肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練對腦卒中后患者下肢運動功能及步態的影響研究

張錦為 張其明 單莎瑞 溫加浩 楊杏萍 胡天來

基金項目：2024年度廣東省醫學科研基金項目（編號：B2024222）；廣東省體育局2021—2022年度科研項目（編號：GDSS2022N073）；廣東藥科大學2023年度本科教學質量與教學改革工程項目（編號：202333）

作者簡介：張錦為，大學本科，技師，研究方向：神經與運動損傷康復。

通信作者：張其明，碩士研究生，主管技師，研究方向：神經與運動損傷康復。E-mail：sudarain@126.com

【摘要】目的 觀察肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練對腦卒中后患者下肢運動功能及步態的影響，為臨床治療提供參考。方法 選取2020年6月至2023年9月廣東藥科大學附屬第一醫院收治的62例腦卒中后患者為研究對象，以隨機數字表法分為對照組（接受常規康復治療，31例）和聯合組（接受常規康復治療、肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練，31例）。比較兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號值、Fugl-Meyer下肢運動功能量表（FMA-L）評分、三維步態分析參數。結果 治療后，兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號值均增加，且聯合組均大于對照組（均P<0.05）。治療后，兩組患者FMA-L評分均升高，且聯合組高于對照組（均P<0.05）。治療后，兩組患者步速均加快，且聯合組快于對照組；兩組患者步長偏差均減小，且聯合組小于對照組；兩組患者支撐相百分比均升高，且聯合組高于對照組；雙支撐相百分比均降低，且聯合組低于對照組（均P<0.05）。結論 在常規康復治療基礎上采用肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練能有效提高腦卒中后患者患側下肢肌電信號，提升下肢運動功能，改善三維步態參數，值得臨床應用。

【關鍵詞】肌電生物反饋；虛擬情景互動；腦卒中；下肢運動功能；步態

【中圖分類號】R658.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2096-2665.2024.08.00.04

DOI：10.3969/j.issn.2096-2665.2024.08.002

近年來，隨著醫療技術發展，腦卒中患者病死率有所降低，但患者致殘率仍較高[1]。腦卒中高發于老年人，隨著人口老齡化等問題日益加劇，腦卒中發病率也顯著增高，患者后遺癥中以運動功能受限最為多見[2]。腦卒中后下肢運動功能受限，將嚴重影響患者的行走能力，并導致異常步態，不利于患者日常生活自理能力的恢復。盡管臨床康復訓練手段較多，但仍缺乏特異有效的訓練方法及科學定量的評估手段。肌電生物反饋療法是一種非侵入性治療手段，通過反饋患者的肌電信號并利用其指導患者完成下肢肌肉的收縮與放松動作，提高下肢力量并改善步態[3]。虛擬情景互動訓練系統是一種利用計算機系統為患者提供多種形態逼真的虛擬現實情景以代替真實環境進行靶向性運動康復訓練的方法[4]。三維步態分析系統能夠客觀地評估患者治療前后的步態參數，并發現存在的主要問題，制訂個體化訓練方案。基于此，本研究觀察肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練對腦卒中后患者下肢運動功能及步態的影響，以期為臨床提供治療思路，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年6月至2023年9月廣東藥科大學附屬第一醫院收治的62例腦卒中后患者為研究對象，以隨機數字表法分為對照組和聯合組，各31例。兩組患者一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05），組間具有可比性，見表1。本研究經廣東藥科大學附屬第一醫院醫學倫理委員會批準，患者及家屬均對本研究知情同意并簽署知情同意書。納入標準：⑴符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》[5]中腦卒中的診斷標準，且經CT或MRI檢查確診；⑵首次發病；⑶病程≤6個月；⑷單側偏癱，可自行或監護下步行距離≥12 m。排除標準：⑴病情不穩定者；⑵存在心、肝、腎、肺等重要臟器疾病者；⑶存在下肢皮膚破潰或感染者；⑷存在嚴重認知功能障礙，無法配合康復治療者。

1.2 治療方法 對照組患者接受常規康復治療，⑴物理因子治療：對偏癱下肢股四頭肌及小腿前肌肌群行神經肌肉電刺激或中頻脈沖電刺激等，強度以患者可耐受為度，20 min/次、1次/d。⑵針灸治療：取患者患側下肢常用穴位，如風市、犢鼻、足三里、委中、承山、三陰交、太沖、太溪等行針刺、電針及艾灸治療， 40 min/次、1次/d。⑶運動療法：包括關節松動訓練、患肢的肌耐力訓練、墊上墊下轉移訓練、站立平衡訓練、單腿負重訓練及步行訓練等， 60 min/次、1次/d。⑷作業療法：①下肢任務導向性訓練：患者保持站立位，向地面設置的目標點進行跨步訓練及在不同臺階高度進行上下臺階運動；②日常生活能力訓練：包括刷牙洗漱、穿脫衣服、進食和如廁等功能訓練。兩項訓練均45 min/次、1次/d。

聯合組患者在對照組基礎上采用肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練：⑴肌電生物反饋訓練：治療前，需向患者闡明儀器的作用及動作要領。采用多功能生物反饋診療系統（廣州市三甲醫療信息產業有限公司，型號：WOND3000F2）分別測得患者患側股四頭肌、脛骨前肌的最大肌電信號值，以此信號值的80%為初始閾值，囑患者根據系統提示完成“努力-刺激-維持-休息”的循環模式。分別對患者患側股四頭肌、脛骨前肌進行治療，系統參數：調至PBF模式，脈寬200 μs，頻率50 Hz，選取刺激時間8 s、維持時間5 s及休息8 s模式，刺激強度（0～40 mA）根據患者耐受情況而定；側股四頭肌、脛骨前肌各20 min /次、1次/d。⑵虛擬情景互動訓練：利用多關節等速訓練與測試系統（廣州市章和智能科技有限責任公司，型號：BioMaster）設定日常生活場景，使患者在虛擬情景中進行步行訓練15 min，中間休息5 min，20 min/次、1次/d。

兩組患者均由工作經驗3年以上的治療師進行治療， 5次/周，連續治療4周后觀察并評估兩組患者恢復情況。

1.3 觀察指標 ⑴患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號。于治療前及治療后，采用多功能生物反饋診療系統記錄兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌最大收縮時產生的肌電信號[6]。肌電信號值反映肌肉收縮的能力，數值越大提示患者患側下肢股四頭肌及脛骨前肌的收縮力越強，對肌肉和動作姿勢的控制力越好。⑵Fugl-Meyer下肢運動功能量表（FMA-L）[7]評分。于治療前及治療后，采用FMA-L評分評估患者患側下肢運動功能，包括7大評估項目，共分為17個小項，每項0～2分（不能完成為0分，部分完成為1分，獨立完成則為2分），滿分34分，分值越高提示患者患側下肢的運動功能恢復越好。⑶三維步態分析參數[8]。于治療前及治療后，采用多關節等速訓練與測試系統（廣州市章和智能科技有限責任公司，型號：GaitWatch）對患者進行步態分析，包括步速、步長偏差、支撐相百分比、雙支撐相百分比。其中，步速衡量患者步行能力，步速越快提示患者步行能力越強；步長偏差反映患者步行時的對稱性，偏差越小提示患者步行對稱性越好；支撐相百分比反映患者重心轉移能力，支撐相百分比越高提示患者重心轉移能力越強；雙支撐相百分比反映患者的平衡能力，雙支撐相百分比越低提示患者平衡能力越好。

1.4 統計學分析 使用SPSS 26.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以（x）表示，采用t檢驗；計數資料以[例（%）]表示，采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者患側股四頭肌、脛骨前肌肌電信號值比較 治療前，兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號值比較，差異均無統計學意義（均P>0.05）；治療后，兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號值均增加，且聯合組均大于對照組，差異均有統計學意義（均P<0.05），見表2。

2.2 兩組患者FMA-L評分比較 治療前，兩組患者FMA-L評分比較，差異無統計學意義（P>0.05）；治療后，兩組患者FMA-L評分均升高，且聯合組高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

2.3 兩組患者三維步態分析參數比較 治療前，兩組患者步速、步長偏差、支撐相百分比、雙支撐相百分比比較，差異均無統計學意義（均P>0.05）。治療后，兩組患者步速均加快，且聯合組快于對照組；兩組患者步長偏差均減小，且聯合組小于對照組；兩組患者支撐相百分比均升高，且聯合組高于對照組；兩組患者雙支撐相百分比均降低，且聯合組低于對照組，差異均有統計學意義（均P<0.05），見表4。

3 討論

腦卒中主要分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中，缺血性腦卒中是因腦部供血血管內壁發生血栓或心臟瓣膜發生附壁血栓脫落后引起血液循環不暢、腦動脈血管栓塞、流通動力不足，導致大腦缺氧缺血而神經功能受損、出血性腦卒中則是因各種原因引起腦血管破裂出血，造成腦部組織受損。因大腦皮質功能區受損，調控機制失控，腦卒中后患者的軀體運動中樞失常，導致患側下肢出現運動功能障礙及步態異常，多表現為下肢肌力不足，包括股四頭肌屈髖伸膝能力下降、脛骨前肌踝背屈功能減弱、步行時各肌群間協同功能紊亂、平衡功能受限及步態模式異常等。若不能科學訓練、及時糾正和評估，則可能會強化患者的異常運動模式，出現代償式步態，從而提高下肢運動功能恢復的困難指數，導致永久性異常運動模式和步態。

肌電生物反饋通過收集患者的肌電信號并轉化為觸發的電刺激進行感覺反饋，幫助患者提高肌肉主動控制及運動再學習的能力，有助于協調步行時主動肌和拮抗肌的平衡，克服腦卒中偏癱后肢體出現的異常運動模式，加快肢體隨意運動的恢復。有研究表明，通過表面肌電圖測得肌肉隨意收縮時的積分肌電（iEMG）與肌力呈正相關[9]，肌電生物反饋能有效改善患側肌肉的肌電信號，提高肌肉收縮能力[10]。王慶娟等[11]等研究結果顯示，肌電生物反饋療法可有效增加患側下肢的負荷能量，改善下肢運動功能并糾正異常步態，與本研究結果一致。

本研究結果顯示，治療后，兩組患者患側股四頭肌及脛骨前肌肌電信號值均增加，且聯合組均大于對照組。分析原因為，肌電生物反饋通過“努力收縮-刺激-維持-休息”的循環反饋模式，不斷提高股四頭肌和脛骨前肌的刺激閾值，強化患者的主動學習和控制肌肉收縮的能力，反饋至受損的大腦皮層后可激活潛在性突觸重建神經環路[6]；同時可提升運動控制能力，增強屈髖、伸膝及踝背屈能力，維持髖、膝、踝關節的穩定性[12]。此外，虛擬情景互動訓練系統是一套通過設定日常生活虛擬情景，讓患者沉浸式體驗并完成步行訓練方案，結束后能反饋訓練數據的訓練系統。治療師可根據患者治療前的三維步態分析報告和虛擬情景互動訓練情況，及時調整訓練計劃和運動處方，提高訓練方案的個體化和針對性，增加訓練的交互性和構想性，提高患者的主動參與度和積極性。本研究結果還顯示，治療后，兩組患者FMA-L評分均升高，且聯合組高于對照組；兩組患者步速均加快，且聯合組快于對照組；兩組患者步長偏差均減小，且聯合組小于對照組；兩組患者支撐相百分比均升高，且聯合組高于對照組；兩組患者雙支撐相百分比均降低，且聯合組低于對照組，這一結果與肖湘等[13]利用虛擬現實同步減重訓練改善腦卒中患者的下肢運動功能和步態的研究結果一致。這說明虛擬情景互動訓練系統有助于把虛擬情景的信息反饋給大腦，并通過大腦整合將感受信息輸出至偏癱肢體，形成信息輸入與輸出的“閉環”模式[4]。分析原因為，肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練強化機體對肌電生物刺激和虛擬情景感受的輸入與輸出，既增強肢體力量，又訓練中樞神經，從而有效提高患者的重心轉移和平衡能力、改善步行時的對稱性、提升步行能力，建立新的、正確的運動模式。

綜上所述，在常規康復治療基礎上采用肌電生物反饋聯合虛擬情景互動訓練能有效提高腦卒中后患者患側下肢肌電信號，提升下肢運動功能，改善三維步態參數，值得臨床應用。

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