上肢康復(fù)機(jī)器人在腦功能重塑理論中的臨床應(yīng)用 北京大學(xué)第一醫(yī)院 康復(fù)醫(yī)學(xué)科 王寧華 摘要 本文介紹了腦神經(jīng)功能重塑的可能以及理論基礎(chǔ)，腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)以及對比了健康人和偏癱患者的上肢功能；詳細(xì)闡述了目前康復(fù)科現(xiàn)狀以及臨床需求。展現(xiàn)了Reo Go上肢康復(fù)機(jī)器人的臨床有效性和必要性以及Reo Go上肢康復(fù)機(jī)器人的工作原理和療效研究。 人類的大腦功能可以通過外界的刺激而重塑，這種現(xiàn)象已經(jīng)廣泛的被醫(yī)學(xué)界所認(rèn)可。而且，有很多實(shí)驗(yàn)也都證明了腦功能重塑和神經(jīng)可塑性的理論，例如，Elbert 等人通過對弦樂器演奏家的大腦進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)演奏家的手指的功能區(qū)域明顯增大；Pscual-Leone通過對使用布萊葉盲文的盲人讀者的大腦皮質(zhì)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，盲人的手指運(yùn)動(dòng)感覺皮層代表區(qū)面積會(huì)擴(kuò)大，且這一區(qū)域會(huì)隨著閱讀活動(dòng)而波動(dòng)變化；Chen等人通過對環(huán)境因素對大腦的刺激發(fā)現(xiàn)某些大腦回路會(huì)因環(huán)境刺激產(chǎn)生改變。 針對腦損傷的康復(fù)治療，其采用的康復(fù)方法是基于以腦功能重塑和神經(jīng)可塑性的理論為基礎(chǔ)發(fā)展的，其中近來電腦控制的機(jī)器人康復(fù)技術(shù)就最具有代表性。。那么，到底具備什么功能的康復(fù)機(jī)器人才能滿足神經(jīng)損傷患者的康復(fù)需求？我們就從理論和臨床應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。 一、理論基礎(chǔ) 圖1.1腦神經(jīng)功能重塑示意圖 1.可塑性大腦皮質(zhì)的解剖學(xué)基礎(chǔ) 通過對大腦進(jìn)行研究我們了解人體大腦特定功能源于大腦的某一區(qū)域，因此大腦被劃分為不同的功能區(qū)域，如感覺區(qū)、記憶區(qū)、語言區(qū)、識(shí)字區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)等 2.腦功能重組的觀念 對于大腦損傷后的功能結(jié)局我們可以通過康復(fù)的手段來進(jìn)行改善，這也與現(xiàn)代的康復(fù)理念相一致。國際神經(jīng)損傷和腦卒中研究所于2009年提出“康復(fù)中最重要的不僅僅是治療患者的殘障，而且要讓他們重新學(xué)習(xí)運(yùn)用已失去的身體功能”；“這種再學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)為腦功能重組理論，即腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生新的連接和重組，以新的方式完成已喪失的功能...”。 腦功能重組在表現(xiàn)上分為兩個(gè)方面：①新的神經(jīng)連接在不斷使用下會(huì)變得非?；钴S和穩(wěn)固；②缺乏相關(guān)使用會(huì)讓連接變得很弱，直至消失。這與我們常說的“用進(jìn)廢退”現(xiàn)象相一致。 3.腦功能重組的機(jī)制 腦卒中導(dǎo)致腦部受影響部位的腦神經(jīng)細(xì)胞死亡，這些死去的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)引起各種功能障礙，包括運(yùn)動(dòng)功能障礙。通過前述的大腦皮質(zhì)解剖學(xué)基礎(chǔ)我們已經(jīng)知道了大腦功能是通過不同的功能分區(qū)實(shí)現(xiàn)的。所以，臨近的未受損的腦神經(jīng)細(xì)胞具有潛在的代償能力，但它們之間需要建立連接，這種連接可以比喻為就像一顆大樹被折斷了樹枝，新的枝芽仍可再生連接并變得穩(wěn)固，在這個(gè)過程中，有效的康復(fù)訓(xùn)練可加速連接的過程并提高活動(dòng)能力，而且通過這種康復(fù)訓(xùn)練可以讓患者在損傷后數(shù)周、數(shù)月，甚至數(shù)年后都可能發(fā)生神經(jīng)結(jié)構(gòu)的可塑性改變。 既然腦功能重組是通過使未受損的腦神經(jīng)細(xì)胞與功能區(qū)建立聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的，那么在連接過程中就會(huì)表現(xiàn)出雙面性：①正確的使用或康復(fù)訓(xùn)練能改善運(yùn)動(dòng)功能并提高ADL的表現(xiàn)，②錯(cuò)誤的使用或訓(xùn)練會(huì)產(chǎn)生各種誤用綜合征，如肩手綜合征等。這提示我們在對患者進(jìn)行康復(fù)治療時(shí)要建立正確的運(yùn)動(dòng)模式。 4.腦功能重組的影響因素 通過前人對臨床康復(fù)實(shí)踐和腦功能重組的機(jī)制進(jìn)行研究，我們發(fā)現(xiàn)想象療法、康復(fù)訓(xùn)練的內(nèi)容、康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)機(jī)、康復(fù)訓(xùn)練量和環(huán)境因素的影響是腦功能重組的主要影響因素： 想象療法：讓患者對治療動(dòng)作在大腦中進(jìn)行想象、模擬和重現(xiàn)，這可以促進(jìn)感覺運(yùn)動(dòng)皮層功能重組，改善運(yùn)動(dòng)功能和提高上肢運(yùn)動(dòng)能力； 康復(fù)訓(xùn)練的內(nèi)容：采用任務(wù)導(dǎo)向性的訓(xùn)練能夠增強(qiáng)梗塞灶周圍運(yùn)動(dòng)功能區(qū)的功能性重組，改善運(yùn)動(dòng)功能，且在動(dòng)作設(shè)計(jì)的時(shí)候采用與功能相關(guān)的活動(dòng)訓(xùn)練能夠改善患者對于肢體的運(yùn)動(dòng)控制能力； 康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)機(jī)：在患者生命體征穩(wěn)定的情況下進(jìn)行早期的康復(fù)治療能夠獲得更好的功能預(yù)后，但是，這種治療依據(jù)循序漸進(jìn)的原則開展，同時(shí)要避免過度訓(xùn)練，因?yàn)镵ozlowski等人的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，局部梗塞后即刻進(jìn)行患肢的強(qiáng)制性使用可能會(huì)加重?fù)p傷； 康復(fù)訓(xùn)練量：腦卒中后患者患肢的運(yùn)動(dòng)量減少會(huì)造成樹突棘的形成下降、突觸延伸和神經(jīng)生長因子的減少，而反復(fù)的進(jìn)行功能性運(yùn)動(dòng)、增加治療量對運(yùn)動(dòng)技能的恢復(fù)有顯著作用； 環(huán)境因素的影響：豐富環(huán)境能促進(jìn)神經(jīng)可塑性改變，改善運(yùn)動(dòng)功能明顯增強(qiáng)其它干預(yù)方式的效果 所以，為了獲得更好的腦功能重組的效果，我們在設(shè)計(jì)康復(fù)治療處方的時(shí)候就需要具有早期開始、在豐富的環(huán)境下（為患者提供更好的動(dòng)機(jī)、興趣、競爭等）、反復(fù)進(jìn)行（動(dòng)作要具有可重復(fù)性）、與功能相關(guān)的任務(wù)導(dǎo)向性活動(dòng)訓(xùn)練和根據(jù)患者的承受能力制定訓(xùn)練內(nèi)容（個(gè)體化）等條件，才能使康復(fù)治療的效果最佳化。 二、臨床應(yīng)用 1.腦卒中患者運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)的改變 圖1.2健康人上肢夠物運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn) 通過圖1.2對健康人的手部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析我們可以看出它們是具有相似的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)的，表現(xiàn)為高效的反饋和前饋控制、協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)；手部在運(yùn)動(dòng)過程中的軌跡是直的

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