兒童爬行促通訓練機器人在痙攣型雙癱患兒康復中應用的效果①

杜森杰，張躍，李紅英，朱敏，陸芬

南京醫科大學附屬兒童醫院康復醫學科，江蘇南京市210008

腦癱是一組持續存在的中樞性運動和姿勢發育障礙、活動受限癥候群，這種癥候群是由于發育中的胎兒或嬰幼兒腦部非進行性損傷所致[1]。其中痙攣型雙癱是最常見的一種類型，占50%～60%。國際上認為物理治療對痙攣型雙癱有效，同時認為對痙攣的臨時干預、神經外科干預、神經保護和骨科治療也非常重要[2]。國內目前采用的物理治療方案是以神經發育療法為主的綜合康復治療，主要包括Bobath法、Vojta法，輔以傳統運動療法、上田法等[3]。在此基礎上進一步運用“運動學習”理論，使得坐、站、走等粗大運動的促進與改善取得一定的療效。

爬行作為嬰兒期具有里程碑意義的位移活動，其對粗大運動能力和早期心理能力發展的影響近年來備受關注。但是目前針對爬行功能的治療，主要有Bobath技術和Vojta技術中的徒手爬行訓練，以及爬行架等輔助器具訓練。這類訓練能明顯改善腦癱患兒肢體運動能力及智力發育[4]，但也有不足之處，如爬行訓練后分離動作有所增加，但兔爬成分部分未完全消失，四爬協調性差[5]；爬行需家長配合，家長配合進行康復治療的時間越長，配合度越高，治療效果越好[6]，如家長配合差，則療效差；有少部分家長對治療師治療要求的依從性較差，未對患兒進行家庭康復訓練，故此部分患兒的癥狀改善或異常姿勢消失較慢，療程較長，治療費用較高[7]。

針對這種現狀，南京醫科大學附屬兒童醫院康復醫學科張躍發明了兒童爬行促通訓練機器人[8-9]，旨在解決康復訓練中爬行訓練的常見臨床問題，提高和改善腦癱患兒的爬行功能。本研究探討兒童爬行促通訓練機器人對粗大運動功能和認知功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月至12月來本院就診的痙攣型雙癱患兒60例，均符合2014年《中國腦性癱瘓康復治療指南》編寫委員會制定的診斷及分型標準[1]。患兒父母或監護人對本研究知情同意并簽署知情同意書。

納入標準：①小兒腦癱分型為痙攣型雙癱，粗大運動功能分級系統(Gross Motor Function Classification System,GMFCS)為Ⅱ級；②年齡10個月～2歲；③建立手支撐，同時已建立坐位前方平衡及側方平衡；④未建立四爬能力，粗大運動功能測試量表-88項(Gross Motor Function Measure Scale-88,GMFM-88)中C能區得分為0；⑤肌張力增高，改良Ashworth量表(modifiedAshworth Scale,MAS)均為Ⅰ+級～Ⅳ級。

排除標準：①髖關節脫位或髖關節發育不良；②伴有癲癇且未完全控制；③并發心、肝、腎、腦、造血系統等嚴重疾病。

剔除和脫落標準：各種原因所致未按研究方案治療或中途放棄。

本研究項目已通過南京醫科大學附屬兒童醫院醫學倫理委員會會議審查(批件號：201701021)。

將符合入選條件的60例患兒按來院先后順序編號，并采用隨機數字表法分為徒手爬行訓練組(第Ⅰ組)、爬行架組(第Ⅱ組)和兒童爬行促通訓練機器人組(第Ⅲ組)，每組20例。研究過程中共有6例患兒脫落，第Ⅰ組1例、第Ⅱ組2例以及第Ⅲ組2例因患兒哭鬧劇烈未按研究方案治療或中途放棄而退出，第Ⅱ組1例因反復呼吸道感染導致治療無法繼續而退出。三組患兒年齡、性別等比較均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 各組一般資料比較

1.2 方法

第Ⅰ組接受常規綜合康復治療，同時行徒手爬行訓練，以Bobath手法、Vojta手法中的反射性腹爬(R-K)法進行爬行訓練。治療原則為緩解增高的肌張力，增加正常的關節活動范圍，增強核心肌群的肌力，抑制異常的運動模式，促進大運動能力，特別是爬行能力的建立。

第Ⅱ組在常規綜合康復治療基礎上，加用C-PXJ型號爬行架(常州錢璟康復醫療器械有限公司)進行爬行訓練。在康復治療師指導下，將患兒俯臥在爬行架上，進行爬行訓練。每次10 min，每天1次，每周5 d，共12周。

第Ⅲ組在常規綜合康復治療基礎上，加用DS-LF2A型兒童爬行促通訓練機器人(南京鼎世醫療器械有限公司)治療。該儀器已通過國家食品藥品監督管理局江蘇省醫療器械檢驗所全項目注冊檢驗，報告編號為：2014ZC94。產品結構組成見圖1。將患兒軀干懸吊于訓練儀的腹托上，雙手及雙足固定于特定的手托上，保持身體為四爬位。每次訓練10 min，每天1次，每周5 d，共12周。

各組常規綜合康復治療均由相同年資的康復治療師進行操作。

圖1 兒童爬行促通訓練機器人

1.3 評價指標

1.3.1 GMFCS

三組于治療前采用GMFCS進行粗大運動功能分級，納入本研究的患兒分級均為Ⅱ級。

1.3.2 GMFM-88

三組治療前后采用GMFM-88進行粗大運動功能評估，記錄C能區(爬和跪)得分及A、B、C、D和E能區總分，并將C能區和總分原始分轉換為標準分(百分比)，各區每項均采用3級評分。完成特定動作記2分，部分完成動作記1分，不能完成動作記0分[10]。

1.3.3 MAS

三組治療前后采用MAS進行肌張力評定，MAS分級為0級、Ⅰ級、Ⅰ+級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級，為統計方便(研究數據采用多組肌群的均值)，分別量化為0分、1.0分、1.5分、2.0分、3.0分和4.0分。

1.3.4 Gesell發 育 量 表 (Gesell Developmental Scale,GDS)

三組治療前后采用GDS中文修訂版(北京市兒童保健所修訂)進行評價，取適應性行為發育商(development quotient,DQ)，用以代表認知功能評定[11]。

1.4 質量控制

在前期預實驗中，對參與本研究的工作人員進行認真培訓，統一調查方法和訓練手法；并對實驗用兒童爬行促通訓練機器人進行信度和效度研究(該論文尚未發表)。結果發現應用組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)作為衡量信度的指標，結果均為優秀，重測信度ICC=0.99，測試者組間信度ICC=0.98，ICC≥0.9為優秀[12]；但效度研究中兒童爬行促通訓練機器人組與爬行架組治療療效的Pearson相關系數在不同的GMFCS分級中差異較大，其中GMFCS分級為Ⅱ級的痙攣型腦癱患兒相關性較高，其Pearson相關系數r=0.76。r≥0.5代表高度相關[12]，顯著性水平α=0.05。同時，這也是最終確定選擇GMFCS分級為Ⅱ級的痙攣型腦癱患兒為納入對象的原因。

在治療中使用同一臺兒童爬行促通訓練機器人，每次治療前均對儀器進行校正。兩次評估由同一治療師進行，評估順序隨機安排。

1.5 統計學分析

采用SPSS 24.0軟件對數據進行統計分析。計數資料比較采用χ2檢驗，計量資料進行正態性驗證，符合正態分布以ˉ±s)表示。三組間年齡比較采用方差分析。治療前后GMFM-88、GDS適應性DQ得分、MAS評分的組內計量資料比較采用方差分析；組間比較采用獨立樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 GMFM-88 C能區百分比

治療前，三組GMFM-88中的C能區均未能得分。治療后，三組GMFM-88中的C能區標準分較治療前均顯著提高(P＜0.001)；第Ⅱ組和第Ⅲ組C能區標準分均高于第Ⅰ組(P＜0.05)，第Ⅲ組C能區標準分高于第Ⅱ組(P＜0.05)。見表2。

表2 三組治療前后GMFM-88中的C能區百分比比較(%)

2.2 GMFM-88總分百分比

治療前，三組GMFM-88總分百分比無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，三組GMFM-88總分均較治療前顯著提高(P＜0.001)；第Ⅱ組和第Ⅲ組GMFM-88總分百分比均高于第Ⅰ組(P＜0.05)，第Ⅲ組高于第Ⅱ組(P＜0.05)。見表3。

表3 三組治療前后GMFM-88總分百分比比較(%)

2.3 MAS評分

治療前，三組MAS評分無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，三組MAS評分均改善(P＜0.05)，三組間比較無顯著性差異(P＞0.05)。見表4。

表4 三組患兒治療前后MAS評分比較

2.4 GDS適應性DQ評分

治療前，三組的GDS適應性DQ評分無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，第Ⅰ組患兒GDS適應性DQ評分無明顯變化(P＞0.05)，第Ⅱ組和第Ⅲ組較治療前均明顯提高(P＜0.01)；第Ⅱ組和第Ⅲ組GDS適應性DQ評分高于第Ⅰ組(P＜0.05)，第Ⅲ組高于第Ⅱ組(P＜0.05)。見表5。

表5 三組治療前后GDS適應性DQ評分比較

3 討論

腦癱是導致兒童殘疾的主要疾病，嚴重影響粗大運動功能(抬頭、翻身、坐、爬、站、走)。腦癱以痙攣型多見，其中痙攣型雙癱占大多數，痙攣型雙癱患兒通常主要表現為雙側下肢肌張力高，股角、胭窩角、足背屈角被動關節活動度小于正常值，全身屈曲模式為主要表現，各大關節屈曲、內收內旋，運動范圍減小，抗重力伸展不足(如重心后移、屈髖、屈膝、內收內旋，行走時尖足、剪刀步等)。下肢分離運動受限，導致四爬及獨站獨走功能障礙，兔跳明顯。

爬行功能作為粗大運動發育過程中的一個重要里程碑，現有康復治療技術能對腦癱患兒的粗大運動有所改善。通過爬行訓練，可促進爬行功能建立，透導患兒正常運動發育和促進正常姿勢形成，抑制異常運動姿勢和原始反射，改善下肢分離運動及粗大運動功能。本研究主要調查兒童爬行促通訓練機器人對痙攣型雙癱患兒的粗大運動及認知功能的影響，并對比新型爬行康復訓練器材——兒童爬行促通訓練機器人與爬行架和徒手爬行訓練三者間的療效差別。

本研究結果顯示，接受兒童爬行促通訓練機器人治療組的患兒，爬行功能和粗大運動功能的改善效果較徒手爬行訓練組、爬行架訓練組明顯?？赡芘c兒童爬行促通訓練機器人的原理有關。現階段，臨床常用的針對爬行功能的康復治療技術有Bobath技術、Vojta手法中的反射性腹爬(R-K)法，以及配合爬行架進行爬行訓練。目前的爬行訓練能明顯改善腦癱患兒肢體運動能力[4]，但也常有令人不如意的地方。①爬行功能的訓練需要患兒建立并完善手支撐、軀干穩定等基礎。②徒手爬行訓練是一種動態練習，主要靠人力，在治療時需要治療師和患兒家長兩人的交互配合，完成難度大。③腦癱患兒由于肌張力的異常，所建立的爬行運動多存在異常姿勢，正確的爬行必須具備抬頭、豎頸、四肢支撐能力、重心轉移能力等，若不能有效地抑制異常姿勢，可能導致關節變形，并會對下一步站立和步行等直立性抗重力姿勢的發育造成阻礙?？咳肆M行徒手爬行訓練糾正患兒錯誤的爬行姿勢十分困難，且存在訓練強度不夠等弊端。④爬行訓練過程受患兒情緒的影響。⑤腦癱患兒功能水平的提高可促進家長焦慮狀態的改善[13]，而爬行訓練見效緩慢，會加重患兒家長焦慮狀態，影響堅持康復治療的信心。

兒童爬行促通訓練機器人[8]利用的原理是神經系統可塑性原理和運動學習理論。本研究中接受治療的痙攣型雙癱兒童，其大腦還處于發育階段，因此治療重點是利用神經系統可塑性的原理，保證腦功能繼續發展。通過重組中樞神經系統功能建立功能性神經通路，實現通過康復治療改變腦功能[14]。腦組織損傷后，大腦除了在生理上有自然恢復過程(如病灶周圍水腫消退、血腫吸收、側支循環建立、血管再溝通等)，其功能的恢復主要依賴大腦的神經系統可塑性，即通過殘留部分的功能重組而非損傷組織的再生，來完成已喪失的功能。功能重建依賴于使用模式的反復輸入和改良，最終形成新的神經網絡或者程序，也稱之為使用依賴性功能重建[15]。

運動學習理論正是在這一理論基礎上建立起來的。“運動學習”方法是根據對正常人學習操作技能過程的充分了解，通過分析與功能障礙相關的各種異常因素或成分缺失，針對性地設計并引導患者進行運動技能的主動訓練，從而促進神經功能重建，獲得盡可能接近正常的運動技能。在促進腦功能重建的因素中著重強調功能性活動的反復強化[16]。國外有研究證明，采用限制健側而強迫使用患側上肢時，大腦室管膜下成神經細胞出現向病灶周圍遷移，同時病灶周圍毛細血管增生；而當限制解除后，這種遷移減弱甚至消失[17-18]。強化訓練方式包括：①某一個動作的集中0訓練；②部分與整體分解訓練；③一種技能的多樣性訓練；④不同技能間的交叉(或干擾)性訓練；⑤向實際生活環境轉移性訓練[16]。

基于上述理論，本研究中所用到的兒童爬行促通訓練機器人針對不會爬行、會爬但姿勢異常的兒童設計，通過驅動裝置，帶動腦癱兒童的四肢交互協調運動，模擬爬行被動運動，可以促進正確爬行的出現及糾正錯誤的爬行姿勢，同時通過不斷反復強化的爬行模式的輸入，并配合神經生理學療法所采取的綜合康復治療，建立功能性神經通路，實現康復治療改變腦功能，以達到改善爬行功能的目的。而爬行作為兒童粗大運動發育的里程碑，是步行以外的代表性的移動運動，也是俯位發育的組成部分，爬行運動功能的建立體現了抗重力發育的過程，為站立位和步行的發育打下基礎。進而促進粗大運動能力的改善。根據結果我們不難發現，徒手爬行訓練和爬行架，雖能幫助提升爬行功能，但兒童爬行促通訓練機器人更具優勢。故接受一定時間的反復強化爬行模式的輸入，對于患兒運動的改善有療效。雖然對于爬行訓練的重要性見解不一[19]，但主流觀點仍認為早期爬行可為嬰幼兒帶來大量益處，本研究結果也證實了這一點。

本研究還顯示，三組患兒治療后肌張力較前有改善，組間比較肌張力無顯著性差異。痙攣的機制比較復雜，一般認為是由于中樞神經系統損傷后，高位中樞對脊髓牽張反射的調控障礙或異常，使牽張反射過強或過于敏感所致。目前針對痙攣的治療方法包括：運動療法、物理因子治療、中醫治療、藥物治療及手術治療等[20]。故考慮本研究中各組患兒肌張力改善的原因并不是徒手爬行訓練、爬行架訓練或者兒童爬行促通訓練機器人治療，而是常規綜合康復治療的效果。

爬行作為嬰兒期具有里程碑意義的位移活動，其對早期認知和心理能力發展的影響近年來備受關注。研究者們從嬰兒出生后半年內其爬行動作與心理能力的迅速發展期在時間上同步的現象入手，進一步探討爬行動作可能引發的功能性結果。爬行一方面可以促進嬰兒的身體結構發育和動作發展[21]，使其更加自發地探索世界[22-23]；另一方面也能提升嬰兒的心理和智力水平，如感覺統合、空間認知[24]和記憶檢索[25]等能力?？梢哉f，爬行功能的建立和完善對嬰幼兒及后期的認知、運動、社交等能力的建立均具有積極的影響。美國費城某研究所的調查表明，爬行可促進嬰兒的大腦發育，對手眼協調發育及手、腳、眼協調發育有極大的益處。對于腦癱患兒，早期進行爬行訓練治療，能更有效地提高患兒的生存質量，并為下一步訓練打下良好的基礎[26]。

本研究得到相似的結論，兒童爬行促通訓練機器人組和爬行架組患兒治療后GDS適應性能區較治療前均有明顯提升，但兒童爬行促通訓練機器人組患兒提升效果優于爬行架患兒，可以認為經兒童爬行促通訓練機器人進行爬行訓練在認知功能方面治療效果較站立架及徒手爬行訓練更好。

綜上所述，本研究結果主要顯示了兒童爬行促通

訓練機器人治療對痙攣型雙癱患兒的粗大運動功能及認知功能的改善，較徒手爬行訓練和爬行架治療效果更佳，為兒童爬行促通訓練機器人的臨床應用提供了證據。這將進一步豐富康復治療項目種類，且有助于為痙攣型雙癱患兒制定更為合理有效的康復訓練方案。但本研究中三組間患兒的肌張力改善無顯著差異，提示我們在兒童爬行促通訓練機器人治療的同時，仍不能忽視以降低肌張力為目的的常規綜合康復治療。