基于行走模式的功能性電刺激對腦卒中偏癱患者步態的即刻影響

徐梅，汪敏，王娟

現代康復理論和實踐證明，有效的康復訓練能夠減輕腦卒中患者的殘疾，提高功能，加速腦卒中的康復進程，降低潛在的護理費用，節約社會資源[1-2]。低頻電刺激治療儀雖然在一定程度上改善了腦卒中患者的下肢功能，但采用的多是單通道或雙通道刺激模式，僅改善了肢體的單關節運動，對患者異常行走模式的改善不明顯[3-4]。基于行走模式的功能性電刺激(functional electrical stimulation, FES)能有效改善偏癱患者的行走功能，但臨床上對其糾正異常步態的即刻影響報告較少。本研究借助于平板壓力測試系統，觀察腦卒中偏癱患者穿戴基于行走模式的FES后，分析患者行走功能的即刻改變，探討基于行走模式的FES在腦卒中偏癱步態糾錯式訓練中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取安徽醫科大學第一附屬醫院2018年4月～2018年8月入住康復醫學科的腦卒中偏癱患者20例，腦卒中的診斷標準依據中國急性缺血性腦卒中診治指南2010及中國腦出血診治指南2014[5-6]。納入標準：首次發病；單側肢體癱瘓，改良Ashworth痙攣評定肌張力≤Ⅱ級；年齡30～70歲；病程<3個月；可獨立步行5m以上；能有效溝通并完成本測試過程。排除標準：伴有嚴重的深感覺、視覺障礙，以及不能配合完成本研究的患者；由于其他神經系統、骨關節系統等疾病所致下肢功能障礙者；存在嚴重的心肺、肝腎功能不全以及患有其他嚴重疾病者；植入心臟起搏器患者；因患側下肢局部皮膚破潰等其他原因而不能使用電刺激的患者。20例患者的一般資料：男13例，女7例；腦梗死11例，腦出血9例；年齡(52.00±8.16)歲，病程(46.00±8.58)d。

1.2 方法 采用意大利BTS公司的P-WALK平板壓力測試系統對患者進行步態運動學時空參數采集，見圖1。本系統由4塊墊狀壓力傳感器板(50×50cm2)、連接器、計算機等組成，選擇Multiplat-Analysisi模式。測試前讓患者只穿襪子在壓力傳感器板上進行1～2次預測試，熟悉測試過程。在壓力傳感器板前1m處開始步行，通過壓力傳感器板1m后停止。研究過程中每位患者測試3次，每次休息2～3min后進行下次測試，取3次測試參數的平均值進行計算分析[7]。本研究通過P-WALK設備采集患者以下參數指標：①步態周期：由于腦卒中患者步態具有不平衡性，本研究中所使用的步態周期為患者行走過程中患側足跟著地至該側足跟再次著地時所經過的時間；②患側預承重期：即健側擺動前期，正常步態中該期占步態周期10%；③患側單支撐期：即健側擺動期，正常步態中該期占步態周期的40%。④患側擺動前期：即健側預承重期，正常步態中該期占步態周期10%。⑤患側擺動期：即健側單支撐期，正常步態中該期占步態周期的40%。完成上述3次測試后，患者佩戴基于行走模式的FES設備(型號P2-9632)。使用步驟如下：首先選擇D工作模式(即行走模式)；然后尋找動作點：電極定位筆鏈接于儀器通道Ⅰ，電極片依次貼于患側踝關節、膝關節骨性凸起處，用酒精濕潤皮膚，電極定位筆頭在患側脛前肌、腓腸肌、股四頭肌及腘繩肌的皮膚表層游走，尋找引起肌肉收縮幅度最大的動作點，并做好標識。使用四通道導線，將通道1電極貼于脛前肌皮膚表層動作點周圍，通道2電極貼于股四頭肌皮膚表層動作點周圍，通道3電極貼于腓腸肌皮膚表層動作點周圍，通道4電極貼于腘繩肌皮膚表層動作點周圍。足底開關放置于足跟部(襪子內)。基于行走模式的FES設備模擬了正常步行肌肉收縮的時序，見圖2；最后根據患者個體差異，適當調整4個通道的電流輸出強度并根據患者在接受治療過程中的主觀感覺及調試者的觀察至患者達最佳步行狀態。設備調試完成后，患者休息5min，在基于行走模式的FES設備輔助步行時，同佩戴設備前測試程序再次進行測試。

圖1 某右側偏癱患者未佩戴基于行走模式的FES的步態分析

圖2 基于行走模式的FES模擬正常步行肌肉收縮時序示意圖

1.3 評定標準 采用P-WALK平板壓力測試系統，分別采集患者未佩戴基于行走模式的FES和佩戴基于行走模式的FES的步態運動學時空參數。

2 結果

佩戴FES時，患者步態周期、患側預承重期及患側擺動前期較未佩戴FES時均明顯減少(均P<0.05)，患側單支撐期及患側擺動期較未佩戴FES時均明顯增加(均P<0.05)，且佩戴FES時患側預承重期、單支撐期、擺動前期及擺動期占步態周期的比例均不同程度趨于正常。見表1。

3 討論

人體功能性活動，從運動控制的角度分為三類：反射性運動、隨意性運動和節律性運動。反射運動的特點是不受意志的控制；大多數復雜的隨意運動經反復練習才能熟練掌握，運動的細節以“運動程序”儲存起來，掌握后可下意識完成[8]。節律性運動介于反射運動和隨意運動之間，如呼吸、步行等，這類運動開始后不需要意識的參與，可以自動重復進行。腦和脊髓對運動的控制是以功能活動的終端為目的，以模式運動為基礎，正常行走是通過學習行走的模式而掌握的，腦損傷后大腦對這一模式的過程控制失靈，可以通過重復原來已掌握的行走模式的訓練讓大腦再次得到正常行走模式的信息[9-10]。因此，腦卒中患者的步行訓練，重點是功能性動作模式的訓練[11]。

表1 未佩戴FES和佩戴FES時步態運動學參數比較

與未佩戴FES時相比，aP<0.05

正常人的步行是軀干和肢體共同參與的節律性運動，關節屈伸及時空等步態參數具有良好的對稱性[12]。一個步行周期分為支撐期和擺動期，支撐期占步行周期的60%，擺動期占步行周期的40%[13]。研究顯示腦卒中偏癱患者的雙側站立相均相對延長而雙側單支撐期均相對縮短，即健患雙側擺動期均相對縮短。患側預承重期占步態周期>10%，說明身體重心由健側轉向患側的過程延長，由于患側肢體負重控制欠佳的同時可能還存在偏癱步態不具備良好的節律所致；患側單支撐期占步態周期<40%：即健側擺動期明顯相對縮短，影響步長及步速；患側擺動前期占步態周期>10%，說明患側肢體邁步動作滯后；患側擺動期占步態周期<40%，即健側單支撐期，此期時相的相對縮短，說明患側肢體邁步動作完成不充分，主要表現為屈髖伸膝及足背屈動作不足，以及軀干協同動作有限。

腦卒中偏癱患者在基于行走模式的FES設備輔助步行過程中，步態周期縮短，患側足跟著地至該側足跟再次著地動作完成所需時間減少，說明患者步行過程中的步行動作連續性明顯改善。本研究所采集的參數指標均趨向且接近于正常，說明患者在該設備輔助步行時步行動作的連貫性及對稱性均基本正常。因此，基于行走模式的FES對腦卒中偏癱患者步態的即刻影響，可以糾正偏癱患者的錯誤行走模式，基本達到無錯式運動再學習。

基于行走模式的FES設備的基本設計理念是模擬人體的行走動作，采用多通道、非同步刺激多組肌肉的方式，工作時按照正常行走的時序刺激多組肌肉，使癱瘓的下肢產生走路的動作。通過足底觸發開關來調控治療儀起始相的刺激，使治療儀產生的步態周期適用于不同個體的實際行走周期，治療時可以即刻產生功能性的動作。功能性活動具有一定的模式，如完成下肢行走的動作，需要下肢髖關節、膝關節、踝足關節的多關節、多組肌群的協調運動和控制，產生協調邁步運動，因此依據患者的主觀感覺及調試者的觀察，調整4個通道的電流輸出強度使患者達最佳步行狀態。利用此行走模式重復刺激下肢產生行走動作，不需要考慮下肢單一關節和肌肉的控制，通過使用依賴性最終達到恢復行走模式[14]。有研究結果提示基于行走模式的功能性電刺激設備臨床效果比較明顯，顯著改善腦卒中患者偏癱下肢運動功能及平衡能力[15]。

本研究過程中，采集了研究對象的部分步態運動學評價指標，根據患者的耐受程度調整設備的電流強度，得出在該設備輔助步行訓練時偏癱患者基本可以達到無錯式運動再學習的結果。基于行走模式的FES同時聯合其他治療方法[16]，如踝足矯形器、視覺或聽覺節律性刺激，多樣化的康復訓練模式是否可以進一步提高步行訓練的正確性和有效性，在本研究的基礎上作者將進行更深入的研究探討。