豐富平衡訓練對腦卒中偏癱患者平衡功能的影響

王鑫，孟兆祥，錢貞，尹正錄，金星，全逸峰，王繼兵

目前我國每年有250萬新發腦卒中病例，平衡功能障礙是腦卒中患者的最常見并發癥之一，是影響患者運動功能和ADL能力恢復的常見問題[1]。傳統康復的平衡訓練在取得一定療效的同時也暴露出一些缺陷，如訓練的無目的性以及缺乏趣味性往往導致患者訓練積極性和依從性下降，甚至在改善平衡能力的同時卻很難改善實際步行能力[2]。隨著計算機綜合集成技術的不斷發展，以虛擬現實技術(virtual reality，VR)技術為主要內容的豐富康復訓練技術在腦卒中康復領域中應用日益廣泛，但療效和作用機制還有待研究[3]。本研究擬運用以VR為主的豐富平衡訓練對由腦卒中造成的平衡功能障礙進行康復治療，以觀察其對腦卒中造成的平衡功能障礙康復的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇江蘇省蘇北人民醫院康復醫學中心2014年10月～2015年10月住院治療的腦卒中患者40例，均符合全國第四屆腦血管病學術會議通過的診斷標準，并經顱腦CT或MRI確診。納入標準：首次發病，單側病灶，病程≤6個月，生命體征平穩，可接受訓練；能夠聽懂指令并執行，簡易精神狀態檢查(Mini-mental State Examination, MMSE)評分≥24分[4]；Fugl-Meyer平衡功能檢查評分≥10分，可自行獨立完成由坐位到站立位的動作，并在室內監護下步行10m[5]。按數字編號法隨機分為2組各20例。①常規組，男13例，女7例；年齡(62.71±10.33)歲；病程(14.21±6.67)周；腦梗死15例，腦出血5例；左側偏癱12例，右側8例。②豐富組，男11例，女9例；年齡(63.02±9.82)歲；病程(14.83±6.32)周；腦梗死16例，腦出血4例；左側偏癱11例，右側9例。2組一般資料比較差異無統計學意義。

1.2 方法 ①常規組予以常規傳統平衡訓練項目[6]，包括床上良肢位擺放，患肢肌肉擠壓、拍打、叩擊及牽伸，改善肌張力并誘發肢體的自主運動，患肢被動活動，床上翻身、起坐訓練，一般平衡訓練及步行訓練等運動再學習方案、本體感覺神經肌肉促通及神經發育治療等技術。每次30min，每日2次，每周5d。②豐富組予以常規傳統平衡訓練項目的基礎上(上午)，利用虛擬現實技術，模擬豐富環境，并結合任務導向性項目進行平衡訓練(下午，3種VR游戲各10min)，具體項目包括賽道滑雪，基本姿勢，患者脫鞋，面向屏幕站在測力板中間，雙腳分開與肩同寬，雙上肢自然下垂，前方和兩側均有保護欄，治療師在患者右側后方予以保護，并指導患者進行訓練。VR場景為患者在一條滑雪賽道上滑雪，迎面有旗桿，患者需要躲避；同時賽道高低起伏、蜿蜒曲折，需要患者調整身體重心，否則會摔倒或停滯不前，游戲要求為盡可能的不碰到障礙物，不摔倒，盡快的滑完賽道，可以通過增加場景的視覺干擾以及增加障礙物等方法增加游戲難度，游戲難度分為容易、中等、困難 3個等級，訓練過程中允許患者偶爾手扶保護欄以保持平衡，但要求患者手扶欄桿的次數后一天不多于前一天；飛機大戰，基本姿勢及相關訓練要求同賽道滑雪，VR場景為天空中一條S形軌道，患者重心為飛機，要求飛機在飛行過程中盡量按照軌道進行飛行，游戲得分高低取決于飛行軌跡與軌道的重合度。可通過改變S形軌道的曲率等方法來增加游戲的難度；采蘑菇，基本姿勢及相關訓練要求同賽道滑雪，患者處于一個同心圓中，分別在同心圓不同的位置會出現蘑菇，要求患者通過不移動雙腳、只進行前后左右轉移重心的方法，移動畫面中的自己去采蘑菇，到達采蘑菇地點后需停留數秒才能采到蘑菇，采完蘑菇后必須回到同心圓圓點才能繼續采下一個蘑菇，要求在規定時間內采得蘑菇盡可能多，可通過增加同心圓的圈數、增加采蘑菇時停留的時間等方法來增加游戲的難度。以上任務項目在完成過程中，相關背景會不時的變化，在得分獎勵或游戲失敗時有不同的聲音，并且通過答題等方式與患者進行互動(如在得分較低時詢問患者是否要降低難度等)，以模擬豐富環境。

1.3 評定標準 ①Berg平衡量表(Berg Balance Scale, BBS)：包括從坐到站起、無支撐站立、無支撐坐位、轉移、閉眼站立、上臂前伸、彎腰拾物、雙足交替踏臺階等14項與平衡相關的功能性活動，每項評分0～4分，最高分56分。得分越高表明平衡功能越好，得分在40分以下，提示有跌倒的危險。②平衡儀站立位睜眼靜態平衡測試：平衡儀(意大利 TecnoBody公司 型號：PK254)，患者站立于測試板中間，平視前方，指標為睜眼情況下的運動軌跡長度及外周面積。運動軌跡長度是指重心在不斷擺動時所經過的總長度，其值越小提示穩定性越好；外周面積是指重心運動軌跡所覆蓋區域的面積，其值越小提示穩定性越好。③“起立-行走”計時測試(Timed Up and Go Test，TUGT)：患者在一個有扶手的椅子上(座高約45cm，扶手高約20cm)由坐位獨立站起，站穩后，按平時走路時的步態行走3m，轉身返回，再轉身坐下。用秒表計時，從脊柱離開椅子靠背開始計時，返回到同一位置時結束。共測試3次，中間休息1min，取平均值。正式測試前，允許患者練習1～2次，以確保患者理解整個測試過程。評測步行時間評測值精確到0.1s。正常人測試成績一般<10s，測試成績>14s為異常。

2 結果

治療4周后，2組BBS評分均較治療前明顯提高(P<0.05，0.01)，且豐富組更優于常規組(P<0.05)；2組TUGT評分均較治療前明顯下降(P<0.05，0.01)，且豐富組更低于常規組(P<0.05)。見表1。

治療后，2組運動軌跡長度及外周面積均較治療前減少(P<0.05，0.01)，且豐富組更低于常規組(P<0.05)。見表2。

組別nBBS(分)治療前治療后TUGT(s)治療前治療后常規組2025.23±5.8132.21±4.23a28.73±2.8722.12±2.28a豐富組2026.15±4.9245.34±5.71bc29.05±3.1214.11±3.23bc

與治療前比較，aP<0.05，bP<0.01；與常規組比較，cP<0.05

組別n運動軌跡長度(mm)治療前治療后外周面積(mm2)治療前治療后常規組20592.87±118.23452.82±112.31a1182.34±682.72827.74±592.34a豐富組20607.52±122.45382.71±103.22bc1231.51±722.34606.27±473.96bc

與治療前比較，aP<0.05，bP<0.01；與常規組比較，cP<0.05

3 討論

本研究是針對于首次發病且伴有偏癱癥狀的腦卒中患者，由于要求患者在豐富平衡訓練中理解和完成指令性動作，因而入組的患者的認知功能必須是正?；蛘咻p度異常，即MMSE評分≥24分(最高分為30分)[4]。同時，由于需要完成豐富平衡訓練中滑雪、采蘑菇等動作，因而對患者治療前的基礎平衡功能有一定要求，即要求患者在訓練中，獨立或者少量輔助幫助下完成規定的訓練動作。Fugl-Meyer平衡功能檢查表得分≥10分，基本能夠達到豐富平衡訓練的平衡要求[5]。此外，由于必須完成TUGT測試，因而要求患者必須自行獨立完成由坐位到站立位的動作，并在室內監護下能夠步行10m，以達到測試要求[6]。

長期以來有關腦卒中偏癱患者平衡功能的治療以Bobath技術及Brunstrom法為主，著重進行站立平衡訓練和下肢運動控制訓練[6,9]。這些傳統的、枯燥，時間較長后患者往往有厭煩和抵觸的心理，同時它們對平衡障礙和實際行走能力的改善作用有限。本實驗中，常規平衡訓練組治療4周后，反映平衡總體能力的BBS評分的均值能在40分以下，存在一定的跌倒風險；可反映實際行走能力的TUGT測試評分均值在20s以上，與正常人的測試成績還是有很大差距(正常人測試成績<10s)[7]。本研究的豐富平衡訓練，是指在常規平衡訓練的基礎上，利用虛擬現實技術模擬豐富環境，以及任務導向性項目來針對平衡障礙的訓練。虛擬現實是一種新興且迅速發展的技術，它利用計算機的專業軟硬件和外圍設備，形成逼真的三維視、聽、觸、嗅等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，與虛擬世界進行體驗和交互作用。受試者可以投入到由計算機生成的虛擬場景中，有身臨其境之感，例如本研究中的滑雪、采蘑菇等；同時計算機模擬的虛擬世界內容豐富，患者沉浸于此環境中不斷獲取新的知識，提高其感性和理性認識，產生新的想象，就如同將患者置于豐富環境中[8-11]。豐富環境對腦發育和腦損傷修復具有顯著的促進作用,它可以增加大腦中動脈栓塞大鼠皮層和海馬CA1區神經元數量，增加缺血側皮層和海馬的總的突觸數密度和穿孔突觸數密度，顯著縮小缺血側皮層和海馬的突觸間隙寬度，增厚其突觸致密物的厚度，改善卒中大鼠皮層和海馬的突觸可塑性[12-13]。平衡控制是一種復雜的運動技巧，而人體平衡的維持除了依靠正常的運動系統等功能外，中樞神經系統對本體覺等感覺輸入的反應、腦高級功能對信息整合和指令的發出等，都是至關重要的[14-15]。腦卒中患者中樞神經系統損傷，對感覺輸入反應遲鈍或錯誤，腦高級功能對信息不能正常的加工處理，出現了平衡障礙[16-17]。豐富環境可以增加受損的大腦神經元的數量，增加突觸的可塑性，改善中樞神經系統對感覺輸入的反應，同時改善腦高級功能，提高其處理信息的能力，最終有利于改善平衡障礙[13,18]。因此，本研究豐富平衡訓練患者較常規訓練的患者，平衡功能(BBS評分和平衡儀相關測試結果)恢復的更好些。同時研究表明，實際步行是需要腦高級功能的參與，尤其是注意力和執行功能，對步行速度、協調性等有著重要的影響[15,19]，因而在TUGT測試中，豐富平衡訓練患者較常規訓練組患者評分明顯改善。

豐富平衡訓練中的任務導向性項目，可以為患者在訓練重心轉移時提供視覺反饋，如采蘑菇的游戲中的小人，或飛機大戰中的飛機，實際就是患者的重心。訓練時，患者為了獲得更多的獎勵(采到蘑菇或飛機獲得新獎勵)，根據虛擬現實技術所反饋的視覺信息，不斷地調整自己的重心。這種根據視覺反饋有節奏的進行重心轉移，與人們步行和其他日常活動需要身體重心在各個方向不斷轉換相類似，能很好的改善腦卒中偏癱患者的視空間感知能力。腦卒中患者本體覺和前庭覺均受到較大影響，增加的視覺信息可以幫助患者增加對身體在空間里的定位及運動方向，這種不斷地根據視覺反饋來調整重心，可以讓患者整合本體覺和前庭覺等軀體感覺信息與視覺信息，建立中樞運動程序，減弱因肌力和肌張力障礙等原因引起的外周不良刺激的反饋[20-21]。因此，在睜眼條件下，豐富平衡訓練組患者其運動軌跡長度及外周面積比較明顯好于常規訓練組。

此外，豐富平衡訓練中的任務導向性項目，均要求患者在某些時候對一些姿勢的保持，如滑雪拐彎時等，這些項目可以增強患者膝關節和踝關節的控制。腦卒中患者由于下肢伸肌共同運動模式的存在,在行走時,踝和膝關節的控制較差,導致平衡功能障礙[22]，因此改善膝關節和踝關節的穩定性和控制能力對腦卒中患者的平衡功能、步行能力和步態有至關重要的作用。有研究表明，在平衡訓練和步行訓練時加強膝關節和踝關節周圍肌群肌力訓練，增強周圍肌群的肌力和協調性，可避免患者的膝關節在步行過程中產生過伸或踝關節的不穩定，這些均能顯著改善患者的平衡功能[23-24]。

本研究結果提示常規平衡訓練對腦卒中偏癱患者的平衡功能改善有一定的促進作用，而豐富平衡訓練改善患者平衡功能的作用更為明顯，其機制可能與改善卒中后腦的可塑性、增強視覺反饋信息的調整、增強膝關節、踝關節的控制等因素有關。

[1] Batchelor FA, Williams SB, Wijeratne T,et al. Balance and Gait Impairment in Transient Ischemic Attack and Minor Stroke[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis， 2015, 24(10):2291-2297.

[2] Hahn J, Shin S, Lee W . The effect of modified trampoline training on balance, gait, and falls efficacy of stroke patients[J]. J Phys Ther Sci. 2015, 27 (11):3351-3354.

[3] Kairy D, Veras M, Archambault P, et al. Maximizing post-stroke upper limb rehabilitation using a novel telerehabilitation interactive virtual reality system in the patient's home: study protocol of a randomized clinical trial[J]. Contemp Clin Trials， 2016, 47(1):49-53.

[4] 徐睿華,劉琦,熊鍵，等.視覺反饋平衡訓練對腦卒中偏癱患者平衡及功能性轉移能力的影響[J].中國康復，2010，25(6):430-431.

[5] 謝財忠，劉新峰，唐軍凱. 腦卒中患者平衡功能與自理能力的相關性[J]. 中國康復醫學雜志，2010, 25(2)：149-152.

[6] Seo K, Park SH, Park K. The effects of stair gait training using proprioceptive neuromuscular facilitation on stroke patients' dynamic balance ability [J]. J Phys Ther Sci， 2015, 27(5):1459-1462.

[7] 屈亞平,孫麗,朱琳,等.平衡訓練系統輔助特定任務性平板步行訓練對卒中患者下肢運動功能的影響[J].中國腦血管病雜志, 2014,5(11): 223-227.

[8] 袁冰,李雪萍,林強,等.核心肌群訓練對腦卒中偏癱患者平衡功能的影響[J]. 中華臨床醫師雜志(電子版),2013 ,7(15):6888-6892.

[9] Worthen-Chaudhari L. Effectiveness, usability, and cost-benefit of a virtual reality-based telerehabilitation program for balance recovery after stroke: a randomized controlled trial [J]. Arch Phys Med Rehabil, 2015, 96(8):1544-1550.

[10] YamatoTP, Pompeu JE, Pompeu SM, Hassett L, et al. Virtual Reality for Stroke Rehabilitation[J]. Phys Ther, 2016, 14(4):520-529.

[11] Yates M, Kelemen A, Sik Lanyi C. Virtual reality gaming in the rehabilitation of the upper extremities post-stroke [J]. Brain Inj, 2016,30(1):1-9.

[12] Kuptsova K, Kvist E, Nitzsche F, et al. Combined enriched environment-atipamezole treatment transiently improves sensory functions in stroke rats independent from neurogenesis and angiogenesis[J]. Rom J Morphol Embryol, 2015, 56(1):41-47.

[13] Xu X, Ye L, Ruan Q. Environmental enrichment induces synaptic structural modification after transient focal cerebral ischemia in rats[J]. Exp Biol Med (Maywood), 2009, 234(3):296-305.

[14] Arsic S, Konstantinovic Lj, Eminovic F, et al. Correlation between the Quality of Attention and Cognitive Competence with Motor Action in Stroke Patients[J]. Biomed Res Int, 2015, 8(2):31-36.

[15] Hayes S, Donnellan C, Stokes E. Executive dysfunction and balance function post-stroke: A cross-sectional study. Physiotherapy[J], 2016, 102(1):64-70.

[16] Peters S, Handy TC, Lakhani B, et al. Motor and Visuospatial Attention and Motor Planning After Stroke: Considerations for the Rehabilitation of Standing Balance and Gait[J]. Phys Ther,2015, 95(10):1423-1432.

[17] Tao J, Rao T, Lin L, et al. Evaluation of Tai Chi Yunshou exercises on community-based stroke patients with balance dysfunction: a study protocol of a cluster randomized controlled trial[J]. BMC Complement Altern Med, 2015, 15(1):31-32.

[18] Fischer A. Environmental enrichment as a method to improve cognitive function. What can we learn from animal models? [J] Neuroimage, 2016, 131(1):42-47.

[19] Eggenberger P, Wolf M, Schumann M, et al. Exergame and Balance Training Modulate Prefrontal Brain Activity during Walking and Enhance Executive Function in Older Adults[J]. Front Aging Neurosci, 2016, 8(1):66-67.

[20] Jeon SN, Choi JH. The effects of ankle joint strategy exercises with and without visual feedback on the dynamic balance of stroke patients[J]. J Phys Ther Sci, 2015, 27(8):2515-2518.

[21] Toosizadeh N, Mohler J, Armstrong DG, et al. The influence of diabetic peripheral neuropathy on local postural muscle and central sensory feedback balancecontrol. PLoS One, 2015, 10(8): 135 -140.

[22] Hyun KH, Cho HY, Lim CG. The effect of knee joint Mulligan taping on balance and gait in subacute stroke patients[J]. J Phys Ther Sci, 2015, 27(11):3545-3547.

[23] Bello AI, Oduro R, Adjei DN. Influence of clinical and demographic factors on static balance among stroke survivors[J]. Afr J Med Med Sci, 2012, 41(4):393-398.

[24] Kim K, Lee S, Kim D,et al. The effects of ankle joint muscle strengthening and proprioceptive exercise programs accompanied by functional electrical stimulation on stroke patients' balance[J]. J Phys Ther Sci, 2015,27(9):2971-2975.