功能性電刺激下踏車訓練對亞急性期腦卒中患者運動功能和心肺適能的效果

徐泉 ，馬迪，潘鈺，李顏杝，楊緋，楊曉輝，季林紅

1.清華大學附屬北京清華長庚醫院康復醫學科，清華大學臨床醫學院，北京市 102218；2.清華大學機械工程系，摩擦學國家重點實驗室智能生物機械分室，北京市100084

我國是全球腦卒中高發國家之一，腦卒中發病率逐年上升，發病年齡趨于年輕化；近年來腦卒中死亡率明顯下降，但致殘率超過70%[1]。腦卒中后常出現以偏癱為主的運動功能障礙，主要包括肌力和關節活動度下降、姿勢控制不能等，日常生活能力受限，嚴重影響患者生活質量[2]。腦卒中后運動功能障礙導致活動減少，可能引起有氧代謝能力下降，心肺適能減弱，危險因素進一步增加[3?5]。

功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)利用個性化設計的電刺激，作用于支配靶肌肉的神經組織，促進肌肉收縮，促進功能恢復。FES 康復踏車將FES 和主被動踏車訓練相結合。我們前期研究發現，四肢聯動康復踏車訓練可以提高腦卒中患者心肺適能，增強運動耐力[3]。本研究探索FES 康復踏車對腦卒中亞急性期患者運動功能、心肺適能及日常生活能力的效果，并與四肢聯動康復踏車進行比較。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2019年4月住院腦卒中患者69例，診斷標準符合全國第四屆腦血管疾病學術會議腦梗死或腦出血標準[6]，分為對照組和實驗組。

納入標準：①首次發病的腦梗死或腦出血；②年齡18～80 歲；③病程2 周～3 個月；④配合康復治療；⑤簽訂知情同意書。

排除標準：①伴嚴重心、腎功能不全；②并發失語；③并發認知功能障礙；④并發精神癥狀；⑤裝有心臟起搏器；⑥在電刺激部位有金屬內固定；⑦肌張力障礙導致嚴重痙攣；⑧重度骨性關節炎、重度骨質疏松。

對照組3 例患者中途出院，2 例病情變化；實驗組3 例中途出院，1 例病情變化。最終60 例患者完成研究，對照組和實驗組各30例。兩組性別、年齡、體質量指數、病程、卒中類型等均無顯著性差異(P＞0.05)，高血壓、糖尿病、冠心病等并發癥無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

本研究經北京清華長庚醫院醫學倫理委員會審查批準。

1.2 方法

兩組根據康復評定結果行常規康復，主要包括軀干肌肌力訓練，患側肢體肌力和誘發分離運動訓練，坐位和立位平衡訓練，患側肢體負重訓練，重心轉移訓練，步行訓練等。

實驗組增加FES 康復踏車訓練。FES 靶肌肉為患側下肢腘繩肌和脛前肌，患側上肢肱三頭肌和伸腕肌，電極置于各肌肌腹，選擇FES 康復踏車模式，刺激頻率10～100 Hz，根據患者耐受閾選擇電刺激強度。對照組增加四肢聯動康復踏車訓練。兩組運動時保持40%～60%峰值攝氧量(peak oxygen uptake,VO2peak)[7]時對應的心率水平。每天30 min，每周5 d，共4周。

患者于康復踏車訓練前行心肺運動試驗，測試全程心電監護。患者坐位，接面罩、呼出氣采集管、心電監護儀，放松2 min 后運動，至患者最大耐受量。分析儀檢測呼出氣采集管的氣體，測定VO2peak。實時監測心電圖和經皮血氧飽和度，每3 分鐘測血壓1 次。出現以下情況之一時，終止測試：①心電圖ST 段壓低＞2 mm 或抬高≥1 mm；②頻發室性心動過速、室性早搏、房性纖維顫動、房性心動過速等；③收縮壓＞220 mmHg或舒張壓＞90 mmHg。

表1 兩組一般情況比較

康復踏車訓練時用脈搏血氧儀監測心率，間斷監測血壓，維持患者心率在40%～60% VO2peak時對應的心率水平；訓練中如收縮壓＞220 mmHg 或舒張壓＞90 mmHg，暫停訓練。

1.3 評定方法

治療前和治療4 周后，由對分組情況不知情的康復醫師進行評估，內容包括簡式Fugl?Meyer評定量表(Fugl?Meyer Assessment,FMA)[8]、改 良Barthel 指 數(modified Barthel Index,MBI)[9]和VO2peak。

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0 統計軟件進行數據分析。計量資料符合正態分布且方差齊性，用()表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗。計數資料采用χ2檢驗。雙側檢驗，顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療前，兩組FMA 和MBI 評分、VO2peak均無顯著性差異(P ＞0.05)；治療后，兩組FMA和MBI評分、VO2peak均較治療前顯著提高(P ＜0.001)，實驗組FMA評分和VO2peak明顯高于對照組(P＜0.01)。見表2～表4。

3 討論

本研究顯示，進行4 周FES 康復踏車和四肢聯動康復踏車訓練均有助于腦卒中亞急性期肢體運動功能和日常生活能力改善，與前期研究結果一致[3]，而FES 康復踏車更有助于運動功能和心肺適能改善。這可能是由于腦卒中亞急性期患者因肌力耐力不足、運動模式異常等原因，只能進行被動或助動踏車訓練，缺乏主動參與；而FES 康復踏車能在患者踏車運動過程中，通過電刺激激活感覺運動系統，提高靶肌肉肌力，改善運動功能。

本研究采用的康復踏車訓練均屬于有氧運動。臨床研究中，腦卒中后堅持中等強度有氧運動有利于提高有氧運動能力和運動耐力[9]。Tang 等[10]發現，腦卒中亞急性期患者進行4～5 周有氧運動訓練是安全的，有助于有氧運動能力和步行能力提高。Da Campo等[11]發現，腦卒中患者有氧運動4 周后，心肺適能明顯提高。本研究結合患者住院周期及康復治療方案，設定訓練時間為4周。

FES 可以誘發肌肉運動，模擬正常自主運動，促進患者接近正常運動模式，加強主動運動。FES 不僅可以誘發肌肉收縮，還可以調節腦源性神經營養因子，促進神經突觸側支發芽和新突觸生成，從而促進腦神經重塑[12?16]。將FES 應用于腦卒中患者患側上肢推拉和下肢蹬踏動作的相應肌肉，可使患者充分參與踏車訓練，提高訓練效率[17?19]。FES 能有效提高腦卒中患者癱瘓側肢體肌力[20]。

表2 兩組治療前后FMA評分比較

表3 兩組治療前后MBI評分比較

表4 兩組治療前后VO2peak比較〔ml/(kg·min)〕

FES 康復踏車可以改善亞急性和慢性腦卒中患者的肌力[21]、肌張力[22]、步行功能[23]和運動協調[24]等。腦卒中后，心肺儲備明顯下降，早期運動降低，心肺功能下降[25]；腦卒中偏癱患者參與有氧運動也較正常人下降，心肺功能進一步下降，形成惡性循環。心肺功能下降會增加腦卒中患者再發風險和并發心血管疾病風險[3,26]。Aaron 等[27]的研究顯示，FES 踏車訓練8周后，慢性腦卒中患者VO2peak提高12%，步行速度和平衡等運動功能也有顯著改善，但該研究未設對照組。Janssen 等[18]的隨機對照雙盲研究顯示，FES 踏車訓練6 周可提高慢性腦卒中患者心肺功能，但與單純踏車訓練無顯著性差異。也有研究發現[28]，FES 踏車訓練可以改善癱瘓患者的運動心率水平和運動輸出功率，有助于預防腦卒中復發。FES 與腦機交互技術結合，對腦卒中患者進行康復訓練有一定實用前景[29]。腦機交互技術聯合常規康復治療能夠提高腦卒中患者運動功能，改善患者日常生活活動能力[30]。

本研究顯示，腦卒中患者亞急性期應用FES 康復踏車后，運動功能和心肺功能有進一步改善，優于四肢聯動康復踏車。

本研究樣本量較小，治療結束后隨訪時間不足。后期將在適當增加樣本量的基礎上，進一步進行長期隨訪研究。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。