脑性瘫痪又称脑瘫(cerebralpalsy,CP),是一组持续存在的中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限症候群,这种症候群是由于发育中的胎儿或婴幼儿脑部的非进行性损伤所致,常伴有感觉、知觉、认知、沟通和行为障碍以及癫痫和继发性肌肉骨骼问题[1]。我国 CP的发病率约为2.48‰,患病率约为2.46‰,CP在 全 球 范 围 内 的 发 病 率 约 为 0.15% ~0.40%,是儿童时期最常见的运动发育性障碍疾病之一[2-3]。CP所导致的运动发育障碍严重影响了患儿的日常生活活动,早期开展康复治疗对脑瘫儿童意义重大。近年来全身振动训练 (wholebodyvi-bration,WBV)在康复中的应用日益广泛,而国内对于全身 振 动 训 练 的 报 道 大 多 集 中 于 成 人 康 复,对WBV 在脑瘫儿童康复中应用的研究并不多,本文主要就 WBV 对 CP儿童下肢功能的影响进行综述。
1、全身振动训练的概述
全身振动训练是一种神经肌肉训练方法,它的使用方法是使训练者站立、坐或半蹲在治疗平台上,由振动训练平台产生机械振动通过脚底向人体传递,训练者和训练平台一起振动。WBV主要由3个参数调控,即振动频率、振动强度和振动方式,不同机构在进行 WBV 时的频率、强度和振动方式的不同可能会导致不一致的治疗效果。WBV 对人体生理功能的影响可能是振动刺激作用于全身的肌肉和骨骼等部位,通过刺激纺锤体和肌梭等感受器向大脑和脊髓等发出信息冲动,经中枢统合后通过传出纤维作用到肌肉、骨骼等效应器,引发相应的电生理活动[4]。WBV 首次使用是在19世纪末,Charcot将其应用于神经病变的患者[5]。近年来 WBV 作为一种非药物性、非创伤性物理治疗方法在康复领域中应用的越来越广泛。研究发现 WBV 能提高帕金森患者稳定性和活动功能、提高多发性硬化患者的肌肉力量以及促进脑卒中患者恢复期的康复,此外 WBV 在 CP儿童康复中的应用也越来越多。
2、 全身振动训练的分类
根据振动训练平台振动方式的不同,WBV 可以分为垂直运动的振动训练平台和左右(侧面)交替运动的正弦振动训练平台。垂直振动训练平台在振动板上产生的振动幅度是均匀的,而左右(侧面)交替正弦振动训练平台则在振动板上产生垂直方向和水平方向的位移,但振动板上不同位置的振动幅度不均匀,距离震动板中心越远的位置,产生的振动幅度越大。Games等[6]研究发现左右(侧面)交替振动训练平台能够增加受试者心率和下肢肌肉血流速度,而垂直振动训练平台则无此作用,但尚无研究发现引起这种现象的作用机制。
3、 全身振动训练在脑瘫儿童康复中的应用频率
频率是决定 WBV 强度的重要因素,研究发现不同的振动频率对 CP 儿童的影响不同。WBV 在儿童康复中使用的振动频率在5~50Hz,研究发现低频的 WBV 有助于提高 CP儿童的多项生理功能,Lythgo等[7]发现低频率振动训练(5~25 Hz)相较高频率(30~50Hz)在增加下肢血流方面的作用更强。Han等[8]在采用多种频率WBV的研究中发现,18Hz的 WBV 对 CP儿童步行和平衡能力改善的影响最大。低频对于外周血流量的影响可能与肌肉收缩有关,低频率的振动训练增加了肌肉收缩的时间、增加了血液灌注量。
4、 全身振动训练对脑瘫儿童康复的影响
WBV 作为一种非创伤性、非药物性治疗方法应用于 CP康复,在短时间内能增加氧气消耗、增加肌肉和皮肤血流量,长期应用则能够影响 CP 儿童的下肢关节活动度、关节位置感、平衡能力、下肢肌肉功能、步行能力和下肢骨骼发育等。
4.1 全身振动训练对脑瘫儿童下肢关节的影响
CP儿童常会出现关节活动度受限、本体感觉障碍的现象。研究发现 WBV 对下肢关节的活动度及关节的位置觉有影响。Lee等[9]发现 WBV 可以改善 CP 儿童的踝关节角度。另有其他研究发现 WBV 后膝关节的活动范围增加[10-11]。WBV 对下肢关节活动度的影响可能与振动训练后神经肌肉活动改变有关,WBV 后关节周围肌肉量增加、患者下肢屈伸肌协调性增加,肌痉挛减轻,关节活动范围增大。CP儿童的本体感觉(关节位置觉和运动觉)常低于同龄健康儿童,Ko等[12]发现 WBV 结合常规物理治疗训练能够改善患儿的关节位置觉,提高平衡能力、增加步速及步长。WBV 对 CP患儿本体感觉的影响可能是振动刺激激活了肌肉纺锤体和高尔基体等本体感受器,使患者本体感觉增加。
4.2 全身振动训练对脑瘫儿童平衡能力的影响
CP儿童常出现肌力下降、肌痉挛、肌肉感觉功能障碍以及肌肉控制力下降的现象,导致患儿活动受限、平衡功能障 碍。Ali等[13]采用核心肌肉训练与WBV对比,发现 WBV 较核心肌肉训练在改善痉挛型 CP儿童平衡和姿势控制方面的作用更大。El-Shamy等[14]发现 WBV 结合运动疗法训练可以改善痉挛型双下肢瘫 CP儿童的平衡能力。以上研究均表明 WBV 可以提高 CP儿童的平衡功能。WBV对 CP儿童平衡功能的影响可能与以下3种机制有关:1)与下肢肌肉力量的增加有关[15];2)与 CP儿童关节位置觉的提高有关,人体平衡的维持依赖于感觉输入,故患者关节位置觉的改善后,患者平衡控制提高[9];3)与关节稳定性提高有关,Moezy等[16]发现经4周 WBV 后患者关节稳定性增强、平衡能力提高。
4.3 全身振动训练对脑瘫儿童下肢肌肉功能的影响
CP儿童与健康同龄儿童相比出现下肢肌肉萎缩、肌肉力量下降、肌痉挛的现象,严重影响了其步行等日常生活活动[17]。短期 WBV 可引起下肢肌肉耐力相关参数(能量代谢和神经肌肉的激活等)的变化,长期 WBV 则可增加下肢肌肉面积和力量、缓解肌肉痉挛[18]。Lee等[9]通过 B 超测量后发现 WBV后 CP儿童的胫前肌和比目鱼肌的肌肉厚度增加。Ibrahim 等[19]发 现 WBV 后 患 儿 下 肢 肌 肉 力 量 增加,痉 挛 减 轻。Tupimai等[20]发 现 CP 儿 童 使 用WBV 结合被动牵伸肌肉的治疗较单独使用被动牵伸,患儿下肢的 MAS评分明显降低,即 WBV 后患儿的肌肉痉挛程度改善。WBV 对肌肉的影响可能与以下4种机制有关:
1)与强直振动反射有关 振动刺激肌梭感受器,经Ⅰa传入纤维将刺激信号传到脊髓,增加运动单位的募集,当这种反射活动与肌肉的自发性收缩同步时,肌肉力量增加[21];2)与牵张反射的减弱有关Krause等[11]发现 WBV 后痉挛型 CP儿童的比目鱼肌等下肢肌肉的牵张反射降低,肌痉挛改善;3)与中枢抑制(包括突触前抑制和传入侧支性抑制)有关经Ⅰa发出抑制信号,降低拮抗肌活动、同时使主动肌活动加强,肌肉间协调收缩、肌痉挛程度降低[22];
4)与骨反射有关 骨反射即骨细胞将机械刺激信号传递到中枢神经系统,作用于骨骼和肌肉,促进肌肉力量的增加、减轻肌肉痉挛,在骨密度减少的患者中更常见[23]。
4.4 全身振动训练对脑瘫儿童步行能力的影响
儿童的步行模式通常在3~4岁稳定、7岁左右成型[24]。CP儿童由于发育异常、随意运动困难和姿势控制障碍等常出现步行异常,研究发现2岁前未能独立行走的 CP儿童中仅有不到10%的患儿在7岁前能独立步行,故早期对 CP 儿童进行步态干预对患儿实现独立步行有重大意义[25]。多数研究表明 WBV可 改 善CP儿童的步行能力,El-Shamy等[26]研究发现 WBV后CP患儿的粗大运动功能测试(GMFM66项)E组(行 走 与 跑 跳)的评分提高。Unger等[27]研究发现 WBV 干预CP儿童后,患儿步行速度提高。WBV后CP儿童步行功能的改善可能与以下3种机制有关:1)与下肢肌肉力量的提高有关 Lee等[9]在一项为期8周、WBV的振动频率为5~25Hz、采取蹲位训练干预 CP患儿的研究中发现,WBV 后CP儿童的下肢肌力增加,步行速度及步长改善;2)与患者肌痉挛程度的降低有关 Cheng等[10]发现WBV 后步行能力的变化与痉挛相关;3)与关节位置感的加强有关 本体感觉能够感受关节位置的变化,这在步态控制中也起着重要的作用,故 WBV 后患儿关节位置觉改善、步行周期参数改善[13]。
4.5 全身振动训练对脑瘫儿童下肢骨骼发育的影响
CP儿童由于活动量减少和下肢长期不负重易出现骨骼发育异常,增加了骨折的风险。研究发现50%的 CP儿童会发生脆性骨折,年发生率为7%,故对 CP儿童施加治疗,对提高骨密度、减少骨折的发生至关重要[28]。研究发现低幅高频率的 WBV 有减少骨质流失的作用。Wren等[29]在 CMFCS分级Ⅰ-Ⅳ级的36名 CP儿童的前后交叉对照试验中,发现高频率(30Hz)低强度(0.3g)WBV 可以使患儿胫骨骨干的皮质骨的覆盖区域和惯性矩增加,即WBV 可以增加 CP 儿童的骨密度。Stark 等[30]发现 WBV 可以提高痉挛性双瘫患儿的骨密度。骨骼的生长受基因表达、激素、维生素、生长因子、细胞因子以及应力作用的影响。WBV 对 CP儿童骨骼的影响可能与以下3种机制有关:1)与骨反射有关 骨反射不仅作用于肌肉还可作用于骨骼,使成骨细胞活动增加,骨密度增加[23];2)与WBV后下肢血流量的增加有关[31]血液中富含骨骼生长发育所需的多种营养,下肢骨血供的增加有助于骨骼健康发育、减少骨矿物质的流失;3)与生长激素和皮固醇有关 Elmantaser等[32]研究发现 WBV 后受试者血液中生长激素升高,皮质醇循环减少,骨吸收减少。然而与以上WBV可以提高骨密度的研究结论相反,Ruck等[33]发现 WBV 后儿童股骨的骨骺端骨密度增加,但骨干密度却下降,提示 WBV 可能会对骨骼发育有不良影响。故 WBV 对于CP儿童骨密度的影响目前尚有争议。
5、 全身振动训练在脑瘫儿童康复中的可行性
大量动物实验和临床随机对照试验表明 WBV适用于 CP儿童的康复训练,WBV 可以提高 CP儿童下肢关节活动度及位置感、改善患儿平衡能力、提高 CP儿童下肢的肌力、缓解肌肉痉挛、提高步行速度和增加步长等。且 WBV 不仅适用于 GMFCS分级较高的患者(Ⅲ-Ⅳ级)还可适用于低年龄组(12~24月)的 CP 儿童[34-35]。目前尚无 WBV 后有严重不良反应的报道,故 WBV 在 CP儿童中有着很大的应用前景。WBV 对 CP 儿童骨密度的影响目前还存在争议,还需进一步研究 WBV 对骨密度的影响。本文主要集中在 WBV 对于下肢功能的影响,未对其他部位进行研究,另外也未对 WBV 时患儿在振动平台上所采取的姿势和 WBV 的最佳训练时间等方面进行研究,仍需要后续进一步的研究。
(作者:韩琳秀,郭津 《中国儿童保健杂志》 2021年12月 第29卷 第12期)