节律性听觉刺激改善卒中后偏瘫患者步行功能的研究进展①

顾卫佳，于小明，梁雷超，徐燕，吴绪波，黄尚军

1.上海中医药大学康复医学院，上海市201203；2.上海中医药大学附属第七人民医院康复治疗科，上海市200137；3.上海健康医学院康复学院，上海市201318；4.同济大学附属养志康复医院，上海市201619

步行障碍是卒中后偏瘫患者常见的功能障碍之一，严重制约着患者日常生活能力以及社会参与程度[1-2]。目前临床上治疗卒中后步行障碍的常用康复手段包括常规康复技术(如Bobath、本体感觉神经肌肉促进技术等)、减重步行训练[3]、功能性电刺激[4]、机器人辅助训练[5]和脑-机接口[6]等。尽管诸多研究已证实各种康复方法的有效性，然而尚没有足够的证据证明某一种特定步行训练方式优于其他干预方式。如何更好地改善卒中患者的步行功能仍是临床工作者和科研人员的关注热点[7]。

节律性听觉刺激(rhythmic auditory stimulation,RAS)是一种治疗卒中后偏瘫患者步行障碍的新兴干预手段，具有较好的应用前景。本文综述国外在卒中后偏瘫患者步行障碍中应用RAS的研究现状，以阐明RAS的可能机制、干预效果和相关影响因素等，为RAS应用于卒中后偏瘫患者步行障碍的临床实践提供参考。

1 RAS概述

RAS是一种通过向运动中枢提供节律性刺激(音乐和节拍等)来增强运动能力的训练方法。它通过广泛地触发和促进感觉、运动和认知方面的大脑神经活动，可实现神经性运动障碍特定的功能康复目标[8-9]。结合步行训练的RAS方法强调在步行训练中双侧下肢有节奏地交替运动，并根据所提供的节律性提示调整下肢运动，从而达到改善运动模式的目的[10]。

相比于其他治疗措施，RAS的临床优越性在于其配置简单，成本低廉，不需要特别专业的安全监督，适用于社区和家庭康复[11]。此外，以协调和运动模式训练为主的不同康复技术均可结合RAS，从而增加干预效果[12]。

2 RAS的可能机制

RAS强调运动的协调和对节奏的感知，这两者均包含对时间的精确控制，即在神经处理时存在共性[13]。此观点已在认知神经影像学领域的相关研究中得到支持。研究发现，当人们听音乐时，无论有无乐理基础，随着节奏，大脑的运动区域都会处于活跃状态，这提示我们运动系统和听觉系统之间存在某些特殊联系[14]。基于此，RAS的临床价值逐步被开发和应用。

2.1 节律性夹带机制

节律性夹带机制是RAS应用于神经类运动障碍康复最重要的可能机制之一。所谓夹带机制，就是由两个不同运动周期的振荡器之间传递能量的不同而产生的负反馈，使能量差异在调节过程中逐渐消除为零，最终令两个不同的运动周期相位对齐[15]。研究发现RAS可以夹带人体运动系统，结果显示其在改善健康受试者和卒中患者的运动控制能力方面均具有良好的效果[16-17]。

脑卒中患者接受康复训练结合RAS的综合干预时，RAS触发的听觉神经元放电频率会夹带运动神经元的放电频率，促使整个运动系统进入新的活动频率，同时，节律性刺激发挥着运动预测的作用，RAS将运动映射到连续稳定的时间模板范围内，为大脑提供精确的预测时间线索，继而提高运动控制能力[18]。

此外，研究表明，听觉信息处理及听觉-运动系统的相互作用广泛发生于大脑神经网络中，始于脑干和脊髓，一直延伸至小脑、基底节和大脑皮质[19-20]。因此，RAS对于大脑损伤者亦可产生节律性的夹带机制，有利于功能康复。

2.2 听觉-运动同步理论

网状脊髓束的听觉-运动同步理论是RAS的另一个可能机制。研究显示，在脑干水平网状脊髓通路上存在着听觉-运动环路，规律性的听觉刺激可以激活脊髓运动神经元，增加神经元的兴奋性，在皮质下产生无意识的感知信息处理，使运动系统提前做好准备，缩短神经肌肉的反应时间[21-22]。在此潜在作用机制下，RAS会刺激神经中枢产生听觉-运动夹带效应[23]。

此外，有研究显示，RAS干预后产生的功能改善可能与患者的积极心态和自我效能相关[24]。RAS常以节奏感较强的音乐形式出现，而这种形式往往可以提供一种积极的训练体验，其积极作用体现在减轻患者压力、调节情绪、增加康复训练动力、使注意力更集中等方面，这些积极的心理因素会影响患者在训练中的表现[25]。

3 规范化RAS干预对卒中后偏瘫患者步行障碍的影响

上述研究已证实，夹带机制、听觉-运动同步理论和心理状态的变化是RAS对于神经系统病变行之有效的可能机制。有基于此，规范化RAS干预对卒中偏瘫患者步行障碍的康复效果值得深入挖掘。诸多研究认为，规范化RAS干预是取得良好治疗效果的基础和保障[25-28]。

研究显示，规范化RAS干预应包括：初始频率测定、适应性准备和正式训练[27]。首先，RAS初始频率设定通常以患者步频为依据[12,23]；其次，患者可通过持续1 min的手指敲击、坐位下用脚打节拍或手与脚的摆动等多种方式来实现熟悉适应节奏的目的[27-29]。

Cha等[29]的研究显示，RAS正式训练方案包含4个阶段：RAS结合步行训练(10 min)、坐位休息(2 min)、RAS结合步行训练(10 min)和无RAS下的步行训练(4 min)。研究认为，最后阶段去除RAS提示进行单独的步行训练，目的是为了使经RAS改善的步态模式通过节奏想象在无RAS的环境下激发。国外研究团队将RAS应用于卒中患者偏瘫步态的临床康复中，在改善患者步行功能和平衡功能方面取得了良好效果。

3.1 步行功能

3.1.1 步态时空参数

良好的步行功能是卒中幸存者完成日常操作、参与社会活动和工作的基础。因此，在临床步态训练和研究中，步态表现的时空参数是最为关键的康复指标。其中，步速、步幅、步频以及双下肢对称性是RAS干预试验中衡量步行能力的常见参数，相互之间存在影响且紧密联系。关于RAS干预的系统评价结果表明，与单一的步行训练相比，结合RAS的综合干预可以显著改善卒中后偏瘫患者步速、步幅、步频以及双下肢对称性，并认为RAS可降低自动化运动的反应时间，提高运动反应的能力[30]。

国外团队已对RAS的临床干预效果展开广泛的研究。

Thaut等[31]将符合纳入标准的20例卒中偏瘫患者随机分为对照组和实验组。实验组实施每次30 min、每天2次、共持续6周的RAS结合步行综合训练方案，对照组接受等时步行训练。结果显示，与对照组相比，实验组的步速和步幅显著增加。研究者认为，对照组依靠增加步频来提高步速，而实验组主要是依靠增加步长来提高步速，换而言之，RAS可以促使患者在更具功能性的高效能步行模式下行走。

Shin等[32]也得到相似的结论。该实验将RAS与包含视觉反馈的跑步机相结合进行步行干预，结果显示，RAS可以更显著地提升患者偏瘫侧的步长，提高步行时的双侧对称性。此外，对于RAS干预中节拍器的选择上，Roerdink等[33]认为使用双节拍器比运用单节拍器更容易达到步行节奏耦合，有利于双侧下肢行走时间对称性的优化。

3.1.2 关节运动模式

卒中后偏瘫患者常见的病理性步态模式为关节运动异常(如骨盆过度前倾和足下垂等)[34]。这些非正常运动模式会导致步频和步速的降低，支撑阶段和摆动阶段不平衡，进而使能量利用效率降低[35]。因此，若更详细地评估RAS干预下步行功能的潜在影响，需测定步行中关节运动学的变化。

Wright等[36]研究发现，RAS结合步行训练可有效减少卒中后偏瘫患者关节异常运动模式的变化，有利于促进步行的协调和稳定。Shin等[28]研究也得到相似的结果，采用三维运动分析系统分析RAS对18例偏瘫患者步态关节运动模式和时空参数的影响，并根据患者的步行状态分为社区类(可独立在社区的平地或不平坦的地形行走)和家庭类(在室内可进行较短距离的步行，需借助助行器或矫形装置)，结果显示，RAS干预可显著改善卒中偏瘫患者异常运动模式，同时发现RAS干预对家庭类和社区类患者的改善着重点不同，使家庭类患者的骨盆前倾角显著降低，而使社区类患者摆动期膝屈角峰值和支撑末期踝背屈角度显著增大，并认为RAS干预对亚急性期卒中偏瘫患者的效果优于慢性患者。

上述研究从关节运动模式和时空参数指标方面均证实RAS结合步行训练对卒中偏瘫患者的积极康复作用，认为其可以在整体上提升患者的步行能力，为其应用于临床一线提供了数据支持。

3.2 平衡功能

Robbins等[37]研究认为，平衡障碍和步行障碍分别会使跌倒的风险增加4~5倍和2~3倍，良好的平衡功能是患者在单侧承重时对侧进行充分摆动且保持身体稳定的基础条件。因此，平衡功能的恢复和重构是卒中幸存者康复的关键。

Cha等[29]研究中不仅证实RAS对卒中偏瘫患者步行能力的积极影响，同时也发现RAS对平衡能力的促进作用。此外，Suh等[23]采用Biodex平衡系统定量评估患者的姿势摇晃指数，也发现在没有常规平衡干预的前提下，将RAS应用于步行训练同样可以显著改善卒中患者的平衡功能。至于RAS对平衡能力促进作用的机制，Thomas从解剖学基础和功能层面给予解释，他认为，内-内侧膝状体(medial-medial geniculate nucleus)和耳前庭系统主要影响站立平衡，RAS作为听觉刺激作用到Corti器官，依次作用到内侧膝状体和颞叶的听觉皮质，RAS激活前庭系统继而改善站立平衡能力[38]。

4 RAS干预效果的影响因素

RAS结合步行训练对卒中偏瘫患者的积极作用已从步行功能和平衡功能两方面得到证实，干预过程中RAS的刺激频率和干预剂量的不同以及患者本身的病变部位均会对RAS的效果产生影响。

4.1 频率

诸多研究在应用RAS时，刺激频率一般设定为患者步频或稍快的刺激频率。研究表明，健康成年人在不同节奏的RAS下敲击手指，额叶和枕叶的神经元募集数据会产生差异，快节奏下的RAS可以调动更多的神经元，当频率增加20%时，负责同步节律模式调节的枕叶活动也相应增加[39]。这说明快节奏的刺激频率对于健康人群效果可能更为明显，但是否同样适合于卒中患者尚不明确，为此，研究人员设计不同频率的刺激干预来观察其对结果的影响。

Suh等[23]研究中应用超出基线5%和10%的RAS进行步态训练干预，结果显示，卒中偏瘫患者步速、步幅、步频和站立平衡都得到改善，且快节奏刺激下的改善幅度大于低节奏刺激。Cha等[29]观察不同RAS刺激频率(-10%、0%、+10%和+20%)对偏瘫患者步行功能的直接影响，也得到相一致的结果。与此同时，Ko等[12]设计了更加密集的频率增减，采用5种不同节奏的听觉刺激(相对于基线的-10%、-5%、0%、+5%和+10%)配合10 min的步行训练，结果显示，高于基线水平的刺激频率显著增加步速和步频等时空参数，且改善幅度优于低频刺激，在等同步频0%RAS的条件下，步态对称性最高。

由此可推断，不同频率的RAS对卒中偏瘫患者步行功能的干预效果不同，快节奏的RAS对时空参数影响较大，而与患者步频相符的基线频率刺激对于步行时双下肢的对称性效果较好。

4.2 干预剂量

卒中患者康复训练量和功能改善程度可能存在着正相关关系。Hayden等[40]对干预剂量和步态参数的关系展开研究，分别对3组患者在30次步行训练中结合10次、20次和30次RAS干预治疗，结果发现，RAS干预次数的不同对卒中患者步态参数的改善程度不同，高频次干预治疗效果显著优于其他两组别。此外，Thaut等1997年[31]和2007年[41]的两项具有相似的实验设计和受试者纳入标准的研究均证实RAS干预对卒中偏瘫患者步行功能的促进作用，不同的是干预剂量存在差异，1997年干预方案为执行每次30 min，每天2次，每周5 d，共持续6周，2007年干预方案为执行每次30 min，每天1次，每周5 d，共持续3周，结果对比发现，更密集和持续时间更长的RAS干预效果更加明显(1997/2007:164%vs.128%)。

4.3 病变部位

病变部位不同的脑卒中患者表现出的步行障碍也存在差异。虽然RAS应用于卒中偏瘫患者的康复作用已得到证实，但对于不同病变位置的患者，其干预效果也会受到影响。

Kobinata等[42]观察20 min RAS结合步行训练对小脑、脑桥、延髓、丘脑、壳核和放射冠等不同损伤部位的步态影响，结果发现，与干预前相比，小脑组、脑桥和延髓组及丘脑三组，步速和步长显著增高，而其余两组则干预效果未见显著差异。Wright等[36]个案研究还发现使用RAS会对小脑卒中后步态的过度变异性产生显著影响，可以有效降低该小脑卒中患者的跌倒风险。关于RAS对不同病变部位卒中患者的康复作用并非都是阳性结果，例如，Lin等[43]研究表明RAS对后顶叶皮质病变的卒中患者的反应性姿势控制效果较差。

由此可见，RAS对某些类型的卒中患者的干预效果可能并不明显，且病变部位不同，干预效果也会存在差异，这提示我们未来研究应对不同病变部位的卒中患者展开广泛研究，以期得到RAS的适用范围。

5 总结与展望

RAS结合步行训练可对卒中偏瘫患者的步行功能和平衡功能产生积极的康复作用，同时具有配置简单、成本低廉，并且适用于社区和家庭康复的特殊优越性。节律性夹带机制和听觉-运动同步理论是其可能的机制，干预频率、剂量和患者病变部位均会对干预效果产生影响。

虽然RAS的干预效果和机制研究不断深入，但依然存在一些不足：①RAS的干预效果需要大样本且高质量的研究，为临床应用提供可靠的理论依据；②现有随机对照研究的有效性证据一致，但RAS提示类型差异是否对治疗效果产生影响值得研究；③尽管已经充分证实RAS本身在听觉-运动系统内的运作方式，基于患者个人感知、心理以及音乐背景等方面的考虑，未来或可以对不同音乐属性RAS的干预效果进行深入探索，以确定RAS的最佳受益人群；④关于RAS长期效应方面的研究较少，尚不清楚RAS训练效果的衰减率，未来需要更多相关性的随访研究来确定其长期效果；⑤RAS如何在卒中患者社区和家庭康复中的有效应用值得关注。

RAS是应用于治疗卒中后偏瘫步行障碍的新兴技术，具有较好的应用前景，然而国内尚未展开广泛研究和应用。未来应需更多的探索研究，以期为卒中患者提供更高效、更精确的康复方法。