陸春梅 黃正華 邵肖梅 嚴 愷 周文浩
WHO《國際功能、殘疾和健康分類(兒童和青少年版)》將運動發(fā)育延遲描述為發(fā)育里程碑延遲,其最常見的原因就是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的典型發(fā)展和功能改變[9]。目前英國兒童唐氏綜合征(DS)的比例為 1/1 000,美國為1/800[10]。早產(chǎn)的發(fā)生率,歐洲 6.2%,澳大利亞 6.4%,北美洲11%~12%[11]。嬰兒腦癱(CP)發(fā)生率每1 000個活產(chǎn)嬰兒中1.5~2例[11]。在嬰兒期影響運動發(fā)育的疾病包括中重度的精神發(fā)育遲滯、DS、CP、脊柱裂和其他神經(jīng)肌肉疾?。?]。此外,伴有腦損傷高危因素的新生兒也是發(fā)生CP和運動發(fā)育落后的高危群體,如早產(chǎn)兒腦室周白質(zhì)軟化、顱內(nèi)出血、缺氧缺血性腦病(HIE)、低血糖、膽紅素腦病、腦梗死和多種先天性畸形或遺傳代謝性疾病等,這些疾病下發(fā)展成CP的機制尚未完全明確[12]。研究認為,早期輔以高質(zhì)量的物理治療是改善這些患兒運動發(fā)育的關(guān)鍵[13,14]。為了最大限度地影響神經(jīng)可塑性(神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化),任何訓(xùn)練都必須在發(fā)育早期進行,并且要有針對性地讓兒童掌握特異性任務(wù)[15]。這種任務(wù)特異性是有神經(jīng)科學(xué)原理證據(jù)支持的[16]。
大腦的可塑性在早期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中特別明顯[17~19]。大腦的可塑性對于既往經(jīng)驗的依賴以及活動的依賴都已在人類神經(jīng)系統(tǒng)中得到了證實[20,21]。同樣,患兒早期通過控制身體姿勢可影響神經(jīng)可塑性也已得到證實[22,23]。當然,各類早期干預(yù)有效的前提之一是該患兒具備神經(jīng)可塑能力。雖然在運動領(lǐng)域內(nèi)的最佳干預(yù)窗口期尚不清楚,但如果要將遠期的神經(jīng)發(fā)育不良影響降到最低,有研究認為早期訓(xùn)練患兒實現(xiàn)獨立行走可視作是一種有效干預(yù)[24]。跑步機訓(xùn)練屬物理治療措施,用以增強運動能力[25,26]。最早提示跑步機可以對神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的干預(yù)起作用是源于動物研究,成年貓在脊髓完全損傷后,通過訓(xùn)練能夠重新獲得步態(tài)技能[27,28]。自此,自主運動和跑步干預(yù)在人類和動物模型中開始被特別關(guān)注,用以觀察運動是如何激發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和功能改變[29,30]。
越來越多的研究開始重新考慮嬰兒的行為發(fā)展模式與過程,認為嬰兒行為發(fā)育是先天和后天因素之間相互作用的結(jié)果,與后天行為方式的選擇不無關(guān)聯(lián)[31~34]。為了了解步態(tài)的發(fā)展,需要明確從圍生期到獨立步行的腿部協(xié)調(diào)性在發(fā)育上發(fā)生的變化。這一過程復(fù)雜但至關(guān)重要,以下研究顯示嬰兒從踏步反射至步態(tài)發(fā)育時間上的個體差異,以及同一嬰兒在重復(fù)反應(yīng)上的變異性。
1.1 新生兒期 新生兒期間主要存在踏步反射,表現(xiàn)為腿的屈伸交替,單純從行為或更加微觀層面上去分析這種交替動作,會發(fā)現(xiàn)動作的可重復(fù)性較弱。文獻表明,70%~84%的健康新生兒通過觸覺刺激可引發(fā)類似踩踏臺階的反射活動[35,36]。出現(xiàn)單側(cè)連續(xù)空中踏步反射的新生兒,這一比例將降至25%[36]。新生兒對這種外界刺激的反應(yīng),是在中樞模式發(fā)生器控制下肢體的幾種動作協(xié)調(diào)模式;或選擇只移動一條腿;或選擇同時移動兩條腿;或交替。De Vries等[37]在1983年就提出,胎兒在宮內(nèi)就存在對刺激的踏步反射。當新生兒受外界刺激后,踏步反應(yīng)的頻率較低,認為該新生兒處于低水平覺醒狀態(tài)[38,39]。即使新生兒在最佳覺醒狀態(tài)時,這種踏步反射頻率在個體間的變異性也是很高的[40]。新生兒時期的踏步反射是步態(tài)發(fā)育最初始的階段,研究表明,踏步反射并不像其他原始反應(yīng)是自動激發(fā)的(如擁抱反射),而受覺醒水平及其他環(huán)境變化的影響,如聲光、疼痛和神經(jīng)元興奮性的變化,都可直接影響踏步反射的頻率與強度[41]。
1.2 1歲內(nèi)步態(tài)可塑性 新生兒的踏步反射在典型的誘發(fā)環(huán)境下只能觀察到2~3個月。想要詳細描述新生兒步態(tài)的發(fā)展軌跡,需要使用特定的情境來實現(xiàn)。20世紀80年代,Thelen是第1個發(fā)明兒童跑步機的人[42],跑步機可提供比桌面環(huán)境更多的肢體感受信息(主要通過腿部伸展、肌肉和關(guān)節(jié)感受器)。影響交替步態(tài)的因素有很多,包括有節(jié)奏地交替雙腿的神經(jīng)運動能力、足夠?qū)怪亓Φ耐炔苛α?、雙臂對支架的支撐力、跑步機皮帶傳動對足底的感覺輸入、足相對位置的重心改變以及關(guān)節(jié)和壓力感受器的作用等[43]。
Thelen和Ulrich基于動態(tài)系統(tǒng)理論設(shè)計了1項縱向研究,假設(shè)嬰幼兒行為發(fā)育中的新行為是由任務(wù)環(huán)境中多個條件的協(xié)作交互而產(chǎn)生的。發(fā)育中首選的行為模式被另一種新的行為模式所取代,這種轉(zhuǎn)變的發(fā)生從時間上來看是非線性的,但對轉(zhuǎn)變出現(xiàn)時間的具體預(yù)測有助于揭示發(fā)育的過程。9例正常嬰兒從校正胎齡1個月后開始,每個月進行2次跑步機測試,逐漸提高跑步機的速度,每條腿都由跑步機以不同的速度驅(qū)動。以錄像記錄結(jié)合運動分析得到運動變量,并收集人體測量指標、Bayley運動評分和每個月的行為情緒量表。發(fā)現(xiàn)新生兒至出生后1~2月齡時步態(tài)頻率較低,肢體間協(xié)調(diào)方式也不同。在所有踏步動作中,至少有40%的踏步是單側(cè)完成或雙側(cè)平行完成。因此,該階段肢體與神經(jīng)之間的信號傳輸并不協(xié)調(diào)[44]。
3~6個月嬰兒的步態(tài)反應(yīng)呈快速上升的坡度。嬰兒在調(diào)整速度和腿部的相對協(xié)調(diào)性方面也有了相應(yīng)的改善,交替踏步變得越來越穩(wěn)定,腿部的屈肌支配力逐漸減弱,使得腿部能夠在跑步機上向后伸展,引發(fā)兩側(cè)交替反應(yīng)。嬰兒跑步機提供了類似于直立運動的環(huán)境,使嬰兒的多個感覺系統(tǒng)與運動系統(tǒng)結(jié)合起來,增強肌肉和骨骼的力量以及神經(jīng)控制。3~4月齡時,隨著嬰兒體格及神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育,嬰兒在跑臺上與支撐面發(fā)生最佳接觸的次數(shù)逐漸增多,步態(tài)頻率和交替的步數(shù)百分比開始穩(wěn)步增加。當嬰兒個體的體重增加時,腿部更容易跟隨跑步機的傳動帶。
第三,房屋拆遷空間信息的可視化。本研究中所設(shè)計的測繪系統(tǒng),其充分利用了地理信息系統(tǒng)(GIS),不僅實現(xiàn)了管理的快捷性,更能夠顯示矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的功能。
6~7個月嬰兒在大部分時間里都可產(chǎn)生交替步態(tài),并可在跑步機輔助下直立支撐。在環(huán)境的刺激下(給予跑步機訓(xùn)練),嬰兒發(fā)育往往會有出人意料的結(jié)果,這一事實更加支持神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性和自適應(yīng)下的可塑性。研究人員將跑步機的傳送帶速度設(shè)置為從快到慢,嬰兒會逐漸適應(yīng)并繼續(xù)前進[45]。當傳送皮帶方向逆轉(zhuǎn)時,嬰兒還可能因刺激方向的改變而出現(xiàn)“后退”,甚至當跑臺出現(xiàn)左右水平上的傾斜時,嬰兒會表現(xiàn)出相應(yīng)的側(cè)身趨勢,盡管表現(xiàn)得并不太理想,但還是會做出自適應(yīng)的行為轉(zhuǎn)變。這種步態(tài)特征表明,行為是由主動神經(jīng)輸入和生物力學(xué)(受重力影響,腿部旋轉(zhuǎn))共同作用的結(jié)果[46]。Thelen認為,獨立行走前的嬰兒獲得支撐后,在機動跑步機上可以較好地完成交替踏步動作,在運動學(xué)上類似于直立的兩足行走。這種行為是獨立行走的一個組成部分,不在跑步機輔助下是較難識別的。研究證明,7月齡嬰兒容易對跑步機的環(huán)境做出反應(yīng),產(chǎn)生交替步態(tài)(在跑步刺激總時間中占高比例)[42]。
跑步機刺激引起運動發(fā)育變化的潛在神經(jīng)元機制(如神經(jīng)細胞和神經(jīng)回路)與神經(jīng)營養(yǎng)因子水平的激活上調(diào)、神經(jīng)元的增殖、神經(jīng)元之間新的突觸連接形成、突觸前與突觸后的神經(jīng)調(diào)制(傳遞神經(jīng)元興奮的信號強度變化)和新的神經(jīng)血管生成均有關(guān),這些可塑性機制在嬰兒早期發(fā)育過程中尤為活躍,是當前運動學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)[47,48]。
圍生期缺氧缺血性損傷是引起新生兒腦病發(fā)病率和死亡率升高的常見原因,黑質(zhì)和紋狀體是易損部位。Park等[49]研究了跑步機訓(xùn)練對HIE大鼠紋狀體和黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)元和神經(jīng)纖維存活的影響。在大鼠出生后第7 d,將左側(cè)頸總動脈結(jié)扎2 h,隨后暴露于缺氧條件下1 h。實驗訓(xùn)練組大鼠在HIE誘導(dǎo)損傷后第22 d進行跑步機訓(xùn)練,每天1次,每次30 min,共持續(xù)12周。在最后一次跑步機訓(xùn)練后,采用Morris水迷宮實驗測定大鼠的空間學(xué)習(xí)能力。應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法分析紋狀體和黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元和神經(jīng)纖維的活性。結(jié)果顯示,HIE導(dǎo)致了大鼠紋狀體和黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元和多巴胺能纖維的凋亡與減少,惡化了空間學(xué)習(xí)能力。跑步機訓(xùn)練能延緩并改善HIE對黑質(zhì)與紋狀體的多巴胺能神經(jīng)元的破壞,提高大鼠HIE誘導(dǎo)后的空間學(xué)習(xí)能力。
Choi等[50]研究了低強度跑步機運動對缺氧缺血后大鼠的海馬感覺運動功能及其神經(jīng)元細胞凋亡的影響。HIE大鼠模型制造同文獻[49]。運動組大鼠在HIE誘導(dǎo)后22 d開始,每天用電動跑步機進行30 min的跑步訓(xùn)練,連續(xù)10 d。低強度的運動負荷參數(shù)為:速度2 m·min-1,跑臺0傾斜度。非運動組的大鼠在運動組跑步的同一時間置于跑臺上但不跑步。感覺運動功能采用步態(tài)引發(fā)試驗檢測,用末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP末端標記法(TUNEL)和半胱天冬酶-3(caspase-3)免疫組織化學(xué)染色法來檢測細胞凋亡。誘導(dǎo)缺氧缺血性腦損傷增加了海馬齒狀回DNA斷裂和caspase-3的表達,而跑步機運動減少了DNA斷裂,并使caspase-3表達降低,抑制海馬細胞凋亡,并保留缺氧缺血損傷大鼠幼鼠的感覺運動功能。新生兒缺氧缺血性腦損傷后早期短時跑步機刺激,可能為腦損傷并發(fā)癥的恢復(fù)提供了一種有效的治療策略。
另1項研究顯示,中高強度的間歇性劇烈運動可防止應(yīng)激誘導(dǎo)小鼠的神經(jīng)退行性行為。Lee等[51]研究中總共40只小鼠被平均分為對照組、應(yīng)激組、中度運動組和高強度運動組。應(yīng)激組小鼠長期暴露于束縛應(yīng)激(10 h·d-1,每周6 d,共7周)。運動組小鼠每周3次在跑步機上進行中等強度訓(xùn)練。認知測試采用Morris水迷宮測試和物體識別測試,發(fā)現(xiàn)慢性應(yīng)激降低了小鼠模型的認知能力,特別是降低了腦白質(zhì)海馬區(qū)新生細胞的存活率和血管密度。然而,規(guī)律性的高強度和中度運動均防止了認知功能的下降,提高了新生細胞存活率和血管密度。這些結(jié)果表明,間歇性中高強度運動可預(yù)防類似于神經(jīng)退行及腦白質(zhì)區(qū)域功能的下降,運動與中樞神經(jīng)新生細胞的存活和海馬血管的形成密切相關(guān)。
Pak等[52]將跑步機訓(xùn)練和電針相結(jié)合,觀察聯(lián)合刺激是否可激活白質(zhì)區(qū)少突膠質(zhì)細胞,從而改善腦性癱瘓樣大鼠的運動和記憶障礙行為。研究用生后7 d的SD大鼠建立新生大鼠缺氧缺血再灌注模型,于缺氧誘導(dǎo)后3~5周進行電針刺激和/或跑步機訓(xùn)練。行為測試顯示,單純跑步機訓(xùn)練可通過激活cAMP反應(yīng)元件Binging蛋白(CREB)增加新生的少突膠質(zhì)祖細胞或少突膠質(zhì)細胞,恢復(fù)腦內(nèi)胼胝體厚度,減輕腦損傷大鼠在圓柱體和被動回避試驗中的運動和記憶障礙。電針刺激同樣可增加胼胝體少突膠質(zhì)細胞中CREB的激活。電針刺激和跑步機訓(xùn)練聯(lián)合治療后,在干預(yù)組的圓柱體、旋轉(zhuǎn)步道和貓道試驗中顯示出對少突膠質(zhì)細胞的協(xié)同作用,提升白質(zhì)區(qū)域的髓鞘堿性蛋白(MBP)水平,誘導(dǎo)促大腦皮質(zhì)成熟的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的表達。因此,聯(lián)合電針刺激和跑步機訓(xùn)練可通過參與少突膠質(zhì)細胞CREB/BDNF信號通路的上調(diào)來恢復(fù)缺氧缺血后新生鼠的髓鞘成分,改善運動和記憶功能。
另一項相關(guān)研究顯示,在大鼠模型中,接受跑步機訓(xùn)練和電針刺激的干預(yù)組被動回避試驗結(jié)果有顯著改善。免疫印跡分析顯示,HIE大鼠模型的對側(cè)腦室下區(qū)(SVZ)神經(jīng)元胞核(NeuN)2',3'-環(huán)核苷酸 3'-磷酸二酯酶(2',3'-cyclicnucleotide 3'-phosphodiesterase)和MBP表達顯著減少,但在跑步機訓(xùn)練和電針刺激組中這些生物標志物的水平均明顯增加。免疫組化顯示,與HIE對照組相比,跑步機訓(xùn)練和電針刺激組的大鼠胼胝體厚度和MBP集成光密度(IOD)顯著增加,且兩種干預(yù)對MBP蛋白質(zhì)水平和IOD具有互相協(xié)同作用。跑步機訓(xùn)練和電針刺激組中,對側(cè)SVZ中溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU)和BrdU/NeuN陽性細胞數(shù)顯著增加,且兩種干預(yù)對BrdU陽性細胞數(shù)也有協(xié)同作用[53]。
這些結(jié)果提示,跑步機訓(xùn)練和電針刺激是在缺氧缺血發(fā)生后通過上調(diào)腦白質(zhì)髓鞘相關(guān)成分和神經(jīng)形成來促進中樞神經(jīng)的修復(fù)并影響運動行為功能發(fā)育。因此,跑步機訓(xùn)練為新生兒HIE的神經(jīng)后遺癥(如CP)的運動功能恢復(fù)提供了另一種治療選擇。
嬰幼兒跑步機訓(xùn)練,作為一種旨在改善兒童神經(jīng)發(fā)育的干預(yù)措施,在預(yù)防運動發(fā)育遲緩、促進認知和社會功能發(fā)展、提高步態(tài)協(xié)調(diào)性和促進生物力學(xué)功能恢復(fù)等方面已顯示出潛在益處,逐漸被越來越多的學(xué)者所接受[54]。導(dǎo)致獨立行走延遲的疾病(腦損傷、DS和CP等)存在不同的內(nèi)在特征,跑步機訓(xùn)練的最適宜速度以及對患兒的遠期預(yù)后是否有效是最重要的觀察指標。
3.1 參數(shù) 有學(xué)者[55]觀察了嬰兒在跑步機傳動帶上不同速度的步態(tài)表現(xiàn)。校正胎齡7~12個月的28名嬰兒以0.06~2.36 m·s-1的速度踩在跑步機上,通過改變步長和頻率來適應(yīng)大范圍的速度調(diào)整。嬰兒會隨著跑步機速度的提高出現(xiàn)雙腿懸空,減少與傳動皮帶接觸。成年人可在改變速度后向跑步步態(tài)過渡,但嬰兒并未做出類似改變。表明嬰兒的不同性質(zhì)與交替的步態(tài)模式表達,可能需要神經(jīng)肌肉成熟和獨立步行后的自我學(xué)習(xí)。
Siekerman等[56]認為,不同的跑步機速度設(shè)定可以調(diào)整新生兒的踏步特征,并假設(shè)將新生兒喚醒可以增加踏步頻率。1項病例系列報告,從婦產(chǎn)醫(yī)院招募了21例順產(chǎn)的新生兒,平均體重為3 255 g,胎齡為39.5周,生后平均年齡3 d,在進食和覺醒、無哭鬧的狀態(tài)下進行測試。測試時由實驗員用雙手支撐新生兒的腋下進行。選擇了4種跑步機速度(cm·s-1):傳動帶處于靜止狀態(tài)、慢速(13.40)、中速(17.24)和快速(23.36),每種速度任意抽取4例新生兒進行60 s測試。結(jié)果顯示,中速時新生兒踏步產(chǎn)生的步長(0.26 cm)、踏步頻率(每秒 0.102 步)和踏 步協(xié)調(diào)性(43.65%)均為最大。快速時具有最短的踏步周期(1.685 s)。由此認為,新生兒跑步機可促進新生兒的踏步運動,并建議有發(fā)育遲緩風(fēng)險的嬰兒,在出生時即使用跑步機訓(xùn)練促進運動發(fā)育。研究也提出,需要開展應(yīng)用于高危新生兒的研究來確定跑步機的參數(shù)設(shè)定及臨床價值。
一項來自中國臺灣的病例系列報告[57],研究對象包括29例早產(chǎn)兒和20例足月兒,校正胎齡7個月開始進行每2個月1次的跑步機測試,直至?xí)孕行凶邽橹够蛐U挲g18個月,同時分析完成獨立行走的關(guān)鍵因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn),早產(chǎn)兒的行走年齡要比足月嬰兒晚接近2個月。多因素回歸分析,影響?yīng)毩⑿凶邥r間的主要因素為步態(tài)特征。7~9個月的校正年齡、交替步態(tài)比例、髖膝協(xié)調(diào)比例、髖踝協(xié)調(diào)比例和不對稱步態(tài)比例均與獨立步行的開始年齡相關(guān)。出現(xiàn)4個步態(tài)特征中的3個(交替步態(tài)≥80%,髖膝協(xié)調(diào)≤0.37,髖踝協(xié)調(diào)≥0.73,站立時間≤1.40 s),75% ~77%準確預(yù)測了研究對象在校正年齡11個月開始獨立行走。如在7個月或9個月的校正年齡未能達到上述4個步態(tài)指標,72%~98%準確預(yù)測了可能要到校正年齡15個月才可實現(xiàn)自主獨立行走。研究結(jié)論的啟示在于,發(fā)現(xiàn)了可用于預(yù)測獨立行走時間的相關(guān)步態(tài)特征。但該研究的局限性在于,研究并未針對任何可能影響神經(jīng)發(fā)育結(jié)局的疾病,也未隨訪預(yù)后結(jié)局,只是單純地分析了研究對象的步態(tài)特征,無法指導(dǎo)臨床干預(yù)。
3.2 腦損傷 有研究表明早產(chǎn)兒在校正胎齡后雖然會出現(xiàn)一些延遲,但大部分可與同齡的足月兒保持相似發(fā)育軌跡[57,58]。早產(chǎn)兒在新生兒期的血壓、呼吸控制和腦血流的自我調(diào)節(jié)(即大腦在血壓變化的情況下保持恒定血流的能力)等重要生理功能都不成熟,難以適應(yīng)子宮外的環(huán)境,還有部分存在腦損傷[59]。這些因素都可誘發(fā)運動發(fā)育遲緩和智力發(fā)育障礙[60~63]。Teulier等[64]建議,對于可能出現(xiàn)運動發(fā)育延遲的高危嬰兒,可在出生后就開始應(yīng)用跑步機干預(yù)。
2003年報道了1例早產(chǎn)后發(fā)生Ⅲ級腦室內(nèi)出血的男嬰,在近13個月校正年齡時開始接受物理治療和跑步機踏步訓(xùn)練,每周3次,并錄像分析。該嬰兒后期沒有表現(xiàn)出CP特征。因此,認為神經(jīng)運動障礙高風(fēng)險的患兒,可應(yīng)用跑步機訓(xùn)練干預(yù)來促進步態(tài)等運動功能的發(fā)育與成熟,未來研究應(yīng)著重評估跑步機訓(xùn)練的最佳參數(shù)和患兒的遠期神經(jīng)發(fā)育結(jié)局[65]。
2012年的一項多中心(3個 NICU)RCT[2],以圍生期超聲診斷≥Ⅲ級的腦室內(nèi)出血(IVH)或腦室周圍白質(zhì)軟化(PVL)的腦室損傷早產(chǎn)兒為觀察對象,在校正胎齡2個月時開始家庭鍛煉計劃,觀察跑步機刺激下的運動功能改善狀況(依從性、每次訓(xùn)練的總時間及踏步頻率)。16例研究對象隨機化分組,試驗組和對照組的平均胎齡分別為26和28周。對照組接受常規(guī)物理治療;試驗組在接受常規(guī)物理治療基礎(chǔ)上,按照不同的校正胎齡接受不同的踢腿玩具訓(xùn)練,每天 8 min,每周 5 d;校正胎齡 4個月時,加入以0.6 m·s-1速度起點的跑步機訓(xùn)練,家長根據(jù)患兒的踏步反應(yīng)與步態(tài)頻率增加。在2、4、6、10和12月齡時分別應(yīng)用Alberta嬰幼兒運動量表(AIMS)評估發(fā)育情況。干預(yù)組和對照組分別有43%(3/7)和11%(1/9)實現(xiàn)獨立行走或在幫扶下行走,兩組AIMS評分在各隨訪時間點均未發(fā)現(xiàn)差異有統(tǒng)計學(xué)意義,運動發(fā)育結(jié)局沒有改善,且兩組CP的發(fā)生率(42.8%vs 33.3%)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。該研究一方面受家庭訓(xùn)練依從性影響,訓(xùn)練過程無法質(zhì)控,跑步機訓(xùn)練時長的控制、訓(xùn)練速度的改變、踢腿時間與跑步機訓(xùn)練時間的不同步都有可能影響研究結(jié)果;另一方面,受樣本量局限,影響研究效度。盡管結(jié)論未提示能顯著促進患兒運動發(fā)育,但試驗組的平均胎齡比對照組小2周,故還是應(yīng)對跑步機訓(xùn)練對PVL患兒實現(xiàn)早期行走持樂觀態(tài)度。
3.3 CP 有學(xué)者探討減重環(huán)境下跑步機訓(xùn)練對痙攣型CP患兒步態(tài)及粗大運動功能的影響,為CP的干預(yù)治療提供研究依據(jù)[66]。研究納入8例痙攣性CP患兒,記錄患兒每次干預(yù)后的步態(tài)時間-距離參數(shù)、粗大運動功能測量、肌張力和選擇性運動控制參數(shù)。干預(yù)方案有A→A→B和A→B→A兩種。A為常規(guī)物理治療,B為減重跑步機訓(xùn)練。結(jié)果顯示,跑步機訓(xùn)練顯著改善了兒童的步態(tài)特征(步長增加,步態(tài)周期中雙下肢同時支撐時間的比例降低)和粗大運動功能,但肌張力或選擇性運動控制未明顯改善。
Mattern-Baxter等[67]以家庭為基礎(chǔ),對CP患兒實施強化跑步機訓(xùn)練,評估對步態(tài)發(fā)育相關(guān)運動技能的影響。納入了12例CP患兒,干預(yù)組和對照組各6例,平均年齡2歲左右。兩組均在家接受每周1次的物理治療;在此基礎(chǔ)上,干預(yù)組在家里的便攜式跑步機上行走,每周6次,每天2次,每次10~20 min,持續(xù)6周。于1和4個月后隨訪。結(jié)果發(fā)現(xiàn),Peabody運動發(fā)育量表(PDMS-2)、兒科殘疾評估(PEDI)及功能性量表(FMS)在干預(yù)后差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。家庭為基礎(chǔ)的跑步機訓(xùn)練可加快嬰兒掌握獨立行走技能。但該研究的最大問題在于樣本量太小,且患兒的干預(yù)年齡已超過步態(tài)發(fā)育的最佳時期。
3.4 DS 研究表明,DS嬰兒在早期發(fā)育期間進行跑步機干預(yù)至少有兩方面好處。首先,促進了嬰兒向連續(xù)交替步態(tài)的過渡[68~70]。其次,現(xiàn)已明確,早期利用跑步機干預(yù)較單純接受傳統(tǒng)理療能提早DS患兒獨立行走的年齡[70,71]。1項小型RCT[72],以可以接受站立體位的17例DS嬰兒為研究對象,隨機分配到單純跑步機訓(xùn)練的對照組和跑步機訓(xùn)練與早期矯形器相結(jié)合的試驗組。研究期間每月探訪嬰兒家庭,每次記錄3 min跑步機步態(tài)視頻,并測試每個患兒的GMFM。一旦患兒能獨立完成3步,跑步機訓(xùn)練即結(jié)束。在跑步機訓(xùn)練一個月后,進行GMFM發(fā)育測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)從患兒開始接受干預(yù)到會獨立行走,對照組的平均時間為(268±88)d,而試驗組為(206±109)d。兩組嬰兒隨時間的推移,GMFM評分顯著增加。在1個月的行走體驗中,對照組的GMFM評分高于試驗組,站立、行走、跑步和跳躍的分值都有升高。此外,該研究認為,在單純跑步機訓(xùn)練對患兒整體粗大運動技能的發(fā)展,要比穿上矯形鞋后的跑步訓(xùn)練效果好。
DS患兒實現(xiàn)獨立行走的平均年齡(2.5歲)比正常兒童延遲約1年[73]。2001年的一項非隨機對照研究[70]首次報告通過跑步刺激來減少DS患兒行走發(fā)育延遲。納入21個DS患兒家庭,從會獨坐30 s開始接受跑步機訓(xùn)練。所有DS患兒至少每隔1周接受1次傳統(tǒng)的物理治療,干預(yù)組同時在家里的跑步機上接受步態(tài)訓(xùn)練,每周5 d,每天8 min。每2周研究人員用Bayley量表進行發(fā)育評價,同時監(jiān)測11項人體測量指標、家長依從性和物理干預(yù)情況。主要觀察指標:實現(xiàn)自我站立、幫扶下行走和獨立行走的年齡。干預(yù)組幫扶下步行和獨立行走的實現(xiàn)年齡要比對照組分別縮短73.8 d和 101 d。后續(xù)研究[71]中,由于患兒的步長已達到預(yù)期長度,研究者通過增加小腿重量來改變負重并增加了皮帶傳動速度。結(jié)果證實這些額外的設(shè)置可以幫助嬰兒更快地提升步態(tài)速度,并提前達到行走狀態(tài)。此外,隨訪結(jié)果顯示,早期跑步機干預(yù)的嬰兒在結(jié)束訓(xùn)練后仍能維持1年以上的訓(xùn)練后狀態(tài)。
1項RCT,觀察不同跑步強度干預(yù)對DS嬰兒步態(tài)模式發(fā)展的長期影響。30 例 DS,平均年齡(10.0±1.9)個月,被隨機分配到低強度(LG)訓(xùn)練組或高強度 (HG)訓(xùn)練組。在家進行跑步機干預(yù)。LG組每天6 min,每周5 d,皮帶傳動速度為0.18 m·s-1;HG組患兒除每周5 d外,根據(jù)步頻增加訓(xùn)練時間和皮帶傳動速度。能獨立完成3個步態(tài)周期為研究終點。主要結(jié)局指標是獨立行走的年齡。25例DS患兒完成1年隨訪。盡管兩組實現(xiàn)獨立行走的年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義,但實現(xiàn)獨立行走的年齡HG組還是較LG組早近3 個月[(18.7±2.2)vs(21.1±4.8)]。研究期間記錄6個基本步態(tài)參數(shù):標準化步速、步頻、步長、步寬、雙支撐時相百分比和動態(tài)基頻(動態(tài)基頻是3個連續(xù)步態(tài)所形成的角度,結(jié)合了步長和步寬,量化了前進和橫向平衡)。對6個參數(shù)主成分分析(PCA)結(jié)果表明,第一主成分(PC1)可解釋總方差的83.8%,表現(xiàn)出訪問效應(yīng)和組間差異;HG組的PC1評分較LG組顯著升高,HG組患兒的標準化步速和步態(tài)頻率高于 LG 組(P=0.056,P=0.039),雙支撐相的時相占比低于LG組(P=0.031)。研究結(jié)論是HG方案比LG對患兒步態(tài)參數(shù)及運動發(fā)展有更好的長期影響[74]。
3.5 生長發(fā)育遲緩 2015年1項小型RCT(n=24),觀察了身體支撐下的跑步機訓(xùn)練對生長發(fā)育遲緩兒童(2~5歲)步態(tài)和粗大運動技能發(fā)展的影響[75]。對照組和干預(yù)組各12例,在接受物理治療基礎(chǔ)上,干預(yù)組接受跑步機訓(xùn)練。在干預(yù)前、第4周、第6周和完成干預(yù)后的第6周,通過10 m步行測試(10 MWT)和粗大運動功能測量進行評估。結(jié)果顯示,在10 MWT和GMFM的正交互作用下,與對照組相比,干預(yù)組在步態(tài)速度和粗大運動技能上都有功能上的提高(P=0.033,P=0.017)。表明持續(xù)6周的高強度跑步機訓(xùn)練程序可以顯著改善生長發(fā)育遲緩兒童的步態(tài)速度并使其運動功能增益。但該研究的局限性同樣在于,患兒的干預(yù)年齡過大。
1項RCT,研究的目的是分析跑步機訓(xùn)練對有中度生長發(fā)育遲緩風(fēng)險患兒的潛在益處,并探討了患兒步態(tài)特征與獨立行走年齡之間的相關(guān)性[58]。其中,訓(xùn)練組15例,對照組13例。對照組不額外安排干預(yù)措施;訓(xùn)練組從干預(yù)開始至實現(xiàn)獨立步行,每天訓(xùn)練8 min,每周訓(xùn)練5 d。每個月對兩組嬰兒進行5 min的步態(tài)攝像,分析其步態(tài)頻率和步態(tài)質(zhì)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練組步態(tài)特征與對照組差異有統(tǒng)計學(xué)意義,步態(tài)頻率與開始獨立行走的年齡顯著相關(guān)。開始獨立行走的年齡,訓(xùn)練組為15.1個月,對照組為14.6個月,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。起初有研究者擔心跑步干預(yù)可能會增加生長發(fā)育遲緩人群的肌張力,但結(jié)果顯示,跑步干預(yù)對患兒的生長發(fā)育是有好處的,提示跑步機訓(xùn)練對有生長發(fā)育遲緩風(fēng)險的嬰兒是一種可行的早期干預(yù)方法??紤]到步態(tài)特征和開始獨立行走的年齡之間的顯著關(guān)系,以及研究樣本和低強度訓(xùn)練等方面因素,未來的研究應(yīng)進一步探討嬰兒跑步機訓(xùn)練本身相關(guān)參數(shù)設(shè)置對獨立行走發(fā)育的影響,應(yīng)有足夠的樣本量,探討速度和不同的持續(xù)訓(xùn)練強度等。
早期研究證實,跑步機訓(xùn)練對CP和生長發(fā)育遲緩人群的生長發(fā)育里程碑有改善作用。但腦損傷新生兒通過嬰幼兒時期跑步機訓(xùn)練干預(yù),觀察遠期神經(jīng)發(fā)育結(jié)局的研究數(shù)量少,在研究方法、樣本量和干預(yù)年齡等方面存在局限性[15,76,77]。腦損傷新生兒如何應(yīng)用跑步機訓(xùn)練來改善預(yù)后是值得研究的方向。前期應(yīng)當回答的首要問題是,嬰兒早期應(yīng)用的安全性、不同月齡的傳動皮帶的最適宜速度、每次訓(xùn)練的最佳時間和總訓(xùn)練療程。深入的研究需要針對不同疾病,將跑步機訓(xùn)練的干預(yù)方案及參數(shù)加以區(qū)分[15,78~82]。迄今為止,國際上尚無大樣本研究用于評價對嬰幼兒早期干預(yù)的神經(jīng)發(fā)育效果,尤其缺乏新生兒期之后嬰兒的前瞻性研究,包括智力發(fā)育和運動發(fā)育兩個方面,跑步機訓(xùn)練的研究有望為新生兒腦損傷人群的未來隨訪及康復(fù)之路提供潛在益處。
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