上肢康復(fù)機器人在腦功能重塑理論中的臨床應(yīng)用 北京大學第一醫(yī)院 康復(fù)醫(yī)學科 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)，腦卒中患者上肢運動的特點以及對比了健康人和偏癱患者的上肢功能；詳細闡述了目前康復(fù)科現(xiàn)狀以及臨床需求。展現(xiàn)了Reo Go上肢康復(fù)機器人的臨床有效性和必要性以及Reo Go上肢康復(fù)機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)學界所認可。而且，有很多實驗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)進行研究發(fā)現(xiàn)，盲人的手指運動感覺皮層代表區(qū)面積會擴大，且這一區(qū)域會隨著閱讀活動而波動變化；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)用兩個方面進行闡述。 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)的解剖學基礎(chǔ) 通過對大腦進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)、識字區(qū)和運動區(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習運用已失去的身體功能”；“這種再學習實現(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)上分為兩個方面：①新的神經(jīng)連接在不斷使用下會變得非?；钴S和穩(wěn)固；②缺乏相關(guān)使用會讓連接變得很弱，直至消失。這與我們常說的“用進廢退”現(xiàn)象相一致。 3.腦功能重組的機制 腦卒中導(dǎo)致腦部受影響部位的腦神經(jīng)細胞死亡，這些死去的神經(jīng)細胞會引起各種功能障礙，包括運動功能障礙。通過前述的大腦皮質(zhì)解剖學基礎(chǔ)我們已經(jīng)知道了大腦功能是通過不同的功能分區(qū)實現(xiàn)的。所以，臨近的未受損的腦神經(jīng)細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，在這個過程中，有效的康復(fù)訓練可加速連接的過程并提高活動能力，而且通過這種康復(fù)訓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)細胞與功能區(qū)建立聯(lián)系而實現(xiàn)的，那么在連接過程中就會表現(xiàn)出雙面性：①正確的使用或康復(fù)訓練能改善運動功能并提高ADL的表現(xiàn)，②錯誤的使用或訓練會產(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行康復(fù)治療時要建立正確的運動模式。 4.腦功能重組的影響因素 通過前人對臨床康復(fù)實踐和腦功能重組的機制進行研究，我們發(fā)現(xiàn)想象療法、康復(fù)訓練的內(nèi)容、康復(fù)訓練的時機、康復(fù)訓練量和環(huán)境因素的影響是腦功能重組的主要影響因素： 想象療法：讓患者對治療動作在大腦中進行想象、模擬和重現(xiàn)，這可以促進感覺運動皮層功能重組，改善運動功能和提高上肢運動能力； 康復(fù)訓練的內(nèi)容：采用任務(wù)導(dǎo)向性的訓練能夠增強梗塞灶周圍運動功能區(qū)的功能性重組，改善運動功能，且在動作設(shè)計的時候采用與功能相關(guān)的活動訓練能夠改善患者對于肢體的運動控制能力； 康復(fù)訓練的時機：在患者生命體征穩(wěn)定的情況下進行早期的康復(fù)治療能夠獲得更好的功能預(yù)后，但是，這種治療依據(jù)循序漸進的原則開展，同時要避免過度訓練，因為Kozlowski等人的動物實驗表明，局部梗塞后即刻進行患肢的強制性使用可能會加重損傷； 康復(fù)訓練量：腦卒中后患者患肢的運動量減少會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)的進行功能性運動、增加治療量對運動技能的恢復(fù)有顯著作用； 環(huán)境因素的影響：豐富環(huán)境能促進神經(jīng)可塑性改變，改善運動功能明顯增強其它干預(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)計康復(fù)治療處方的時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機、興趣、競爭等）、反復(fù)進行（動作要具有可重復(fù)性）、與功能相關(guān)的任務(wù)導(dǎo)向性活動訓練和根據(jù)患者的承受能力制定訓練內(nèi)容（個體化）等條件，才能使康復(fù)治療的效果最佳化。 二、臨床應(yīng)用 1.腦卒中患者運動學特點的改變 圖1.2健康人上肢夠物運動學特點 通過圖1.2對健康人的手部運動數(shù)據(jù)分析我們可以看出它們是具有相似的運動學特點的，表現(xiàn)為高效的反饋和前饋控制、協(xié)調(diào)的運動；手部在運動過程中的軌跡是直的

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