尹群輝，張皓,2

腦卒中偏癱患者預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展①

尹群輝1，張皓1,2

預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)可以更精細(xì)反映姿勢(shì)控制的能力。本文簡(jiǎn)單介紹姿勢(shì)控制的兩種神經(jīng)肌肉調(diào)節(jié)方式。腦卒中偏癱患者在直立及步態(tài)啟動(dòng)過(guò)程下，預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)障礙，表現(xiàn)為肌肉激活時(shí)間延遲、激活程度降低、募集次序退化以及適應(yīng)性降低。

腦卒中；姿勢(shì)控制；預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)；綜述

腦卒中患者由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)損害，導(dǎo)致姿勢(shì)控制異常。預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)(anticipatory postural adjustments,APAs)作為姿勢(shì)控制的神經(jīng)肌肉調(diào)節(jié)方式之一，可以更精細(xì)地反應(yīng)姿勢(shì)控制的能力。近年來(lái)，國(guó)外不少學(xué)者對(duì)其進(jìn)行深入研究，不少文獻(xiàn)報(bào)道了腦卒中偏癱患者APAs障礙的特點(diǎn)。

1 姿勢(shì)控制與姿勢(shì)調(diào)節(jié)

姿勢(shì)控制屬于運(yùn)動(dòng)控制的范圍，是指在各種活動(dòng)中保持軀體在空間位置的能力[1]；它包括姿勢(shì)穩(wěn)定性及姿勢(shì)方向性。姿勢(shì)穩(wěn)定性指身體面對(duì)內(nèi)外干擾時(shí)，通過(guò)感覺(jué)整合維持身體質(zhì)心在支撐面內(nèi)的能力，也被稱(chēng)作平衡，主要與軀干內(nèi)在干擾有關(guān)；姿勢(shì)方向性指在執(zhí)行不同運(yùn)動(dòng)模式中對(duì)身體姿勢(shì)的主動(dòng)控制的能力，與環(huán)境、重力、支撐面等諸多因素相關(guān)[2]。

姿勢(shì)控制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，由感覺(jué)整合、軀干生物力學(xué)成分及神經(jīng)肌肉調(diào)節(jié)相互作用構(gòu)成；并受年齡、疾病、生理狀態(tài)(如疲勞)、心理負(fù)荷(如認(rèn)知、情緒等)的影響[3]。

大量研究表明，CNS在應(yīng)對(duì)內(nèi)外環(huán)境干擾時(shí)，主要通過(guò)APAs和補(bǔ)償性姿勢(shì)調(diào)節(jié)(compensatory postural adjustments,CPAs)對(duì)姿勢(shì)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1967年，Belen'ki?等[4]發(fā)現(xiàn)姿勢(shì)肌的肌電活動(dòng)出現(xiàn)在上肢隨意運(yùn)動(dòng)之前。他們?cè)谑茉囌咄瓿膳e臂動(dòng)作時(shí)，同時(shí)檢測(cè)姿勢(shì)肌(腿和軀干)和原發(fā)運(yùn)動(dòng)肌(手臂)肌電活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)同側(cè)股二頭頭肌的肌電活動(dòng)在三角肌前50～60 ms激活。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們將姿勢(shì)肌的活動(dòng)分為兩部分，準(zhǔn)備期和補(bǔ)償期：姿勢(shì)肌在原發(fā)運(yùn)動(dòng)肌激活前50 ms發(fā)生激活，為運(yùn)動(dòng)的代償做準(zhǔn)備，稱(chēng)準(zhǔn)備期；在原發(fā)運(yùn)動(dòng)后，姿勢(shì)肌再次被激活，進(jìn)一步維持軀體的穩(wěn)定性，稱(chēng)補(bǔ)償期。該研究第一次提出姿勢(shì)控制中前饋及反饋模式存在。其后，研究者們[5-7]通過(guò)大量上肢隨意運(yùn)動(dòng)，詳細(xì)地描述了姿勢(shì)肌(腿和軀干)的APAs的特點(diǎn)。

APAs在可預(yù)期干擾之前發(fā)生。CNS通過(guò)調(diào)動(dòng)姿勢(shì)肌群產(chǎn)生與干擾相反的作用力，使身體質(zhì)心仍落在支撐面內(nèi)，維持姿勢(shì)穩(wěn)定[8]，但未改變各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)模式，更多地體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)幅度減小[9]。這種調(diào)節(jié)方式主要通過(guò)前饋方式進(jìn)行，并可通過(guò)后天學(xué)習(xí)獲得[10]。

APAs具有時(shí)間、空間及數(shù)量三個(gè)主要特征[8]。時(shí)間主要指干擾發(fā)生前100 ms及運(yùn)動(dòng)后50 ms時(shí)間范圍，空間主要指姿勢(shì)肌激活的順序和協(xié)調(diào)性，數(shù)量常通過(guò)一些技術(shù)參數(shù)，如表面肌電(surface electromyography,sEMG)、速度、角度等進(jìn)行定量描述。此外，實(shí)驗(yàn)中還常用到壓力中心(contre of pressure,CoP)、質(zhì)心(centre of mass,CoM)、地面反作用力(ground reaction forces,GRF)[11]等參數(shù)描述APAs特征。

CPAs在干擾之后發(fā)生。CNS對(duì)干擾引起的三大感覺(jué)反饋(視覺(jué)、前庭覺(jué)、本體感覺(jué))進(jìn)行整合，調(diào)整姿勢(shì)肌及原發(fā)運(yùn)動(dòng)肌，使身體盡可能恢復(fù)平衡狀態(tài)[12-13]。這種調(diào)節(jié)主要通過(guò)反饋方式進(jìn)行，并且受到先前經(jīng)驗(yàn)的影響[14]。

APAs僅存在于可預(yù)期干擾，CPAs既存在于可預(yù)期的干擾時(shí)(在APAs后，干擾發(fā)生后50～100 ms)，也可以在不可預(yù)期的干擾時(shí)觀察到[1]。在不同干擾模式下，個(gè)體可能會(huì)表現(xiàn)出不同的CPAs，主要體現(xiàn)在姿勢(shì)策略(postural strategy)和姿勢(shì)協(xié)同(postural synergy)兩方面。任何感覺(jué)傳入通路及高級(jí)皮層功能受損或者退化，都將影響CPAs[15]。

2 姿勢(shì)干擾

人體在站立或行走過(guò)程中，平衡會(huì)受到內(nèi)外兩種干擾：內(nèi)在干擾指軀干或四肢自主產(chǎn)生的各種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)[16]，如上肢、軀干自主伸展活動(dòng)，目前臨床試驗(yàn)常用的運(yùn)動(dòng)模式有腿部運(yùn)動(dòng)、軀干直立的上肢運(yùn)動(dòng)、上肢伸展的去負(fù)荷運(yùn)動(dòng)、雙重任務(wù)狀態(tài)以及不需維持直立姿勢(shì)的前臂作業(yè)等[17]；外部干擾指對(duì)穩(wěn)定姿勢(shì)有意圖地施予干擾條件，并以此達(dá)到在穩(wěn)定條件下觀察不到的人體姿勢(shì)控制能力[18]，如突然的沖撞，臨床常用酒保試驗(yàn)、重物垂落試驗(yàn)、鐘擺試驗(yàn)等外界干擾研究姿勢(shì)調(diào)節(jié)機(jī)制[17]。研究中根據(jù)干擾是否可預(yù)期將其分為預(yù)期性姿勢(shì)干擾與非預(yù)期性姿勢(shì)干擾。

Santos等[19]在對(duì)下肢肌肉活動(dòng)的APAs研究中發(fā)現(xiàn)，干擾的可預(yù)期程度越低，APAs水平越低，CPAs反應(yīng)越強(qiáng)烈。謝琳等[20]發(fā)現(xiàn)，由于內(nèi)在干擾發(fā)生時(shí)間明確，CNS主要通過(guò)對(duì)姿勢(shì)肌APAs強(qiáng)度的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)控制；而在外部姿勢(shì)干擾時(shí)，由于干擾時(shí)間不明確，CNS通過(guò)對(duì)局部穩(wěn)定肌APAs預(yù)激活時(shí)間以及局部穩(wěn)定肌和整體穩(wěn)定肌APAs強(qiáng)度的雙重調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)肌肉的優(yōu)化控制。

3 腦卒中偏癱患者的APAs

腦卒中以高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率，成為嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病。腦卒中可導(dǎo)致各種神經(jīng)功能障礙，其中以偏癱最為常見(jiàn)，對(duì)患者日常生活活動(dòng)能力和生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[21]。在腦卒中偏癱患者運(yùn)動(dòng)的功能恢復(fù)中，姿勢(shì)控制能力是重要的影響因素之一。

影響腦卒中后偏癱患者姿勢(shì)控制能力的因素非常多[22]，如肌肉骨骼系統(tǒng)損害，包括異常的肌張力、肌力下降、關(guān)節(jié)活動(dòng)度范圍受限；神經(jīng)-肌肉協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)功能障礙；感覺(jué)器官成分損害；認(rèn)知功能減退甚至心理因素等，各因素之間存在不同程度耦合。不同的腦卒中偏癱患者，影響姿勢(shì)控制的因素可能存在差異，各個(gè)因素的權(quán)重和相互關(guān)系也各不相同。

APAs的調(diào)控是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及脊髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、小腦、基底神經(jīng)節(jié)及大腦皮層等多個(gè)神經(jīng)結(jié)構(gòu)；如大腦皮層的前運(yùn)動(dòng)皮層(premotor cortex,PMC)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(supplementary motor area,SMA)、初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)(primary motor area,M1)、前額葉皮層區(qū)(prefrontal cortex area)等[23-24]。腦卒中偏癱患者由于中樞神經(jīng)損害及代償機(jī)制，導(dǎo)致APAs障礙。

目前許多研究表明，腦卒中后偏癱患者存在APAs障礙，并且在偏癱側(cè)表現(xiàn)得更為明顯。患者可通過(guò)學(xué)習(xí)激活原先的運(yùn)動(dòng)記憶，重新獲得APAs能力[25]。以下主要介紹在軀干直立及步態(tài)啟動(dòng)過(guò)程APAs障礙的相關(guān)研究。

3.1 軀干直立

在坐位保持軀干直立的上肢或腿部隨意運(yùn)動(dòng)中，研究者主要觀察核心肌群在姿勢(shì)控制中的APAs障礙。早期人們發(fā)現(xiàn)核心肌群主要表現(xiàn)為雙側(cè)協(xié)調(diào)障礙。Palmer等[26]發(fā)現(xiàn)，在健側(cè)上肢外展運(yùn)動(dòng)中，患側(cè)背闊肌肌電信號(hào)減弱；而在患側(cè)上肢外展運(yùn)動(dòng)中，雖然患側(cè)三角肌等原發(fā)動(dòng)肌肌電信號(hào)仍較弱，但健側(cè)背闊肌信號(hào)增強(qiáng)。Slijper等[27]的去負(fù)荷試驗(yàn)證實(shí)核心肌群失協(xié)調(diào)：患側(cè)豎脊肌及腹直肌肌電活動(dòng)較健側(cè)減弱。

此外有研究發(fā)現(xiàn)，在上肢運(yùn)動(dòng)模式中，主要表現(xiàn)為軀干肌群募集延遲[26,28]。隨著研究深入，Dickstein等[29]發(fā)現(xiàn)，與正常人相比，偏癱患者主要表現(xiàn)為患側(cè)外側(cè)核心肌群腹外斜肌和背闊肌APAs障礙，具體表現(xiàn)為肌肉募集延遲、肌電活動(dòng)強(qiáng)度減弱及相關(guān)肌肉募集次序退化。Pereira等[30]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)核心肌群APAs與上肢運(yùn)動(dòng)速度不具有相關(guān)性，這與正常人不同，說(shuō)明偏癱患者姿勢(shì)調(diào)節(jié)的適應(yīng)性存在一定障礙。

由此可見(jiàn)，腦卒中后偏癱患者核心肌群APAs確實(shí)存在障礙，但是否僅為單側(cè)障礙仍存在質(zhì)疑，可能與核心肌群在某種程度上仍存在雙側(cè)軸線(xiàn)傳導(dǎo)有關(guān)[31]。即使腦卒中病灶位于單側(cè)腦組織，也可能導(dǎo)致雙側(cè)核心肌群活動(dòng)減弱。

在站立位軀干直立時(shí)，偏癱患者由于質(zhì)心偏向健側(cè)，造成的繼發(fā)性姿勢(shì)不對(duì)稱(chēng)，并需要更多注意來(lái)維持姿勢(shì)平衡等，導(dǎo)致姿勢(shì)控制更加復(fù)雜；其中APAs涉及姿勢(shì)肌的激活、GRF、壓力中心的變化等，以維持平衡[32]?；颊弑仨毝嚓P(guān)節(jié)聯(lián)合協(xié)調(diào)，同時(shí)維持姿勢(shì)控制和執(zhí)行目標(biāo)動(dòng)作[33]。

McCombe等[34]在聲音干擾的站立位上肢自主伸展試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，即使干擾的預(yù)期性程度很高，偏癱患者的APAs階段和動(dòng)作執(zhí)行過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間均延遲，并且兩階段的姿勢(shì)肌和原發(fā)運(yùn)動(dòng)肌肌電幅度均出現(xiàn)不同程度降低；聲音干擾僅對(duì)動(dòng)作執(zhí)行階段的肱二頭肌產(chǎn)生提前激活。表明隨姿勢(shì)控制復(fù)雜程度增加，干擾的預(yù)期性并不能完全代償姿勢(shì)調(diào)節(jié)，仍存在APAs障礙；CPAs啟動(dòng)延遲，導(dǎo)致動(dòng)作執(zhí)行障礙；面對(duì)外界驚嚇，患者可通過(guò)激活屈肘肌來(lái)防護(hù)身體。Pollock等[35]發(fā)現(xiàn)，偏癱患者APAs階段生理喚醒程度更高；在重復(fù)干擾試驗(yàn)中，健康人CPAs階段生理喚醒具有慣性，這種慣性在偏癱患者減弱甚至缺失，表明患者APAs適應(yīng)性降低。

也有人發(fā)現(xiàn)偏癱患者在坐-站立位轉(zhuǎn)換時(shí)，姿勢(shì)肌群募集次序改變[36]：比目魚(yú)肌在目標(biāo)動(dòng)作之前被激活，正常人則表現(xiàn)為脛前肌首先激活。

3.2 步態(tài)

正常人在由支撐相向擺動(dòng)相轉(zhuǎn)移時(shí)，涉及一系列復(fù)雜的APAs機(jī)制。在雙支撐相向單支撐相轉(zhuǎn)化階段，APAs可分為4個(gè)階段：原支撐腿負(fù)荷、原支撐腿去負(fù)荷、壓力中心向?qū)?cè)(支撐腿)后側(cè)轉(zhuǎn)移、壓力中心向?qū)?cè)外側(cè)轉(zhuǎn)移。正常人至少有一個(gè)階段APAs缺失，最常發(fā)生于原支撐腿負(fù)荷階段[37]。

腦卒中偏癱患者由于肌力下降及自主運(yùn)動(dòng)缺失，導(dǎo)致步態(tài)啟動(dòng)階段APAs障礙[38]。Sousa等[39]發(fā)現(xiàn)，偏癱患者在自主步態(tài)啟動(dòng)時(shí)，雙下肢踝關(guān)節(jié)APAs障礙：患側(cè)脛前肌激活和腓腸肌抑制均存在障礙，而健側(cè)僅表現(xiàn)出腓腸肌抑制障礙。Martinez等[11]則發(fā)現(xiàn)，相較于自主步行，偏癱患者誘導(dǎo)步行時(shí)APAs時(shí)程減少，可能與誘導(dǎo)步行時(shí)原支撐腿去負(fù)荷時(shí)程減少有關(guān)。

Patchay等[40]發(fā)現(xiàn)，正常人由于身體重力分布不對(duì)稱(chēng)，在步態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中影響壓力中心運(yùn)動(dòng)模式，使得內(nèi)外側(cè)壓力中心(medio-lateral centre of pressure,ML COP)位移減少。考慮到偏癱患者壓力中心偏向于健側(cè)，因此當(dāng)患者健腿支撐時(shí)，患肢可能不需要APAs使質(zhì)心向健側(cè)轉(zhuǎn)移。有人認(rèn)為，在單側(cè)損傷的腦卒中患者中，可能存在非典型性APAs的可能。Ajachandrakumar等[41]在亞急性期偏癱患者步態(tài)啟動(dòng)研究中，根據(jù)ML COP變化將APAs更為細(xì)致地劃分為典型性APAs和非典型性APAs，前者指單一性APAs，后者主要指缺失性(向擺動(dòng)腿側(cè)無(wú)意義性ML COP位移)或多樣性(重復(fù)ML COP位移)APAs。研究發(fā)現(xiàn)，亞急性期患者35%表現(xiàn)為非典型APAs，且步行速度越快，APAs缺失頻率越大；而患腿支撐時(shí)，主要表現(xiàn)為多樣性APAs。相比典型APAs，這種多樣性APAs可以使患者預(yù)期調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，步態(tài)啟動(dòng)延遲，導(dǎo)致姿勢(shì)不穩(wěn)定，增加跌倒風(fēng)險(xiǎn)。這在腦卒中和帕金森病患者中均有體現(xiàn)。也有人認(rèn)為這種多樣性APAs可能反映了步態(tài)準(zhǔn)備或執(zhí)行障礙[42-43]。由于該研究納入的患者主要為亞急性期，對(duì)于恢復(fù)期步態(tài)的非典型APAs有待深入研究。

4 總結(jié)

綜上所述，與正常人相比，腦卒中偏癱患者姿勢(shì)控制的APAs存在障礙，具體表現(xiàn)為肌肉激活時(shí)間延遲、激活程度降低、肌肉募集次序退化，APAs適應(yīng)性降低；而具體的APAs障礙在不同運(yùn)動(dòng)模式中有不同表現(xiàn)，可能與不同運(yùn)動(dòng)模式激發(fā)不同姿勢(shì)策略及姿勢(shì)協(xié)調(diào)代償有關(guān)。然而目前研究對(duì)受試者的痙攣模式、肌力、肌張力等影響因素控制的敘述模棱兩可，試驗(yàn)準(zhǔn)確性及重復(fù)性有待提高。

除腦卒中外，還有其他關(guān)于正常年輕人、老年人、帕金森病患者等APAs研究。由于APAs僅涉及干擾前100 ms，有利于我們更加精細(xì)地評(píng)估患者的姿勢(shì)調(diào)節(jié)障礙，準(zhǔn)確地指導(dǎo)康復(fù)治療；同時(shí)，可能有助于我們探討腦卒中后APAs的中樞重塑機(jī)制，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的康復(fù)治療手段。

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Advance inAnticipatory PosturalAdjustments for Stroke Patients with Hemiplegia(review)

YIN Qun-hui1,ZHANG Hao1,2
1.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine,Beijing 100068,China;2.Department of Neurorehabilitation,Beijing Bo'ai Hospital,China Rehabilitation Research Center,Beijing 100068,China

ZHANG Hao.E-mail:zh1665@163.com

The anticipatory postural adjustments can be more precise in reflecting the ability of posture control,which associate with two kinds of neuromuscular model.Anticipatory postural adjustments disorders are found in stroke patients with hemiplegia,such as delay of muscle activation time,decrease of muscle activation,degradation of muscle recruitment order and reduction of adaptability.

stroke;posture control;anticipatory postural adjustments;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.11.003

R743.3

A

1006-9771(2017)11-1250-04

[本文著錄格式] 尹群輝，張皓.腦卒中偏癱患者預(yù)期性姿勢(shì)調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2017,23(11):1250-1253.

CITED AS:Yin QH,Zhang H.Advance in anticipatory postural adjustments for stroke patients with hemiplegia(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(11):1250-1253.

1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市100068；2.中國(guó)康復(fù)研究中心北京博愛(ài)醫(yī)院神經(jīng)康復(fù)科，北京市100068。作者簡(jiǎn)介：尹群輝(1991-)，女，漢族，湖南洞口縣人，碩士研究生，主要研究方向：神經(jīng)康復(fù)。通訊作者：張皓(1965-)，女，漢族，北京市人，博士，主任醫(yī)師，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：腦損傷康復(fù)。E-mail:zh1665@163.com。

2017-07-28

2017-10-10)