╞iceps brachii，BB）和肱三頭?。╰riceps brachii，TB）做最大隨意等長(zhǎng)收縮時(shí)采集sEMG 數(shù)據(jù)。將患者肘關(guān)節(jié)固定在鎖定于90°的美國(guó)JAS肘關(guān)節(jié)訓(xùn)練器內(nèi)，肩關(guān)節(jié)保持中立，無內(nèi)旋和外旋，確保肩胛骨、三角肌后束及肱三頭肌緊貼于治療床，前臂旋后。囑患者對(duì)抗JAS的阻力分別進(jìn)行肱二頭肌和肱三頭肌最大隨意等長(zhǎng)收縮，每次收縮維持5秒，重復(fù)3 次。從所采集的3 段sEMG 信號(hào)中分別截取4 秒相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào)段，生成RMS，計(jì)算三次RMS 的平均值作為治療前后療效分析的參數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究采用SPSS20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。兩組患者性別、卒中類型、偏癱側(cè)別的比較采用卡方檢驗(yàn)；符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，用t檢驗(yàn)，其中健患側(cè)比較和治療前后比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間各參數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者治療前后上肢運(yùn)動(dòng)功能和日常生活活動(dòng)能力比較

治療前，兩組患者組間FMA和MBI比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。治療后，觀察組患者FMA 和MBI 與對(duì)照組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組患者組內(nèi)治療前后FMA 和MBI 比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者治療前后FMA、MBI比較（ ± s）

表2 兩組患者治療前后FMA、MBI比較（ ± s）

*P＜0.05，與治療前相比；#P＜0.05，與對(duì)照組相比

組別對(duì)照組（n=20）觀察組（n=20）治療前治療后治療前治療后FMA 16.45 ± 3.37 30.80 ± 8.96 *15.00 ± 3.61#38.95 ± 10.32 *#MBI 11.95 ± 3.84 21.70 ± 5.86 *10.30 ± 3.71#29.50 ± 8.16 *#

2.2 兩組患者治療前后患側(cè)肱二頭肌和肱三頭肌肌肉激活能力比較

治療前，兩組患者組間患側(cè)肱二頭肌RMS和肱三頭肌RMS 比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。治療后，觀察組患者患側(cè)肱二頭肌RMS和肱三頭肌RMS與對(duì)照組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組患者組內(nèi)治療前后患側(cè)肱二頭肌RMS和肱三頭肌RMS 比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者治療前后患側(cè)肱二頭肌、肱三頭肌RMS比較（ ± s）

表3 兩組患者治療前后患側(cè)肱二頭肌、肱三頭肌RMS比較（ ± s）

* P＜0.05，與治療前相比；# P＜0.05，與對(duì)照組相比

組別對(duì)照組（n=20）觀察組（n=20）治療前治療后治療前治療后患側(cè)肱二頭肌RMS 26.37 ± 9.45 43.96 ± 18.78 *24.27 ± 8.01#58.42 ± 23.90 *#患側(cè)肱三頭肌RMS 26.37 ± 9.45 42.65 ± 16.53 *25.39 ± 8.59#56.20 ± 22.07 *#

3 討論

偏癱是腦卒中后常見的功能障礙。由加拿大神經(jīng)外科醫(yī)生Penfield和Bordeley[14]繪制的身體各部分對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)皮層相應(yīng)區(qū)域面積的“小矮人”可知，上肢比下肢動(dòng)作更精細(xì)，對(duì)應(yīng)的大腦皮層面積更大，因此大部分卒中后上肢功能障礙患者的預(yù)后較差，目前針對(duì)上肢功能障礙還沒有特效方法[15]。

磨砂板訓(xùn)練[16]是目前常用的訓(xùn)練手段，其優(yōu)點(diǎn)是可健側(cè)帶動(dòng)患側(cè)活動(dòng)、操作簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是訓(xùn)練模式相對(duì)單一、枯燥，患者興趣和主動(dòng)性缺乏，且易受環(huán)境干擾，需要依靠治療師一對(duì)一地口頭指導(dǎo)或動(dòng)作輔助，療效受主觀因素影響大。

上肢康復(fù)機(jī)器人是逐漸興起的用于腦卒中上肢功能障礙患者輔助訓(xùn)練的新手段，研究表明[17-18]其可有效改善腦卒中患者的上肢功能，甚至可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程康復(fù)。但具體作用機(jī)制尚未明確。筆者分析其作用機(jī)理可能是基于大腦可塑性理論。根據(jù)大腦可塑性理論[19]，一定強(qiáng)度的高重復(fù)性訓(xùn)練可以改善運(yùn)動(dòng)功能。該理論認(rèn)為大腦皮質(zhì)具有結(jié)構(gòu)可塑性和功能可塑性。結(jié)構(gòu)可塑性包括神經(jīng)干細(xì)胞的激活、神經(jīng)生物活性因子釋放及突觸功能的重建等；功能可塑性是指卒中后患者通過科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練，腦功能可出現(xiàn)一定程度的恢復(fù)。上肢康復(fù)機(jī)器人可提供高精度、高強(qiáng)度、高重復(fù)性的訓(xùn)練，實(shí)時(shí)地反饋運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可在一定程度上促進(jìn)腦區(qū)激活和大腦重塑，從而有效改善患者的上肢功能。

sEMG 可記錄并定量分析肌肉收縮過程中產(chǎn)生的皮下運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)作電位之和，在一定程度上反映肌肉收縮過程中募集的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量、肌纖維收縮的同步性及肌肉激活（或募集）的速率。腦卒中后大腦失去對(duì)脊髓前角運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的支配能力而表現(xiàn)為一側(cè)肢體的癱瘓，屬于上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元性癱瘓，而sEMG 信號(hào)的振幅、頻率等參數(shù)的特異性變化在一定程度上實(shí)時(shí)、無創(chuàng)地反映了中樞控制因素（運(yùn)動(dòng)單位的募集和同步化）及外周因素（如肌肉興奮傳導(dǎo)速度、代謝狀態(tài)等）對(duì)肌肉活動(dòng)的共同作用[20]，因此，通過觀察sEMG 信號(hào)提供的相關(guān)信息來探討卒中后上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元控制障礙的臨床表現(xiàn)及其機(jī)制具有可行性，在臨床上被廣泛用于定量分析肢體運(yùn)動(dòng)功能、卒中后神經(jīng)肌肉功能及康復(fù)訓(xùn)練的療效評(píng)定[21-22]等。均方根值（root mean square，RMS）是SEMG 時(shí)域分析中最可靠的指標(biāo)，可體現(xiàn)肌電幅值的大小，與肌肉的運(yùn)動(dòng)單位募集程度和肌肉激活程度呈正相關(guān)[23]。劉騫豪等[24]研究發(fā)現(xiàn)腦卒中患側(cè)上肢FMA 評(píng)分、徒手肌力測(cè)定（manual muscle testing，MMT）評(píng)分與肱二頭肌表面肌電信號(hào)RMS 呈顯著正相關(guān)，表明表面肌電信號(hào)的變化可在一定程度上反映偏癱上肢的運(yùn)動(dòng)功能水平，為制定針對(duì)性的上肢功能康復(fù)訓(xùn)練方案提供理論指導(dǎo)及客觀依據(jù)，結(jié)論與本研究一致。

本研究結(jié)果顯示，治療后兩組患者的MBI、FMA、患側(cè)肱二頭肌RMS、患側(cè)肱三頭肌RMS 較治療前均改善，表明Fourier M2 上肢康復(fù)機(jī)器人和磨砂板訓(xùn)練均能夠?qū)崿F(xiàn)屈肘和伸肘動(dòng)作的大量重復(fù)，反復(fù)刺激大腦形成正確的運(yùn)動(dòng)模式，提高上肢運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，更好地促進(jìn)分離運(yùn)動(dòng)。觀察組療效優(yōu)于對(duì)照組，究其原因可能是Fourier M2上肢康復(fù)機(jī)器人將偏癱患者缺損的本體感覺通過視覺來代償，通過對(duì)視感受器的刺激，將更為準(zhǔn)確的感覺信息傳至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，大腦據(jù)此發(fā)出指令來支配偏癱側(cè)肢體做出相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)系統(tǒng)可感知患者肌力的大小，施加相應(yīng)的助力或阻力，通過一定強(qiáng)度的大量重復(fù)改善感覺采集與運(yùn)動(dòng)支配的失聯(lián)，并且通過設(shè)置任務(wù)導(dǎo)向性的游戲和階梯性量化的訓(xùn)練方案提高了患者訓(xùn)練的趣味性，患者主動(dòng)參與成分增多，從而提高運(yùn)動(dòng)單位的激活和募集能力，以及運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和中樞控制能力。此外，只要根據(jù)患者的功能狀況設(shè)置好治療方案后，患者即可自行鍛煉，在很大程度上解放了治療師的勞動(dòng)力，一位治療師可以在同一時(shí)間為更多的患者提供服務(wù)，解決了醫(yī)院康復(fù)科普遍存在的治療師不足的難題，大大提高康復(fù)治療的效率。

徐冬艷等[25]采用上肢Fugl-Meyer 評(píng)定法、改良Barthel 指數(shù)評(píng)分等量表評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)上肢康復(fù)機(jī)器人聯(lián)合常規(guī)康復(fù)治療可顯著改善腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能，而本研究在量表評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上增加表面肌電圖評(píng)估，從電生理層面驗(yàn)證了上肢康復(fù)機(jī)器人的療效，但引起肌電指標(biāo)改善的到底是中樞機(jī)制還是周圍機(jī)制，是今后筆者將要進(jìn)一步研究的方向。

4 結(jié)論

Fourier M2 上肢康復(fù)機(jī)器人可有效提高腦卒中患側(cè)肱二頭肌和肱三頭肌運(yùn)動(dòng)單位的激活和募集能力，改善偏癱上肢的運(yùn)動(dòng)功能，提高日常生活活動(dòng)能力。