功能性電刺激康復踏車訓練對痙攣型腦性癱瘓兒童下肢運動功能的效果

何艷，張琦，胡曉詩，馬婷婷，李思佳

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兒童物理療法科，北京市100068

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。痙攣是最常見的運動障礙，發生在80%的腦癱兒童中，可導致繼發性問題，包括髖關節疼痛或脫位、平衡問題、手功能障礙和馬蹄畸形，嚴重地影響腦癱兒童的身心健康和生活質量[1]。此外，腦癱兒童經常采用相對較高能耗的方式進行移動，這使他們無法進行長距離行走，從而影響日常生活活動能力和參與水平[2-3]。常規康復治療雖然可以改善患兒的臨床癥狀，但效果有限[4]。

功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)是一種常見的低頻物理因子治療，近年來作為輔助治療改善腦癱患兒的痙攣和運動功能[5]。FES 聯合康復踏車作為一種主動性的運動康復方案，越來越多地應用于各類中樞性運動功能障礙患者[6]，并在成人腦卒中、脊髓損傷等的康復治療中取得顯著的效果[7]。本研究觀察FES 康復踏車訓練對痙攣型偏癱患兒下肢運動功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年11 月至2020 年12 月北京博愛醫院痙攣型偏癱患兒36 例，符合2015 年《中國腦性癱瘓康復指南》關于痙攣型偏癱的診斷標準。

納入標準：①年齡6～12歲；②粗大運動功能分級系統(Gross Motor Function Classification System,GMFCS)I～Ⅲ級；③有一定的認知能力，能聽懂并服從治療師的指令；④同意參加試驗并簽署知情同意書。

排除標準：①有嚴重并發癥；②下肢有感覺缺失；③參與試驗前6 個月內接受過肉毒毒素注射或外科手術。

剔除與脫落標準：①患兒或家屬主觀意愿退出；②試驗過程中因各種突發原因無法繼續訓練。

采用隨機數字表法將患兒分為對照組(n=18)和觀察組(n=18)。兩組一般資料無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經中國康復研究中心醫學倫理委員會批準(No.2017-059-1)。

1.2 方法

對照組接受常規康復訓練，觀察組在對照組基礎上加用FES康復踏車訓練。

1.2.1 常規康復

常規康復訓練包括被動活動和牽拉訓練，力量強化訓練、平衡訓練、步態矯正訓練及任務導向性活動訓練等，每次30 min，每天2 次，每周5 d，連續8周。

1.2.2 FES康復踏車訓練

采用RT300-S 型康復評定與訓練系統(美國RESTORATIVE THERAPIES INC 公司)進行訓練。患兒取坐位，將刺激電極片分別置于患側股四頭肌和脛前肌的肌腹，選擇FES 康復踏車兒童下肢模式，刺激頻率10～100 Hz，根據患兒的耐受閾值確定電刺激強度。熱身運動(被動運動) 5 min，FES 康復踏車訓練(主動運動)20 min。在主動運動過程中，FES刺激股四頭肌產生伸膝動作，刺激脛前肌產生踝背屈動作。最后再進行被動運動5 min。每次訓練共30 min。每天1 次，每周5 d，連續8周。

1.3 觀察指標

訓練前后，由1 名不清楚分組情況的治療師對所有患兒進行評價。

1.3.1 改 良Ashworth 量 表[8](modified Ashworth Scale,MAS)

采用MAS 評價偏癱側腓腸肌、腘繩肌肌張力。共0～Ⅳ級，將其量化為0 分、1 分、2 分、3 分、4 分、5分，分值越低，表明患兒肌張力越低。

1.3.2 10 米步行測試

采用10 米步行測試評價訓練前后步行速度的改變，速度越快越好[9]。

1.3.3 6分鐘步行測試[10]

采用6 分鐘步行測試評價訓練前后步行耐力的改變，患兒在6 min 內以最快的速度安全地行走，行走的距離越大越好。

1.3.4 粗大運動功能測試[11](Gross Motor Function Measure,GMFM)

采用GMFM 的D 區和E 區評價步行功能，共37項，總分111分，得分越高，運動功能越好。

1.3.5 生理消耗指數(physiological cost index,PCI)[12]

采用指夾式血氧儀測量6 min 步行前的靜息心率和步行后的心率，通過步行距離和時間算出步行速度。

PCI越小表示能量消耗越少，步行效率越高。

1.4 統計學分析

采用SPSS 26.0 進行統計學分析。符合正態分布的計量資料以()表示，治療前后比較采用配對t檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料采用Fisher精確檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

觀察組脫落2例，其中1例中途出院，1例因肺炎停止訓練。

2.1 MAS評分

訓練前，兩組腓腸肌和腘繩肌MAS 評分均無顯著性差異(P＞0.05)。訓練后，兩組腓腸肌MAS 評分無明顯變化(P＞0.05)；觀察組腘繩肌MAS 評分顯著降低(P＜0.001)，對照組無明顯變化(P＞0.05)；觀察組腘繩肌MAS 評分優于對照組(P＜0.05)。見表2、表3。

表2 兩組治療前后腓腸肌MAS評分比較

表3 兩組治療前后腘繩肌MAS評分比較

2.2 步行能力

訓練前，兩組10 m 步行速度、6 min 步行距離均無顯著性差異(P＞0.05)。訓練后，兩組10 m 步行速度、6 min 步行距離均顯著增加(P＜0.001)，且觀察組顯著高于對照組(P＜0.001)。見表4、表5。

表4 兩組治療前后10米步行測試比較(m/s)

表5 兩組治療前后6分鐘步行測試比較(m)

2.3 GMFM評分

訓練前，兩組GMFM 評分無顯著性差異(P＞0.05)。訓練后，兩組GMFM 評分均顯著增加(P＜0.001)，觀察組顯著高于對照組(P＜0.001)。見表6。

表6 兩組治療前后GMFM評分比較

2.4 PCI

訓練前，兩組PCI 無顯著性差異(P＞0.05)。訓練后，兩組PCI 均顯著降低(P＜0.001)，觀察組低于對照組(P＜0.05)。見表7。

表7 兩組治療前后PCI比較

3 討論

痙攣型偏癱患兒經常表現出關節活動范圍減小、肌肉痙攣/張力增加、協調能力受損、肌肉力量下降等功能損害，行走能力下降[13]。隨著時間的推移，以時空和運動學參數為特征的步行功能降低，大多數兒童的獨立生活能力在整個青春期和成年期下降，功能性活動能力下降，步行效率低下和能量消耗增加[14-15]。導致這種惡化的因素是肌肉無力，這是由于缺乏與身高和體質量成比例的肌力增加以及痙攣造成的[15]。

常規康復通常采用力量訓練等來解決這些問題，但是因腦癱患兒選擇性運動控制障礙和訓練量不足，無法實現臨床意義上的改變。選擇性運動控制障礙是指根據自主姿勢或運動的要求，在選定模式下肌肉激活的能力受損[16]。

FES 是應用外部電脈沖來啟動有限的骨骼肌自主收縮，當電流通過放置在靶肌肉或皮膚神經上的電極傳導，通過誘導肌肉收縮來激活完整的運動單元時，肌肉收縮潛力被激發。FES 的一個獨特特點是能夠改善患者的選擇性運動控制[15]。因此FES 廣泛用于腦卒中的康復，用以解決步行中足廓清的問題[17-18]。因為步態模式的可預測性和重復性，使擺動時踝關節背屈肌的FES 能夠由可預測的步態階段發出。同時FES 也逐漸應用于痙攣型腦癱兒童的步行中以解決同樣的問題。有研究顯示[19]，在步態周期間應用于踝關節背屈肌FES 具有良好的效果和耐受性，并且FES 輔助步態訓練可以改善痙攣型偏癱患兒受刺激脛前肌的肌肉體積、力量和踝關節運動控制。

傳統上，FES 的應用(如FES 輔助步態)不用于肌肉力量的強化，因為脈沖的傳遞強度通常不足以使肌肉力量增強。但是FES 輔助步態的優點是通過重復、與功能相關并基于活動的選擇性地募集運動單元，促進肌肉收縮，從而達到增強肌力的目的[16]。康復踏車已普遍應用于臨床康復，主要用來提高患者肌力、心血管功能、關節活動度及骨量等，但是部分患者沒有足夠的肌力或耐力來進行長時間的主動或持續抗阻踏車訓練；FES 康復踏車克服了傳統踏車的弊端，可以使患者多個肌群都能協調有力地完成抗阻踏車運動[6]。

本研究采用FES 結合康復踏車，在電腦預先設定的程序控制下，通過多通道刺激器刺激患兒多個運動肌群，從而誘發功能性運動來對抗康復踏車提供的阻力；通過大量重復和高強度的訓練，快速提升患兒肌肉力量，改善肌群間收縮的協調性和穩定性。訓練過程中實時監測患兒的運動狀態，自動對患兒的運動目標進行動態調整，同時實時監測電刺激情況，在保證電刺激本身與患兒運動相一致的同時，根據患兒運動能力的大小自動調節刺激強度，使患兒在FES 的輔助下更有效地完成運動訓練過程，有效地避免早期異常運動模式的發生。此外，患兒能通過電腦屏幕上顯示的信息知曉自己的訓練情況，通過視覺反饋調動患兒訓練的積極主動性及運動過程中的自我調整控制能力。FES 還能使腦癱患兒本體感覺生物反饋得到加強，把正確的關節運動感覺和肌肉收縮的感覺傳遞到大腦[20]。

本研究顯示，FES 康復踏車訓練后患兒步行速度和運動功能優于常規康復，這與姜艷等[20-21]的結果一致。首先，可能與患兒經過8 周的正常模式下抗阻訓練，肌群間相互協調收縮，肌張力與肌力達到平衡狀態有關；其次，正確模式下的重復多次訓練，對偏癱患兒下肢踝背屈角度、動態平衡及步行速度有明顯改善作用[21]。此外，本研究通過多通道FES 康復踏車，在正確的運動模式下對下肢的周圍神經進行調控，使神經肌肉本體感覺得到強化[20]；同時被使用的神經突觸和神經通路被喚醒，幫助增強大腦皮質信號輸入，促進神經系統正確皮質興奮痕跡的形成，利于大腦皮質對正常運動模式的掌握和儲存，對腦癱兒童運動功能的發育起到促進作用[22]，從而有效地改善下肢運動功能。

本研究還顯示，FES 康復踏車訓練后腘繩肌肌張力小于常規康復，這可能與FES 康復踏車訓練過程中患兒主要做的是膝關節抗阻屈伸運動，更多增強了起伸膝作用的股四頭肌肌力，因此根據拮抗肌的交互收縮機制[22]，肌力增強的股四頭肌對其拮抗肌腘繩肌的痙攣程度產生抑制，導致其痙攣程度降低。兩組腓腸肌肌張力無顯著變化，考慮到患兒在FES 訓練時少有背屈動作，因此對于起踝關節背屈作用的脛骨前肌肌力增強較少，即使在蹬踏時產生踝背屈動作也多屬于被動運動，說明FES 康復踏車需要與主動肌力訓練相結合，才能更好、更有效地增強肌力。李娟等[23]觀察腦卒中偏癱患者治療前后偏癱側股四頭肌、腓腸肌的肌電積分值，結果顯示治療6 周后股四頭肌的肌電積分值有顯著差異，但是脛骨前肌的肌電積分值無顯著差異；說明治療前后股四頭肌肌力增加較明顯，而脛骨前肌增加不明顯。本研究與此一致。

有研究表明[25]，經過4 周的FES 康復踏車訓練，患者的心肺適能、有氧運動能力和運動耐力得到明顯提高[24]；經過8 周的FES 康復踏車訓練后，腦卒中患者的峰值攝氧量提高12%，步行速度和平衡等運動功能也顯著提高。本研究中，觀察組經過8 周的FES 康復踏車訓練后，步行耐力和PCI 都有顯著改善，與前期研究結果一致。可能的原因一方面是患兒在FES 康復踏車訓練過程中，通過電刺激激活感覺運動系統，另一方面FES 結合康復踏車為患兒提供了大量重復性和高強度的訓練，增強患兒下肢靶肌肉的力量，同時通過改善肌群間收縮的協調性，使患兒步行效率提高，步行耐力增高，能量消耗顯著降低，因此PCI 顯著降低。

綜上所述，FES 康復踏車訓練能夠提高痙攣型偏癱患兒的下肢運動功能，對腦癱兒童的臨床康復治療具有重要意義，未來可以將其作為腦癱兒童康復的輔助手段。

本研究樣本量較小；觀察對象為痙攣型偏癱兒童，步態具有不對稱性[26-27]。本研究只觀察肌張力、步速、步行耐力、粗大運動功能以及PCI，后續可以加大樣本量進一步觀察患兒雙側足底壓力分布、步態時空參數等。并且隨著患兒步行耐力的增加，可以進一步通過肌骨超聲觀察患兒的肌肉體積是否有增大，通過氣體代謝分析更加精確地判斷患兒的能量消耗[28]情況等。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。