互動式頭針結合上肢外骨骼機器人對腦卒中患者上肢功能的影響

王子豪，胡 川，張海泉，王 欣*

1 山東體育學院，山東 濟南 250102；

2 山東大學附屬省立第三醫院，山東 濟南 250031

腦卒中在我國具有高發病率和高死亡率的特點，數據顯示僅2019年我國新診斷的腦卒中案例就高達394 萬例［1-2］。據統計，只有5%～20%的腦卒中患者能夠完全使用上肢，25%的患者能夠部分使用，而60%的患者則完全不能使用，這嚴重影響了患者的生活質量，限制其獨立生活所必需的日常生活活動能力［3］。隨著康復醫學的不斷發展，基于神經可塑性理論的中樞-外周-中樞的閉環康復理論逐漸應用于臨床，并成為腦卒中后上肢及手功能障礙康復的研究熱點。該理論強調將中樞干預和外周干預相結合，形成“閉環”信息反饋傳導通路，提高神經可塑性，強化肢體的運動控制模式，對腦卒中后上肢及手功能障礙的康復具有積極意義［4-5］。

互動式頭針由互動式針刺法發展而來，為我國著名學者陳爽白所創建，提出針刺得氣后，患者可在針刺期間主動運動相關部位［6］。頭針作為一種中樞干預方式，通過促進大腦半球間功能重塑、改善局部腦血流量、增強神經系統可塑性，從而促進肢體功能恢復［7］。外骨骼機器人作為一種外周干預方式，可以為患側上肢提供密集、重復性、任務導向的肢體運動訓練，有效地幫助患者恢復上肢的功能［8-10］。頭針與上肢外骨骼機器人在臨床上被廣泛應用，但鮮有研究報道兩者結合所帶來的臨床療效。

因此，本研究以閉環理論為基礎，采用互動式頭針結合上肢外骨骼機器人閉環治療模式，旨在為臨床實踐提供更為有效的上肢康復治療方案。

1 臨床資料

1.1 病例選擇標準

1.1.1納入標準 ① 符合中華醫學會神經病學分會2018 年制定的腦卒中診斷標準［11］，并經CT 或MRI證實的首次缺血性或出血性腦卒中的單側偏癱患者；② 患者采用保守治療，未經開顱等外科治療；③ 腦卒中首次發病；④ 患者一側肢體運動功能障礙且上肢無過度痙攣（改良Ashworth量表≤1＋）；⑤ 患側上肢Brunnstrom分期≥Ⅳ期；⑥ 病程≤6個月。

1.1.2排除標準 ① 合并嚴重的心、腎、肝、肺等內科其他疾病；② 難以遵循和理解指令，不能配合治療患者；③ 同時參與其他康復試驗；④ 暈針或不配合針灸患者。

1.2 一般資料

本研究采用隨機、單盲、對照試驗。本研究樣本量采用G*Power 3.1.9.7版本估算（G*Power 3.1.9.4版）。在計算樣本量時，以Fugl-Meyer 上肢運動功能評估量表（Fugl-Meyer upper extremity motor function assessment scale，FMA-UE）的效應量為指標。根據汪軍等［12］互動式頭針結合作業療法的研究，其試驗組BrunnstromⅣ～Ⅴ期的患者FMA-UE 在干預前為（42.54±10.08）分，干預1 個月后為（51.00±7.82）分，以檢驗水準α＝0.05，檢驗效能（1-β）＝0.80，得出本研究所需每組最小的樣本量為9 例。考慮到20%左右的退出率，本研究中每組招募了20例參與者，共40例。于2022年2月—2023年2月在山東大學附屬省立第三醫院招募40 例腦卒中患者，均簽署了知情同意書，并自愿參加研究。使用隨機數字列表將患者分為觀察組和對照組各20 例，2 組一般資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。評估人員不知道組別分布情況，干預前后的評估由同一個治療師進行。本研究已通過山東大學附屬省立第三醫院倫理委員會審批通過（審批號：KYLL-2021009）。

表1 2組一般資料比較Table 1 Comparison of general data between two groups

2 方 法

2.1 治療方法

2 組均接受腦卒中相關基礎藥物聯合常規康復訓練。

2.1.1對照組 在常規康復基礎上接受上肢外骨骼機器人治療。外骨骼機器人使用模型為A6-2 康復機器人，由中國廣州一康研究院開發。患者可通過電子顯示屏進行任務導向性訓練，并根據患者的功能調節難度等級，對患者進行循序漸進的訓練。訓練模式包括肩部、肘部和腕部的主動與被動模式，以及進行單關節以及多關節聯合運動，并能夠提供三維、更真實的運動軌跡；對單個關節運動進行精確控制，減少異常姿勢或運動模式。1 次/d，25 min/次，5 d/周，共4周。

2.1.2觀察組 在對照組基礎上接受頭針-外骨骼機器人相結合的中樞-外周-中樞閉環康復訓練，在頭針留針期間配合上肢外骨骼機器人進行上肢運動訓練，外骨骼機器人訓練模式與對照組一致。頭針由針灸醫師實施治療，頭針穴位選取《針灸學》［13］中頂顳前斜線、頂旁2 線的定位標準。頂顳前斜線的中2/5 段，即督脈前神聰穴至膽經懸厘穴連線的中2/5；頂旁2 線，即督脈旁開2.25寸，從膽經正營穴向后引約1.5寸的線至承靈穴。操作方法：局部消毒后，采用規格為0.30 mm×40 mm的華佗牌一次性無菌針灸針，針尖與頭皮呈15°快速進針，針尖抵于帽狀腱膜下，至指下阻力感減少時將針身調整為與頭皮平行，緩慢刺入約25～35 mm，采用快速連續捻轉手法，頻率約200 次/min，留針共25 min，間隔5 min施行捻轉手法1 次，1～2 min/次，1 次/d，5 d/周，共4周。

2.2 評定方法

采用單盲法，評估治療師對患者分組不知情，2組干預前后的評估均由同一位治療師實施。

2.3 觀察指標

2.3.1上肢運動功能 根據國際功能、殘疾和健康分類（International Cassification of Functioning，Disa-Bility and Health Framework，ICF）的概念［14-15］，使用FMA-UE 來衡量身體功能與結構領域，得分越高說明運動障礙越小，身體功能與結構領域表現越好，該量表可以敏感地反應上肢輕度至中度偏癱患者的運動功能及協調的提高程度［16］。

2.3.2上肢運動任務執行功能 Wolf運動功能測試（Wolf motor function test，WMFT）用于衡量ICF 活動領域，主要用于評估上肢執行功能性任務的能力，分數越高，活動領域表現越好，該量表對于輕度至中度損傷的腦卒中患者具有更高的敏感度［17］。

2.3.3日常生活活動能力 改良Barthel指數（modified Barthel index，MBI）用于衡量ICF 參與領域，MBI主要用來評估患者完成日常生活活動能力，總分100 分是最高分，更高的分數表明患者可以更獨立地完成日常生活，參與領域表現越好［18］。

2.4 統計學方法

采用SPSS 25.0版本進行統計分析。2組計量資料首先使用Shapiro-Wilk 檢驗是否為正態分布，若呈正態分布，采用（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對樣本t檢驗；組間比較采用Mann-WilcoxonU檢驗，組內比較采用Wilcoxon配對樣本非參數檢驗；計數資料采用（例）表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05 表示差異有統計學意義。

3 結 果

3.1 2組治療前后FMA-UE評分比較

與治療前相比，2 組治療后FMA-UE 評分差異具有統計學意義（P＜0.05）；與對照組相比，觀察組FMA-UE 評分改善程度明顯更好，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 2組治療前后FMA-UE評分比較（±s）分Table 2 Comparison of FMA-UE scroe before and after treatment between two groups （±s） Scores

表2 2組治療前后FMA-UE評分比較（±s）分Table 2 Comparison of FMA-UE scroe before and after treatment between two groups （±s） Scores

注：與治療前比較，1） P＜0.05；與對照組比較，2） P＜0.05。Note: Compared with that before treatment, 1) P＜0.05; compared with the control group, 2) P＜0.05.

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3.2 2組治療前后WMFT評分比較

與治療前相比，2 組治療后WMFT 評分有所升高（P＜0.05）；與對照組相比，觀察組WMFT 評分改善程度明顯更好（P＜0.05）。見表3。

表3 2組治療前后WMFT評分比較（±s）分Table 3 Comparison of WMFT score before and after treatment between two groups （±s） Scores

表3 2組治療前后WMFT評分比較（±s）分Table 3 Comparison of WMFT score before and after treatment between two groups （±s） Scores

注：與治療前比較，1） P＜0.05，與對照組比較， 2） P＜0.05。Note: Compared with that before treatment, 1) P＜0.05; compared with the control group, 2) P＜0.05.

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3.3 2組治療前后MBI評分比較

與治療前相比，2 組治療后MBI 評分差異具有統計學意義（P＜0.05）；與對照組相比，觀察組MBI評分改善程度明顯更好，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表4。

表4 2組治療前后MBI評分比較（±s）分Table 4 Comparison of MBI score before and after treatment between two groups （±s） Scores

表4 2組治療前后MBI評分比較（±s）分Table 4 Comparison of MBI score before and after treatment between two groups （±s） Scores

注：與治療前比較，1） P＜0.05；與對照組比較，2） P＜0.05。Note: Compared with that before treatment, 1) P＜0.05; compared with the control group, 2) P＜0.05.

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4 討 論

4.1 互動式頭針結合上肢外骨骼機器人可有效改善腦卒中患者上肢運動功能

腦卒中患者上肢運動功能障礙是ICF 身體功能與結構領域關注的重點，故本研究采用FMA-UE 作為主要結局指標評估患者運動功能的改善程度。結果顯示，觀察組FMA-UE 評分在干預4 周后改善程度優于對照組，表明將互動式頭針與上肢外骨骼機器人相結合可有效改善腦卒中患者上肢運動功能。這一結果可能與閉環理論的作用機制相關［19］，互動式頭針作為中樞干預方式，通過針刺頂顳前斜線、頂旁 2線對大腦運動功能區施加刺激，提高大腦可塑性，從而促進腦組織重建及腦功能重組；并將上肢外骨骼機器人作為外周干預方式，強化腦卒中后患側肢體的運動控制訓練，強化其感覺和運動控制模式，對大腦皮層產生正反饋，兩者相結合產生了相輔相成、相互促進的功能，從而從整體上改善腦卒中患者的上肢運動功能。

此外，腦卒中患者運動功能障礙是由于大腦病灶周圍組織中殘存支配運動的皮層面積大小和/或興奮性大幅降低，但通過運動訓練和增加運動感覺的體驗，可以調節患者病灶周圍神經可塑性［20］。研究顯示，腦卒中患者經過外骨骼機器人康復訓練后，其大腦半球之間的運動誘發電位不平衡現象得到改善，從而對促進上肢運動功能恢復具有重要意義［21］。而互動式頭針作為我國傳統醫學與現代康復醫學的有機結合，強調針刺與康復同步，主張患者在對肢體功能障礙進行功能性康復訓練的同時，實施頭針治療［22］。頭針可作為中樞干預方式，對神經可塑性具有積極作用，如郎奕等［23］通過針刺頂顳前斜線發現其對腦卒中患者的神經功能恢復具有促進作用，促進患者錐體外系運動調節中樞及部分感覺皮層灰質結構重塑，誘發相應腦區功能代償。汪瑛等［24］采用經顱彩超測定頭針對腦血流動力學的影響，發現頭針可以提高大腦前動脈、大腦中動脈的血流速度和搏動指數，有助于改善患者神經功能缺損。

因此，本研究充分利用互動式頭針改善神經可塑性的優點，將其與外骨骼機器人相結合，從而形成了中樞-外周-中樞閉環治療模式。我們的結果與以往研究一致，如李元進等［25］將對照組進行作業療法，觀察組采用頭針與上肢機器人結合訓練，發現對改善患者上肢運動功能比作業療法具有更顯著的臨床療效。本研究在其基礎上深入探討互動式頭針的作用，發現互動式頭針結合外骨骼機器人在改善上肢運動功能方面較單純的外骨骼機器人具有更為積極的影響。

4.2 互動式頭針結合上肢外骨骼機器人可有效改善腦卒中患者日常生活活動能力

本研究結果顯示，觀察組治療4 周后WMFT 和MBI 評分改善更高，這表明互動式頭針結合上肢外骨骼機器人可有效改善患者上肢執行功能性任務的能力和日常生活活動能力，對于ICF 活動與參與2 個領域均具有積極作用。這可能與以下因素有關：① ICF 活動和參與領域雖然分別有不同的定義（任務或行動的執行及參與生活情境），但這2 種結構通常被視為一類［26］，日常生活活動能力中的進食、修飾、穿衣、洗澡等功能性任務常常需要上肢來完成，意味著上肢執行功能性任務的能力提升與日常生活活動能力的改善正相關。② 日常生活環境中通常需要完成許多功能性活動或任務，在執行這種運動任務之前，大腦產生運動電位的復性偏倚峰值，代表大腦在運動策劃/執行時所需要的能力或所需要付出的努力程度［27］。而頭針可使大腦皮層突觸活動減弱，大腦運動策劃/執行時所需要的能量減少，從而提高現有神經元群體在處理整個運動過程的效率，并激活受損腦區與運動相關皮層區域的神經元，使得偏癱側肢體執行運動任務的能力得到改善［28］。劉建浩等［29］還發現，頭針具有即刻效應，即針刺10 min 后可以使腦卒中患者患側肌力提高2 級以上的即刻效應。③ 當患者上肢執行以任務為導向的訓練時，可以產生皮質重組及神經可塑性方面的積極改善［30-31］，而上肢康復機器人可提供的密集、重復、以任務為導向的訓練，對患者損傷的腦組織恢復產生積極影響，可增強運動皮層的積極重組，并提高患者的日常生活活動能力［32］。MILOT等［33］通過上肢外骨骼機器人提供的任務導向性訓練，改善了患者皮質脊髓束損傷的不對稱性，將肢體功能改善結果轉化成功能表現的顯著改善。

5 小 結

本研究通過充分利用互動式頭針的即刻效應，在利用頭針激活中樞的同時結合上肢外骨骼機器人的肢體訓練，對閉環理論進行了改進。與以往研究相比，本研究在腦卒中上肢康復閉環理論中引入了互動式頭針作為中樞干預方式的研究，豐富了中樞干預方式的種類。本研究結果表明將互動式頭針與上肢外骨骼機器人有機結合，形成閉環式信息反饋通路對改善患者上肢運動功能及日常生活活動能力具有積極影響，進一步豐富了中樞-外周-中樞閉環理論。

本研究同樣存在一些局限性，首先樣本量相對較小，干預時間較短，這些初步結果應該由未來有更多參與者、更長干預時間的多中心研究來證實。其次，我們的評估指標沒有對患者中樞神經進行量化評估，后續研究可通過磁共振或腦近紅外等技術運用腦神經學指標深入探討該閉環訓練模式對大腦皮層的機制影響。