功能性电刺激对脑卒中后足下垂内翻患者运动功能的影响

赵娟张备王凡孙长慧刘培乐朱秉李莹莹白玉龙

1复旦大学附属华山医院康复医学科（上海 200040）2上海市第三康复医院

功能性电刺激对脑卒中后足下垂内翻患者运动功能的影响

赵娟1张备1王凡2孙长慧2刘培乐1朱秉1李莹莹1白玉龙1

1复旦大学附属华山医院康复医学科（上海 200040）2上海市第三康复医院

目的：评价功能性电刺激对脑卒中后足下垂内翻患者运动功能的影响。方法：选取41例符合入组标准的脑卒中后足下垂、内翻患者，随机分为试验组（24例）和对照组（17例）。两组患者均接受常规康复训练。试验组穿戴功能性电刺激仪进行辅助步行训练，对照组使用生物反馈电刺激进行训练。分别于入组时、治疗2周及治疗4周后进行10米舒适步速测量、简化Fugl-Meyer下肢评定（FM）及功能性步行分级（functional ambulation category，FAC）评定。通过统计学分析，考察两种治疗方法的临床疗效。结果：FM分项中FM3（伸肌协同运动）治疗2周后组间比较有显著性差异，治疗4周后组间差异比较无统计学意义（P＞0.05）；FM总分及其余各分项在治疗2周和4周后试验组较对照组均有增高趋势，但差异无统计学意义。FAC各时间点组间比较差异均无统计学意义，而组内前后比较均有不同程度的改善，差异有统计学意义（P＜0.05）。10米舒适步速测试结果显示治疗4周后，试验组较对照组步速改善更明显，但差异无统计学意义。结论：功能性电刺激和生物反馈电刺激均有助于改善脑卒中后足下垂内翻患者的运动功能，功能性电刺激可能具有优于生物反馈电刺激的趋势。

功能性电刺激；生物反馈电刺激；脑卒中；足下垂；足内翻；运动功能

中国每年新发脑卒中患者约200万人，其中70%～80%的患者因为残疾不能独立生活[1]。脑卒中发病6个月后，50%以上的患者存在不同程度偏瘫，74%的患者生活需要辅助[2]。足下垂、足内翻是脑卒中偏瘫患者康复过程中较难处理的问题之一，不仅影响患者行走的能力和效率，还妨碍患者行走过程中的平衡，增加跌倒的风险，使得他们的自理能力、参与能力和生活质量都受到很大影响[3]。临床上常用踝足矫形器（ankle-foot orthosis，AFO）矫治足下垂和内翻，由于AFO只是被动地纠正足部位置，对提高神经肌肉联系、促进大脑功能重塑、改善步态的疗效相当有限。目前临床上也常用生物反馈电刺激治疗脑卒中后足下垂、足内翻，生物反馈电刺激（biofeedback electrical stimulation，BES）是目前临床上最为常用的恢复和改善肌肉自主控制能力的训练方法，亦是偏瘫后足下垂最常用的康复方法之一，但往往只刺激单一肌肉，如胫前肌等。功能性电刺激（functional electrical stimulation，FES）已被证实能有效改善脑卒中患者下肢肌力、运动功能和步行能力[4]。基础研究证实其对促进神经突触间联系、提高大脑可塑性等方面有明显作用[5]。以往FES研究一般以常规康复治疗作对照[6，7]，本研究使用生物反馈电刺激治疗足下垂内翻的偏瘫患者作为对照，进行随机对照临床研究，探讨FES对改善下肢运动功能和步行能力的作用。

1 对象与方法

1.1研究设计

选取符合入组标准的脑卒中后足下垂、内翻患者随机分为试验组和对照组，两组患者均接受常规康复训练。对照组在康复训练的基础上，对患侧下肢采用生物反馈电刺激（肌电生物反馈仪MyoNet-BOW，诺城电气有限公司，上海）治疗改善足下垂内翻；试验组在康复训练的基础上，对患侧下肢采用功能性电刺激仪（DC-L-500，德长医疗科技有限公司，江苏常熟）治疗改善足下垂内翻。两组均于入组时、治疗2周后和治疗4周后分别进行10米舒适步速、简化Fugl-Meyer（下肢）评定以及功能性步行分级（functional ambulation category，FAC）评定。

1.2基本资料

选取符合入组标准的脑卒中后足下垂、内翻的偏瘫患者41例，使用随机数字表法将其随机分入试验组（24例）和对照组（17例）。入选标准：（1）符合第四届全国脑血管病会议脑卒中诊断标准；（2）首次发病，经头颅CT或MRI证实，病程1～12个月内，病情稳定；（3）患者均存在患侧足下垂、足内翻，均愿意接受康复治疗；（4）下肢改良Ashworth分级在II级或以下；下肢Brunnstrom分级在III或以上；（5）患者可独立行走或在监视下15米以上，即FAC评分至少达到3级；（6）愿签署知情同意书。排除标准：（1）合并严重心肺肝肾功能不全，不宜进行康复训练者；（2）严重认知功能障碍患者，MMSE<23分；（3）精神疾患者，不能配合训练者；（4）聋、哑人；（5）无法在定点医院接受治疗和定期随访者。治疗前，试验组和对照组的性别、年龄及病程等一般资料均无统计学差异，具有可比性（见表1）。至研究结束时，无不良反应事件报告。

表1　两组患者基本情况

1.3治疗方法

康复训练：两组患者均使用常规内科用药治疗基础疾病，如高血压、糖尿病、冠心病等。对患侧下肢的常规康复训练包括踝关节活动度维持训练；利用Rood技术轻拍和擦刷胫前肌、缓慢牵伸小腿三头肌；在镜子前纠正异常步态，正确指导步行模式，促使偏瘫侧足底充分落地；增强患者下肢协调控制能力训练，如上下楼梯、卧位患侧足跟沿健侧划圈等运动。康复训练每日1次，每次30 min，每周连续治疗5日，共治疗4周。

对照组：在康复训练基础上，采用生物反馈电刺激治疗足下垂内翻。电极分别贴于腓骨小头后外侧和胫前肌上。刺激频率30 Hz，脉宽100 μs，波升：波降=1 s：1 s，刺激：休息=8 s：8 s，电流为患者最大可耐受值，约20 mA～40 mA。患者按照指示灯提示或者语音提示主动足背伸或主观想象足背伸。每日治疗2次，每次20 min，每周连续治疗5日，共治疗4周。两次训练间隔时间至少2 h以上。

试验组：在康复训练基础上，采用功能性电刺激治疗足下垂内翻。亮色电极贴于腓骨小头后外侧，另一电极贴于胫前肌上。刺激频率30 Hz，脉宽100 μs，调节电流强度，确定能够使踝关节背伸，固定电极片。将刺激仪固定在膝关节内侧下方，令患者先迈健侧，再迈患侧，完成一个步行周期。此时，刺激仪会自动采集小腿完成步态周期需要的角度范围。设置好患者步态角度，然后让患者开始进行步行训练。功能性电刺激仪自动检测下肢步行周期，在患肢摆动相时自动给予刺激，诱发踝背伸。每日2次，每次20 min，每周5次，共治疗4周。两次训练间隔时间至少2 h以上。

图1　在功能性电刺激治疗中。神经电极粘贴于腓骨小头附近，肌肉电极粘贴于胫前肌，通过微调神经电极的位置达到最佳的足背屈外翻以及最佳的同步状况。

1.4评定方法

简化Fugl-Meyer下肢评分（FM）[8]用于评定患者下肢运动功能，共7大项，包括有无反射活动（FM1，最高4分，最低0分）、屈肌协同运动（FM2，最高6分，最低0分）、伸肌协同运动（FM3，最高8分，最低0分）、伴协同运动的活动（FM4，最高4分，最低0分）、脱离协同运动的活动（FM5，最高4分，最低0分）、正常反射（FM6，最高2分，最低0分）、协调能力和速度（FM7，最高6分，最低0分，即跟膝胫试验，快速连续做5次）。分为17个小项，每项最低0分，最高2分，分值范围为0～34分。分值越高，功能越好。

功能性步行分级（FAC）[9]用于评定患者步行能力，分0～5级，级别越高，步行能力越好。0级是没有步行能力，1级是需要大量持续性帮助，2级需要少量帮助，3级需要监护或言语指导，4级可在平地上独立，5级可完全独立。分级越高，功能越好。

10米舒适步速测定[10]。测定方法为用彩色胶布在起点到终点的直线距离为16 m。平地上标记步行测试的起点、3.0 m点、13.0 m点和终点。让患者以舒适步行状态自起点走至终点。用秒表记录患者从3.0 m点至13.0 m点所需的时间和步数，记录时间精确到0.1 s。共测试3次，取其平均值作为最终结果（m/min）。

整个研究过程中，课题负责人、康复医师、康复治疗师、患者均了解分组情况，采用评定者单盲法进行功能评定。所有患者均签署知情同意书，自愿加入本研究。本研究通过复旦大学附属华山医院伦理委员会审批（批件号：2013临审第329号）。

1.5统计学方法

研究数据使用SPSS 20.0进行统计学处理。性别、功能性步行功能分级（FAC）采用卡方检验，年龄、MMSE评分、病程、Fugl-Meyer下肢评分、10米舒适步速各时间点组间比较采用独立样本t检验，组内前后比较采用单因素方差分析。P<0.05，差异有统计学意义。

2 结果

2.1Fugl-Meyer下肢评定改善情况

FM下肢总分在治疗前后、两组间差异无统计学意义。FM分项中，FM3（伸肌协同运动）治疗2周后组间比较有显著性差异（试验组6.25±0.28分，对照组4.65 ±0.55分，P<0.05）。FM3（伸肌协同运动）治疗4周后、以及各分项目在治疗2周和4周后试验组较对照组均有增高趋势，但差异无统计学意义。

表2　两组简化Fugl-Meyer下肢评定结果（分）（±s）

表2　两组简化Fugl-Meyer下肢评定结果（分）（±s）

注：*P<0.05，与对照组比较

治疗前 治疗2周后 治疗4周后FM总分试验组 18.00 − 1.70 19.53 − 1.73 21.53 − 1.77对照组 21.04 − 1.11 23.29 − 1.25 24.96 − 1.19 FM1试验组 3.54 − 0.26 3.67 − 0.20 3.79 − 0.15对照组 4.00 − 0.00 4.00 − 0.00 4.00 − 0.00 FM2试验组 4.46 − 0.25 4.67 − 0.25 4.79 − 0.22对照组 3.65 − 0.40 3.88 − 0.43 4.06 − 0.41 FM3试验组 5.79 − 0.31 6.25 − 0.28*6.58 − 0.26对照组 4.35 − 0.59 4.65 − 0.55 5.18 − 0.54 FM4试验组 1.67 − 0.30 1.75 − 0.30 2.04 − 0.30对照组 1.12 − 0.28 1.29 − 0.29 1.59 − 0.29 FM5试验组 1.13 − 0.24 1.46 − 0.28 1.62 − 0.28对照组 0.71 − 0.19 1.06 − 0.26 1.12 − 0.27 FM6试验组 1.79 − 0.09 1.92 − 0.06 1.96 − 0.04对照组 1.47 − 0.17 1.59 − 0.17 1.65 − 0.17 FM7试验组 2.67 − 0.34 3.42 − 0.39 4.00 − 0.38对照组 2.65 − 0.55 3.00 − 0.53 3.00 − 0.53

2.2FAC分级改善情况

FAC同组内前后比较均有不同程度的提高，试验组5级患者增加了1例，4级患者增加了8例；对照组5级患者增加了1例，4级患者增加了2例。两组内FAC分级分布差异均有统计学意义（P<0.05）。然而，两组间比较差异无统计学意义。

表3　两组FAC分级

2.310米舒适步速改善情况

治疗前，两组患者治疗前10米舒适步速差异无统计学意义。治疗4周后，试验组较对照组速度有增大趋势，组间差异无统计学意义（P=0.051）。两组内，三个连续时间点比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。

表4　两组10米舒适步速（m/min）

3 讨论

偏瘫步态常表现为足下垂、内翻、下肢划圈等，这很大程度影响了患者的步行速度和安全性。临床上主要采用神经促进技术、生物反馈电刺激、佩戴支具、功能性电刺激等多种方法来治疗足下垂、内翻。功能性电刺激在临床上运用已有数十年，能有效地帮助脑卒中、多发性硬化、脑外伤以及其他中枢神经系统损伤患者进行功能恢复[11，12]。应用基于正常步态的功能性电刺激治疗缺血性脑卒中后偏瘫步态，分别于FES干预前、干预5 min及干预后30 min进行评定，其自身前后比较，结果表明功能性电刺激有助于显著改善步态周期、步速、步幅、健侧和患侧的单摆动相[13]。已有研究表明，在常规康复训练的基础上，电刺激较踝足矫形器能更有效地改善脑卒中后足下垂内翻畸形[14]。一项纳入了495名受试者并随访了12个月的研究表明，功能性电刺激和踝足矫形器虽然对改善步速的作用类似，但长期使用功能性电刺激能更有效地提高步行耐力和功能性活动，表现为6分钟步行能力显著提高[15]。本研究结果与之类似，生物反馈电刺激与功能性电刺激均可不同程度改善脑卒中偏瘫足下垂内翻患者的步行能力和下肢整体的运动功能，两组间患者10米舒适步速差异虽无统计学意义，但功能性电刺激组的改善具有优于生物反馈电刺激组的趋势。

生物反馈电刺激及功能性电刺激均采用低频脉冲电刺激。生物反馈电刺激是低频脉冲治疗的一种，在临床上常用于治疗脑卒中后足下垂、内翻[16]。功能性电刺激是利用一定强度的低频脉冲电流，由预先设定的程序在患肢摆动相时刺激特定肌肉，引发肌肉收缩，诱导形成正常的运动模式，从而促进患侧运动功能的恢复。相对于生物反馈电刺激，功能性电刺激可以在患者行走时使用，对于改善患者的步行速度有良好的治疗效果。生物反馈电刺激常常只刺激胫前肌，因为胫前肌除引起踝关节背伸外，还有足内翻的作用，因此，其治疗作用存在一定缺陷，可能加重足内翻。若能在刺激胫前肌的基础上，给予腓骨长、短肌等使足外翻的肌群一定刺激，则可更好地改善步态，辅助患者正常行走。功能性电刺激可根据患者运动特点调校触发模式，在患侧下肢摆动期，获得合适的功能性电刺激触发，辅助纠正患者足下垂、足内翻完成步行活动，更好地改善步态，辅助患者正常行走。试验组在治疗2周后，伸肌协同运动（FM3）分值较对照组改善明显，差异有统计学意义，其他项试验组较对照组均有增高趋势，但是差异无统计学意义。中枢神经系统的可塑性可能是神经康复的理论基础，丰富的康复训练刺激可以使神经元形态学结构发生变化，从而促进脑损伤恢复，神经功能重建。行走过程中，功能性电刺激在患侧下肢伸膝时诱发踝关节背伸，产生分离运动模式，模拟了正常的运动模式，从而增强患肢的感觉输入，改善大脑的可塑性。通过测试肌电信号的研究表明，持续使用功能性电刺激治疗足下垂有助于重建神经肌肉系统通路，使步行模式趋向于功能性电刺激刺激模式，促进矫正足下垂内翻从而改善步态[17]。功能性电刺激较生物反馈电刺激更能显著地改善患者下肢的运动功能，促进患侧下肢的负重能力。患者佩戴功能性电刺激后，有效地纠正了足下垂内翻，改善了步态。但是本研究样本量偏少，治疗周期较短，对FES的长期疗效没有进一步评定，导致试验组较对照组疗效有增高趋势，却无统计学意义。因此，功能性电刺激及生物反馈电刺激在治疗脑卒中后足下垂内翻中的作用，仍需进一步扩大样本量，延长治疗周期，实行随机对照双盲研究证实。

综上所述，功能性电刺激和生物反馈电刺激均有助于改善脑卒中后足下垂内翻患者的运动功能，功能性电刺激可能具有优于生物反馈电刺激的趋势。

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2016.05.03

上海市卫计委科研项目（No.20134124）；上海市卫计委重要薄弱学科建设项目（No.2015ZB0401）

白玉龙，Email：dr_baiyl@126.com