BTE系統對頸脊髓損傷后上肢肌力強化訓練的效果

馮曉娟，李建軍

1.首都醫科大學康復醫學院，北京市 100068；2.中國康復研究中心北京博愛醫院作業療法科，北京市100068

美國每年約有1.75 萬例新增脊髓損傷患者[1]。中國脊髓損傷年患病率約為37/100 萬，年齡多為34.7～54.4 歲，男性多于女性，汽車碰撞和高空墜落是主要原因[2]。頸脊髓損傷(cervical spinal cord injury，C-SCI)由于損傷平面較高，常導致高死亡率[3]。幸存的CSCI 患者臨床表現為四肢癱，運動、感覺、大小便功能以及日常生活活動能力(activity of daily living，ADL)受到不同程度影響[4]。

根據脊髓損傷神經學分類國際標準[5-7]，運動平面位于C6-7的完全性脊髓損傷患者，上肢關鍵肌肌力較差，大部分患者的康復結局為依賴輪椅生存。這些患者在驅動輪椅、床椅轉移、翻身起坐、進食、梳洗、如廁等日常動作中，上肢力量顯得尤為重要[8]。四肢癱患者的上肢和手功能改善，對生活質量提高有重要意義[9]。

有針對性的高強度密集訓練，即上肢強化運動訓練在C-SCI 后的康復訓練中應用較為廣泛[10-12]。對癱瘓肢體進行規律的強化運動，可以促進患者功能恢復[10，13]。方法有徒手或器械輔助，治療師可根據具體情況靈活選擇。

BTE PrimusRS 模擬仿真測試評價訓練系統(以下簡稱“BTE 系統”)是集訓練和測試于一體的設備。系統提供等長、等張、等速3 種訓練模式，可進行主動運動、輔助運動和被動運動，也可用于評估與肌力相關的指標[14]。BTE 系統測試握力、捏力、肘關節屈伸力、膝關節屈伸力具有較好信度，對慢性肩周炎、踝關節炎等的康復訓練療效較好[15-19]。

脊髓損傷康復是一個漫長過程。臨床大致分為急性期(1 個月內或0～4 周)、亞急性期(1～2 個月或4～8周)、恢復期(3～6 個月)和穩定期(6 個月以上)[20-21]。早期綜合康復對脊髓損傷患者ADL 影響的研究較多[22-25]，不同階段脊髓損傷患者進行強化訓練的療效尚待觀察。本研究探討運用BTE 系統對C-SCI 患者進行上肢肌力強化訓練的有效性，同時觀察不同病程CSCI患者進行上肢肌力強化訓練的療效差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年6 月至2020 年1 月，選取在北京博愛醫院脊髓損傷相關科室住院治療的創傷性C-SCI 患者60例，所有患者均有確切外傷史，首次發病，經MRI證實為C-SCI，并接受頸椎內固定手術。其中術后1～2個月15 例(亞急性期組)，3～6 個月15 例(恢復期組)，6個月以上30 例。將病程6 個月以上的患者再等分為對照組和穩定期組。

納入標準：①年齡18～60 歲；②根據2019 版脊髓損傷神經學國際分類標準[7]，運動平面為C6-7、美國脊柱損傷協會(American Spinal Injury Association，ASIA)分級為A 級或B 級的運動完全性脊髓損傷；③根據Lovett肌力等級評定標準，伸肘肌徒手肌力檢查(Manual Muscle Test，MMT) ≥2 級，改良Ashworth 量表 分級＜Ⅱ級；④無認知障礙，可配合訓練，依從性好；⑤同意并簽署知情同意書。

排除標準：①脊柱(包括頸椎)固定不穩定；②并發腦損傷、其他脊髓節段損傷、四肢骨折、周圍神經損傷等；③并發體位性低血壓、壓瘡、肺部感染、下肢深靜脈血栓等并發癥；④全身狀況差，有嚴重心、肝、肺、腎等疾病；⑤安裝心臟起搏器；⑥慢性全身性疾病或傳染病等；⑦正在參加其他療法(包括替代療法)或服用藥物(包括草藥)；⑧其他原因無法進行康復治療或影響康復治療強度。

剔除和脫落標準：①入組后未滿4 周出院；②其他非康復訓練因素引起骨關節或肌肉損傷，如意外摔倒。

各組間性別、年齡和ASIA 運動平面均無顯著性差異(P＞0.05)，病程有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。見表1。

本研究經中國康復研究中心倫理委員會審核通過(No.2019-114-1)。所有患者入組前均簽署知情同意書。

表1 四組一般資料比較

1.2 方法

對照組予常規綜合康復治療4 周。①物理治療。由專業物理治療師根據患者具體情況進行肢體被動活動訓練、輔助訓練或抗阻訓練，站立床或站立架訓練，下肢被動康復踏車訓練，四點支撐訓練，床上移動訓練，輪椅操控訓練，坐位平衡訓練以及呼吸訓練。每天60 min，每周5 d。②作業治療。由專業作業治療師根據患者功能狀況進行良肢位擺放指導，有目的的上肢作業活動訓練(與推拉、夠取、抓放等相關的作業項目)，選擇合適的輔助具(萬能袖帶、C 型夾等)進行模擬進食訓練、書寫訓練、穿衣訓練、床椅轉移訓練等日常生活動作模擬訓練。每天30 min，每周5 d。③理療：上肢低頻或中頻電刺激、下肢氣壓式靜脈回流促動，每天各20 min，每周5 d。④針灸每天45 min，每周5 d；心理疏導治療每次30 min，每周2～3次。

其余各組在以上綜合康復的基礎上，每天采用美國BTE PrimusRS 系統(Baltimore Therapeutic Equipment公司)配件122、601、701進行上肢肌力強化訓練30 min，每周5次，共4周。

采用配件122 對雙側上肢進行矢狀面逆時針圓周運動訓練。將患者雙手用彈力繃帶固定于手柄上。①肌力≥3 級者，以抗阻運動為主。根據初次測試的等長收縮最大力，以雙側平均值的30%作為初始阻力進行訓練，系統自動顯示柱狀的5 s做功圖，以第一個5 s 做功為基準，超過或低于50%系統自動警示。如果患者連續1 min 內做功均超過50%，每次遞增阻力1 N；如果患者連續1 min內做功低于50%，每次遞減阻力1 N。增加或減少阻力后，如患者出現不適，可繼續降低阻力；如仍較輕松，可繼續增加阻力。②肌力2 級者，訓練以輔助運動為主。BTE 系統可設定運動范圍、提供助力，并能實時感應患者用力大小。當患者力量較弱無法完成全范圍活動時，系統可提供助力，幫助患者達到設定的范圍。屏幕上有紅、綠兩種曲線圖，分別代表機器提供助力和患者自主用力。治療師鼓勵患者盡量自主用力，以增加綠色線條的長度和高度。每次10 min。

采用配件601 進行單側前臂旋前、旋后訓練。將患者雙手用彈力繃帶固定于手柄上。只采用輔助運動方式，設定運動范圍為180°(旋前90°、旋后90°)，鼓勵患者盡量自主用力，以增加綠色線條的長度和高度。每側每次訓練各5 min。

采用配件701 進行單側肘關節伸展訓練。訓練方案參照122。每側每次各5 min。

治療師根據患者實際情況，遵守循序漸進原則，逐步增加難度。

治療過程中嚴密觀察患者不良反應。

1.3 觀察指標

治療前和治療4 周后，由經過專業培訓的同一名治療師對患者進行功能評估。

1.3.1 等長峰值力矩(isometric peak torque，IPT)

選用配件701 對患者雙側肘伸肌群進行測試。患者輪椅上端坐，靠背調至90°，患者保持肩關節屈曲90°，肘關節屈曲45°，上臂固定于支撐架上防止代償，肱骨外上髁與BTE系統的動力頭中心對齊，調整配件長度使之與患者前臂長度相等，將患者手部用彈力繃帶固定于手柄上，鎖定配件與支撐架呈45°。

采用非爆發性靜力性測量模式。囑患者在3 s 內以最大力伸肘，重復3 次，組間間歇5 s，三次測量值的變異系數(儀器直接給出)＜10%為有效[27]，取均值。

1.3.2 等張極限肌耐力(isotonic extreme muscle endurance，IEE)

選用配件701，起始位置同上，根據測得的IPT值，選取雙側中較大IPT 值的50%作為阻力矩，運動頻率40 次/min[27]。儀器有可示的節奏模塊，囑患者跟隨顯示器所示頻率反復向前伸肘，持續運動至疲勞。記錄總做功量。

以上兩項測試在進行正式測試前，患者先試驗幾次以熟悉測試程序和方法，理解后稍作休息，然后進入正式測試。

測試結果均為雙側，為便于統計，最終數據取雙側數據的平均值[28]。

1.3.3 ASIA 上肢運動評分(Upper Extremity Motor Score，UEMS)

UEMS 由5 組關鍵肌群的MMT[29-30]肌力組成，即屈肘肌群(C5)、腕背伸肌群(C6)、伸肘肌群(C7)、指屈肌群(C8)、小指外展肌群(T1)。每組肌群0～5 級相對應評0～5分，雙側總分50分。

1.3.4 功能獨立性測量(Functional Independence Measurement，FIM)

選用FIM[31-33]對患者進行ADL 評定。FIM 共6 大項，18個子項目，總分126分。

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0 統計軟件進行數據處理。計數資料以頻數表示，采用χ2檢驗。計量資料以()表示，組內比較采用配對樣本t檢驗，組間比較使用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療前，各組間評定結果均無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，各組評定結果均明顯改善(P＜0.01)。各組間有非常高度顯著性差異(P＜0.001)，亞急性期組UEMS、IPT 最高，恢復期組FIM、IEE 最高，穩定期組恢復最差。見表2～表5。

3 討論

殘存肌力是C-SCI 患者功能和獨立性的重要決定因素，而上肢殘存肌力尤為重要[34]，其微小改善都會對患者日常活動產生重大影響[35]。

上肢肌力訓練是C6-7損傷患者康復的重點。通過肌力訓練，可以減輕肌肉萎縮，增加肌糖原生成，誘導多種與神經再生相關的神經生長營養因子表達，促進皮層功能重塑，加強對脊髓活動的控制，提高肌肉爆發力和耐力，提高患者運動功能和日常生活活動能力[26，36-38]。急性期(術后1 個月內) C-SCI 患者由于血流動力學因素和脊柱穩定性差[39-40]，上肢肌力強化訓練應謹慎。故本研究未選取急性期C-SCI患者。

以往康復訓練方法多為徒手訓練和功能補償訓練。徒手訓練對運動范圍、運動頻率、主動用力程度、運動效率等無法精確控制，費力費時，缺乏量化、客觀的評價，也缺乏對訓練效果的實時反饋[42]；療效易受治療師的技術和溝通水平影響，患者容易感覺枯燥，尤其是病程較長的患者訓練積極性降低，甚至放棄訓練。功能補償只能針對功能缺陷選用助具、輔具等實現部分自理，不能提高運動控制能力。

表2 各組治療前后UEMS評分比較

表3 各組治療前后FIM評分比較

表4 各組治療前后IPT值比較(N·m)

表5 各組治療前后IEE值比較(J)

重復強化練習會導致大腦和脊柱適應并重塑，運動強度對脊髓損傷患者的運動感覺恢復有重要意義[10]。規律的強化運動訓練還可改善骨骼肌內的組織氧指數，加速新陳代謝，提高肌肉做功效能[41]。

近年來，機器輔助強化運動訓練逐步興起，各種機器人和外骨骼[28，43]、等速運動訓練儀、綜合力量訓練儀器(如BTE 系統)等應用到物理治療和作業治療中，它們既可提供高強度、長時間重復練習，又能直觀給出評價指標，如運動范圍、力的大小、速度、時間、做功、效率、左右側對比、前后對比等，減輕治療師負擔，同時增加訓練趣味性，提高患者積極性，臨床上被逐漸接納。

BTE 系統是一套神經肌肉功能測評與訓練系統，既可進行測試評估，也可進行多種模擬仿真功能的康復訓練。系統自帶多種配件，可完成對人體多數關節肌肉的測試與訓練，并可設定等長，向心/離心的等張、等速模式[27]。治療師可以根據患者的情況調整阻力或助力；屏幕提供可視化的運動范圍、做功總量、時長、效率等信息，患者可根據這些實時動態信息及時調整狀態，提高積極性，盡最大努力完成訓練任務；治療師也可根據實時結果，更有效地指導患者訓練。計算機可儲存訓練結果，為下一次訓練提供參考。

本研究采用該系統對力的參數IPT、IEE 進行測試。IPT 反映肌肉的靜態收縮(等長收縮)力；IEE 是肌肉持續運動做功的動態指標，可以作為肌肉的耐力評價指標。與傳統的MMT相比，評定更敏感、精確。

研究顯示，不同病程C-SCI 患者行上肢肌力增強訓練，療效存在差異。

亞急性期(術后1～2 個月)介入，爆發力(IPT)和運動功能(UEMS)提高較快，可能與這一時期脊髓休克逐漸消失[44]、脊髓水腫壓迫逐漸解除、神經修復較快[23]有關；但耐力(IEE)和ADL(FIM)的恢復不如3～6個月介入者，這可能由于脊髓休克并沒有完全解除、體位性低血壓、低鈉血癥、頸部制動、不適應輪椅坐位、傷口未愈合、情緒狀態較差[45]、臥床時間長、對他人過度依賴等原因[46-47]，導致身體、心理狀態較不穩定。

恢復期(術后3～6 個月)患者身體和心理狀態均已逐步適應損傷[48]，對疾病和康復的認識也更明確，各項基礎指標穩定，康復欲望更加強烈，逐漸適應并渴望獨立，耐力和功能獨立性恢復較其他組更快。

本研究還發現，穩定期(術后6 個月以上)脊髓損傷患者，由于神經修復已趨于穩定，各項功能恢復較其他兩組要慢，但與訓練前相比，各項參數仍有小幅度提高。這一階段患者在經歷長時間綜合康復后，逐漸產生疲勞甚至消極情緒。

經過BTE強化訓練后，患者普遍反映BTE訓練能根據屏幕反饋的數據，盡最大努力以達到最高值；能直觀看到每天、每周甚至更久的功能變化，有助于調動患者的積極性和主觀能動性。

本研究并非完全隨機對照設計。由于穩定期患者神經自身修復因素以及身體和心理狀態都較穩定，另外對照組設置過多，統計分析檢驗效能較低，故對照組僅選取病程6 個月以上的穩定期患者；由于C-SCI每個節段損傷表現差異都很大，本研究僅選取運動平面C6～7的患者，在測試IPT和IEE時僅選取對支撐、移乘、夠取等影響較大的伸肘肌群，沒有納入其他損傷節段患者，觀察所有上肢關鍵肌群；同一運動平面CSCI 患者，雙側功能狀態亦可能不同，IPT 測試時借鑒Francisco 等[28]的方法，取雙側平均值，并未進行單側對比。另外，本研究樣本量較小。今后可繼續收集數據擴大樣本量，并進行隨訪。

綜上所述，運用BTE 系統對C-SCI 患者進行上肢肌力強化訓練，可提高患者的肌力、耐力，進而提高運動功能和日常生活活動能力。不同病程C-SCI 患者進行上肢強化運動訓練后的療效存在差異，亞急性期爆發力和運動功能提升更快，恢復期耐力和ADL 能力提升最快；穩定期雖然效果不如初期明顯，但仍有不同程度的提高。可運用BTE系統進行精確測評，也可運用到其他節段脊髓損傷患者的康復訓練中。