Efficacy of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation assisted virtual reality interactive robot training on function of upper limbs in patients with stroke
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摘要:目的
探讨低频重复经颅磁刺激(rTMS)辅助下虚拟情景互动机器人训练对脑卒中患者上肢功能的改善效果。
方法将2023年2—12月本院92例患者随机分为对照组(n=30)、虚拟情景组(n=31)和联合组(n=31)。对照组采取常规康复治疗, 虚拟情景组采取常规康复治疗联合上肢虚拟情景互动机器人训练, 联合组在虚拟情景组治疗基础上增加低频rTMS治疗。治疗前及治疗4周后，比较3组简式Fugl-Meyer评定量表(UFMA)、偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)评分，皮质运动诱发电位(MEP)波幅和皮质潜伏期(CL), 以及患侧与健侧腕背伸肌的肌电均方根值(RMS)比值。
结果治疗4周后, 3组UFMA和FTHUE-HK评分均较治疗前提高，且联合组UFMA和FTHUE-HK评分高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组UFMA评分高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05); 3组RMS比值和MEP波幅均较治疗前提高，且联合组RMS比值和MEP高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组又高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05); 3组CL均较治疗前缩短，且联合组CL短于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组CL短于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)。
结论rTMS辅助下的虚拟情景互动机器人训练可有效改善脑卒中患者的上肢功能。
Abstract:ObjectiveTo explore the efficacy of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) combined with virtual reality interactive robot training in improving upper limb function of patients with stroke.
MethodsFrom February to December 2023, 92 patients in the hospital were randomly divided into control group (n=30), virtual reality group (n=31), and combined group (n=31). The control group received conventional rehabilitation therapy; the virtual reality group received conventional rehabilitation therapy and virtual reality interactive robot training for upper limb; the combined group received low-frequency rTMS on the therapeutic basis of the virtual reality group. Before treatment and 4 weeks after treatment, the Upper Extremity Fugl-Meyer Assessment (UFMA) score, the Functional Test for the Hemiplegic Upper Extremity-Hong Kong Version (FTHUE-HK) score, motor evoked potential (MEP) amplitude, cortical latency (CL) value, and the ratio of root mean square of myoelectricity (RMS) of wrist dorsiflexor muscles between the affected and unaffected sides were compared among the three groups.
ResultsFour weeks after treatment, the UFMA and FTHUE-HK scores of the three groups significantly improved compared with those before treatment, the UFMA and FTHUE-HK scores of the combined group were significantly higher than those of the control group and the virtual reality group, and the UFMA score of the virtual reality group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05); the RMS ratios and MEP amplitudes of the three groups significantly increased compared with those before treatment, the RMS ratios and MEP amplitudes of the combined group were significantly higher than those of the control group and the virtual reality group, and the virtual reality group had higher values than the control group, with significant between-group differences (P < 0.05); the CL of the three groups significantly shortened compared with that before treatment, the CL of the combined group was significantly shorter than that of the control group and the virtual reality group, and the CL of the virtual reality group was significantly shorter than that of the control group (P < 0.05).
ConclusionThe rTMS assisted virtual reality interactive robot training can effectively improve upper limb function in stroke patients.
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脑卒中是导致中国成年人死亡、残疾的首位病因[1]。目前脑卒中康复是公认的提高偏瘫患者自理能力的有效方法，系统的康复训练能够改善患者的功能障碍，提高患者对生活的满意度，加速脑卒中的康复进程[2]。上肢的康复训练复杂且重要，目前临床常规的上肢训练方法包括作业疗法、物理因子治疗等，但效果均不理想。研究[3]证实，上肢重复肢体运动的物理治疗可以刺激受损脑区并恢复部分或全部运动功能。随着科学技术的不断发展，与简单的重复性上肢运动相比，上肢虚拟情景机器人辅助训练可提高患者自理能力，改善上肢整体功能[4]。研究[5]表明，脑卒中患者行健侧重复经颅磁刺激(rTMS)可增强非刺激半球的大脑皮层兴奋性和偏瘫手功能的反应。本研究探讨低频rTMS辅助下虚拟康复机器人训练疗法对脑卒中患者上肢功能的影响，现报告如下。
脑卒中是导致中国成年人死亡、残疾的首位病因[1]。目前脑卒中康复是公认的提高偏瘫患者自理能力的有效方法，系统的康复训练能够改善患者的功能障碍，提高患者对生活的满意度，加速脑卒中的康复进程[2]。上肢的康复训练复杂且重要，目前临床常规的上肢训练方法包括作业疗法、物理因子治疗等，但效果均不理想。研究[3]证实，上肢重复肢体运动的物理治疗可以刺激受损脑区并恢复部分或全部运动功能。随着科学技术的不断发展，与简单的重复性上肢运动相比，上肢虚拟情景机器人辅助训练可提高患者自理能力，改善上肢整体功能[4]。研究[5]表明，脑卒中患者行健侧重复经颅磁刺激(rTMS)可增强非刺激半球的大脑皮层兴奋性和偏瘫手功能的反应。本研究探讨低频rTMS辅助下虚拟康复机器人训练疗法对脑卒中患者上肢功能的影响，现报告如下。
1. 资料与方法
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2023年2—12月脑卒中恢复期行康复治疗的92例患者为研究对象。准入标准: ①符合《中国各类主要脑血管病诊断要点2019》[6]中脑卒中诊断标准，经CT或磁共振成像证实为首次发病者; ②被诊断为脑梗死、原发性脑内出血、蛛网膜下腔出血等患者; ③年龄>55岁且病程≤6个月的患者; ④患者沟通能力正常，意识清楚，心肺功能良好; ⑤患者同意参与研究并遵守协议的要求。排除标准: ①肌张力过高，改良Ashworth分级≥3级者; ②存在严重认知功能障碍、心力衰竭、既往癫痫病史者; ③植入心脏起搏器或颅内有金属置入物者; ④入组前因其他原因导致上肢明显受损(如固定挛缩、肩周炎、严重关节炎、近期骨折)者。将92例患者随机分为对照组(n=30)、虚拟情景组(n=31)和联合组(n=31), 3组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 见表 1。
表 1 3组患者一般资料比较(x±s)组别 n 性别 年龄/岁 病程/d 疾病类型 男/例 女/例 脑梗死/例 脑出血/例 对照组 30 19 11 58.83±1.25 46.82±1.23 17 13 虚拟情景组 31 18 13 57.62±0.34 48.32±1.38 21 10 联合组 31 21 10 56.79±1.03 45.33±1.28 18 13 1.1 一般资料
选取2023年2—12月脑卒中恢复期行康复治疗的92例患者为研究对象。准入标准: ①符合《中国各类主要脑血管病诊断要点2019》[6]中脑卒中诊断标准，经CT或磁共振成像证实为首次发病者; ②被诊断为脑梗死、原发性脑内出血、蛛网膜下腔出血等患者; ③年龄>55岁且病程≤6个月的患者; ④患者沟通能力正常，意识清楚，心肺功能良好; ⑤患者同意参与研究并遵守协议的要求。排除标准: ①肌张力过高，改良Ashworth分级≥3级者; ②存在严重认知功能障碍、心力衰竭、既往癫痫病史者; ③植入心脏起搏器或颅内有金属置入物者; ④入组前因其他原因导致上肢明显受损(如固定挛缩、肩周炎、严重关节炎、近期骨折)者。将92例患者随机分为对照组(n=30)、虚拟情景组(n=31)和联合组(n=31), 3组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 见表 1。
表 1 3组患者一般资料比较(x±s)组别 n 性别 年龄/岁 病程/d 疾病类型 男/例 女/例 脑梗死/例 脑出血/例 对照组 30 19 11 58.83±1.25 46.82±1.23 17 13 虚拟情景组 31 18 13 57.62±0.34 48.32±1.38 21 10 联合组 31 21 10 56.79±1.03 45.33±1.28 18 13 1.2 训练方法
3组均接受常规康复治疗、护理干预和药物治疗。对照组接受常规训练和上肢重复运动训练, 1次/d; 虚拟情景组接受常规训练和虚拟情景互动机器人训练, 1次/d; 联合组在虚拟情景组基础上增加低频rTMS治疗, 1次/d。
1.2 训练方法
3组均接受常规康复治疗、护理干预和药物治疗。对照组接受常规训练和上肢重复运动训练, 1次/d; 虚拟情景组接受常规训练和虚拟情景互动机器人训练, 1次/d; 联合组在虚拟情景组基础上增加低频rTMS治疗, 1次/d。
1.2.1 常规训练
包括物理治疗和作业治疗。物理治疗包括肢体被动运动、主动运动、软组织牵伸训练、肌力训练、Bobath疗法以及本体感觉神经肌肉促进疗法(PNF疗法)，作业治疗包括日常生活训练、上肢任务导向性活动。
1.2.1 常规训练
包括物理治疗和作业治疗。物理治疗包括肢体被动运动、主动运动、软组织牵伸训练、肌力训练、Bobath疗法以及本体感觉神经肌肉促进疗法(PNF疗法)，作业治疗包括日常生活训练、上肢任务导向性活动。
1.2.2 低频rTMS治疗:
rTMS治疗采用武汉奥赛福医疗科技公司生产的OSF-3/D磁刺激仪，采用“8”字形线圈，置于健侧大脑M1区对应的区域，刺激频率为1 Hz, 刺激强度为80% RMT, 刺激时间为600 s, 间歇时间1 s, 重复2次, 1次/d, 总时间为20 min, 5次/周，共20次。治疗前需确定患者静息运动阈值(RMT), 患者取坐位时将“8”字形线圈置于健侧大脑M1区对应的区域，将记录电极贴在健侧拇短展肌肌腹，参考电极置于健侧拇短展肌肌腱，刺激10次，至少5次可使健侧拇短展肌产生50 μV以上运动电位的最小刺激强度为运动阈值。
1.2.2 低频rTMS治疗:
rTMS治疗采用武汉奥赛福医疗科技公司生产的OSF-3/D磁刺激仪，采用“8”字形线圈，置于健侧大脑M1区对应的区域，刺激频率为1 Hz, 刺激强度为80% RMT, 刺激时间为600 s, 间歇时间1 s, 重复2次, 1次/d, 总时间为20 min, 5次/周，共20次。治疗前需确定患者静息运动阈值(RMT), 患者取坐位时将“8”字形线圈置于健侧大脑M1区对应的区域，将记录电极贴在健侧拇短展肌肌腹，参考电极置于健侧拇短展肌肌腱，刺激10次，至少5次可使健侧拇短展肌产生50 μV以上运动电位的最小刺激强度为运动阈值。
1.2.3 虚拟情景互动机器人训练
采用傅立业上肢智能反馈机器人M2设备[7]。该设备由显示屏、智能升降台以及外骨骼机械臂组成，是一款二维动态的以任务性活动为导向的机器人。训练模式包括被动运动、助力运动、主动运动和抗阻运动。初次训练的患者需手握机器末端手柄，上肢置于机械臂上，对其上肢活动范围和功能水平进行评估，保存运动轨迹和范围，再根据患者实际情况(感受患者上肢肌肉主动收缩力量，反馈到机器智能给予助力或者阻力)选择合适的模式。训练场景包括模拟摘菜、打乒乓球、射击训练、捞鱼等。在模拟的环境中对患者进行任务导向性训练，运动成分包括肩内收、肩外展，肘的屈伸以及手的抓握。本研究训练内容分为10 min的上肢任务导向性活动和10 min的上肢重复性轨迹活动。
1.2.3 虚拟情景互动机器人训练
采用傅立业上肢智能反馈机器人M2设备[7]。该设备由显示屏、智能升降台以及外骨骼机械臂组成，是一款二维动态的以任务性活动为导向的机器人。训练模式包括被动运动、助力运动、主动运动和抗阻运动。初次训练的患者需手握机器末端手柄，上肢置于机械臂上，对其上肢活动范围和功能水平进行评估，保存运动轨迹和范围，再根据患者实际情况(感受患者上肢肌肉主动收缩力量，反馈到机器智能给予助力或者阻力)选择合适的模式。训练场景包括模拟摘菜、打乒乓球、射击训练、捞鱼等。在模拟的环境中对患者进行任务导向性训练，运动成分包括肩内收、肩外展，肘的屈伸以及手的抓握。本研究训练内容分为10 min的上肢任务导向性活动和10 min的上肢重复性轨迹活动。
1.3 评定标准
治疗前、治疗4周后评估患者运动功能。①采用简式Fugl-Meyer评定量表(UFMA)上肢部分量表，包括腱反射、上肢屈肌共同运动、伸肌共同运动、分离运动、腕稳定性以及协调等10个项目。0分为不能完成, 1分为部分完成, 2分为正常。总分越高代表上肢运动功能越好[8]。多项研究[9-10]证明此量表有良好的信度和效度。②偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)[11]由偏瘫上肢功能测试改编而来，针对中国人手部特征进行了相应的调整。该量表共有12个测试动作，每个动作评分为0、1、2、3、4、5分，完成动作的分数越高代表上肢功能越好。12个测试动作有联合反应、患手放在大腿上、患侧手拿起并搬移小木块、用汤匙进食、提举盒子和用胶杯喝水等。该量表具有良好的信度和效度[12]。③测试皮质运动诱发电位(MEP)波幅和皮质潜伏期(CL)。测试方法为: 将记录电极置于偏瘫侧拇短展肌肌腹处，参考电极贴在尺骨茎突旁，然后在患侧大脑M1区给予80%RMT刺激，同时在患侧拇短展肌处测MEP。每例患者测试12次MEP, 在去掉最高值和最低值后得到的平均波幅为MEP波幅。④表面肌电检测(sEMG)。嘱患者取仰卧位，身体放松，在患者健侧和患侧桡侧腕背伸肌肌腹处沿肌腹纵轴各贴2片测试电极，电极间隔1 cm。采集患者主动腕背伸时桡侧腕背伸肌的肌电均方根值(RMS)，共检测3次取平均值。因个体存在差异，不同患者RMS区别较大，本研究数据比较采用患侧和健侧RMS的比值。
1.3 评定标准
治疗前、治疗4周后评估患者运动功能。①采用简式Fugl-Meyer评定量表(UFMA)上肢部分量表，包括腱反射、上肢屈肌共同运动、伸肌共同运动、分离运动、腕稳定性以及协调等10个项目。0分为不能完成, 1分为部分完成, 2分为正常。总分越高代表上肢运动功能越好[8]。多项研究[9-10]证明此量表有良好的信度和效度。②偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)[11]由偏瘫上肢功能测试改编而来，针对中国人手部特征进行了相应的调整。该量表共有12个测试动作，每个动作评分为0、1、2、3、4、5分，完成动作的分数越高代表上肢功能越好。12个测试动作有联合反应、患手放在大腿上、患侧手拿起并搬移小木块、用汤匙进食、提举盒子和用胶杯喝水等。该量表具有良好的信度和效度[12]。③测试皮质运动诱发电位(MEP)波幅和皮质潜伏期(CL)。测试方法为: 将记录电极置于偏瘫侧拇短展肌肌腹处，参考电极贴在尺骨茎突旁，然后在患侧大脑M1区给予80%RMT刺激，同时在患侧拇短展肌处测MEP。每例患者测试12次MEP, 在去掉最高值和最低值后得到的平均波幅为MEP波幅。④表面肌电检测(sEMG)。嘱患者取仰卧位，身体放松，在患者健侧和患侧桡侧腕背伸肌肌腹处沿肌腹纵轴各贴2片测试电极，电极间隔1 cm。采集患者主动腕背伸时桡侧腕背伸肌的肌电均方根值(RMS)，共检测3次取平均值。因个体存在差异，不同患者RMS区别较大，本研究数据比较采用患侧和健侧RMS的比值。
1.4 统计学方法
采用SPSS 28.0软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布或近似正态分布的以均数±标准差表示，多组间比较采用单因素方差分析，组内治疗前后比较采用配对样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
1.4 统计学方法
采用SPSS 28.0软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布或近似正态分布的以均数±标准差表示，多组间比较采用单因素方差分析，组内治疗前后比较采用配对样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2. 结果
2.1 3组UFMA和FTHUE-HK评分比较
治疗前，3组UFMA和FTHUE-HK评分比较，差异无统计学意义(P>0.05); 治疗4周后, 3组UFMA和FTHUE-HK评分均较治疗前提高，且联合组UFMA和FTHUE-HK评分高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组UFMA评分高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 2。
表 2 3组治疗前后UFMA、FTHUE-HK评分比较(x±s)分 组别 n UFMA评分 FTHUE-HK评分 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 18.90±6.50 26.65±7.26* 2.50±1.14 3.25±1.06* 虚拟情景组 31 18.35±5.28 27.95±6.72*# 2.25±1.06 3.25±1.01* 联合组 31 21.10±6.46 42.35±10.04*#△ 2.55±0.94 4.70±0.98*#△ UFMA: 简式Fugl-Meyer评定量表; FTHUE-HK: 偏瘫上肢功能测试-香港版。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。2.1 3组UFMA和FTHUE-HK评分比较
治疗前，3组UFMA和FTHUE-HK评分比较，差异无统计学意义(P>0.05); 治疗4周后, 3组UFMA和FTHUE-HK评分均较治疗前提高，且联合组UFMA和FTHUE-HK评分高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组UFMA评分高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 2。
表 2 3组治疗前后UFMA、FTHUE-HK评分比较(x±s)分 组别 n UFMA评分 FTHUE-HK评分 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 18.90±6.50 26.65±7.26* 2.50±1.14 3.25±1.06* 虚拟情景组 31 18.35±5.28 27.95±6.72*# 2.25±1.06 3.25±1.01* 联合组 31 21.10±6.46 42.35±10.04*#△ 2.55±0.94 4.70±0.98*#△ UFMA: 简式Fugl-Meyer评定量表; FTHUE-HK: 偏瘫上肢功能测试-香港版。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。2.2 3组桡侧背伸肌患侧与健侧RMS比值和MEP波幅比较
治疗前，3组桡侧背伸肌患侧与健侧RMS比值和MEP波幅比较，差异无统计学意义(P>0.05); 治疗4周后, 3组RMS比值和MEP波幅均较治疗前提高，且联合组RMS比值和MEP高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组又高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 3。
表 3 3组治疗前后RMS比值和MEP波幅比较(x±s)组别 n RMS比值/% MEP波幅/mV 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 5.53±0.60 18.67±2.55* 190.80±47.28 245.28±62.227* 虚拟情景组 31 6.28±1.45 19.50±3.58*# 192.79±50.22 279.74±62.334*# 联合组 31 5.99±0.73 29.27±5.58*#△ 194.79±54.32 337.33±60.720*#△ RMS: 肌电均方根值; MEP: 运动诱发电位。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05与虚拟情景组比较, △P < 0.05。2.2 3组桡侧背伸肌患侧与健侧RMS比值和MEP波幅比较
治疗前，3组桡侧背伸肌患侧与健侧RMS比值和MEP波幅比较，差异无统计学意义(P>0.05); 治疗4周后, 3组RMS比值和MEP波幅均较治疗前提高，且联合组RMS比值和MEP高于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组又高于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 3。
表 3 3组治疗前后RMS比值和MEP波幅比较(x±s)组别 n RMS比值/% MEP波幅/mV 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 5.53±0.60 18.67±2.55* 190.80±47.28 245.28±62.227* 虚拟情景组 31 6.28±1.45 19.50±3.58*# 192.79±50.22 279.74±62.334*# 联合组 31 5.99±0.73 29.27±5.58*#△ 194.79±54.32 337.33±60.720*#△ RMS: 肌电均方根值; MEP: 运动诱发电位。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05与虚拟情景组比较, △P < 0.05。2.3 3组治疗前后CL比较
治疗前, 3组CL比较差异无统计学意义(P> 0.05); 治疗4周后, 3组CL均较治疗前缩短，且联合组CL短于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组CL短于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 4。3组治疗过程中均未出现与治疗相关的严重不良事件或不良反应。
表 4 3组治疗前后CL比较(x±s)ms 组别 n 治疗前 治疗后 对照组 30 27.72±1.41 25.58±0.78* 虚拟情景组 31 27.50±2.43 24.54±0.52*# 联合组 31 27.04±2.02 20.74±0.96*#△ CL: 皮质潜伏期。与治疗前比较, * P < 0.05;
与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。2.3 3组治疗前后CL比较
治疗前, 3组CL比较差异无统计学意义(P> 0.05); 治疗4周后, 3组CL均较治疗前缩短，且联合组CL短于对照组和虚拟情景组，虚拟情景组CL短于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)，见表 4。3组治疗过程中均未出现与治疗相关的严重不良事件或不良反应。
表 4 3组治疗前后CL比较(x±s)ms 组别 n 治疗前 治疗后 对照组 30 27.72±1.41 25.58±0.78* 虚拟情景组 31 27.50±2.43 24.54±0.52*# 联合组 31 27.04±2.02 20.74±0.96*#△ CL: 皮质潜伏期。与治疗前比较, * P < 0.05;
与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。3. 讨论
约65%的脑卒中患者会发生上肢运动功能障碍[13]。手的控制区域主要集中在大脑中央前回、中央后回，脑卒中病变区域常影响到手部皮层控制区域，易导致手部功能障碍[14-15]。大脑神经损伤后，外界的刺激和干预可使残留部分重组并代偿失去的功能[16]。目前，基于脑功能重塑的手功能康复已成为研究的热点，其他干预方法如脑机接口技术、功能性电刺激、生物反馈疗法等也有探索[17]。
研究[18]表明rTMS有抗神经细胞凋亡和促神经可塑性的作用，发生脑缺血后的数小时内，神经细胞开始凋亡，采取1 Hz低频rTMS可降低谷氨酸的水平和兴奋性氨基酸的毒性，从而减少神经细胞凋亡。研究[19]发现rTMS可通过下调脑梗死大鼠神经胶质纤维酸性蛋白以保护血脑屏障，从而抑制神经细胞凋亡。rTMS促进神经可塑性的机制主要包括促进神经干细胞增殖、神经细胞再生以及神经元突触可塑性。杨云凤[20]研究发现，1 Hz低频rTMS可以激活细胞黏附因子以促进神经轴突再生和神经突触重塑。卒中的发生，不仅会影响患侧半球兴奋性，还会导致半球间通过胼胝体形成的抑制通路平衡被打破[21]。rTMS主要是利用半球间抑制效应调节大脑皮层的兴奋性来促进受损皮质的自我修复和再生，重新调节兴奋性和抑制性神经递质的传达，增强神经细胞突触可塑性，从而促进神经再生[22-24]。
虚拟情景机器人治疗是一种创新的康复形式，可实现高度重复、强化、适应性和可量化的体能训练。上肢康复机器人通过增加患者手指的感觉输入以及强化肢体重复训练，依据大脑重塑性达到运动再学习的目的[25]。研究[26]显示使用外骨骼机器人进行手指游戏时，经磁共振观察可发现大脑皮质感觉区域兴奋。ANWER S等[27]认为机器人治疗较传统治疗的平均成本费用更低。虚拟情景互动训练可根据力反馈技术进行上肢功能训练，包括等速训练、助力训练、主动训练、抗阻训练，反馈数值可以显示在电脑上，并可模拟不同的阻力，提供多元化的游戏场景，是包含了视觉、听觉、触觉的交互反馈训练，增加了训练的趣味性和参与度。
研究[28]发现中枢干预时选择低频rTMS(1 Hz), 刺激部位选择在健侧大脑M1区，该区域是大脑半球初级运动皮质区，结果显示M1区组运动反应时间缩短，运动功能改善明显，而且健侧背外侧运动皮质区异常兴奋性降低。本研究评估遵循“中枢-外周-中枢”理念，其中MEP波幅增加和CL缩短表明大脑兴奋性变高，外周RMS比值增高则表明患者偏瘫侧腕背伸肌肌力增加。本研究结果显示，治疗4周后，联合组和虚拟情景组UFMA、MEP、FTHUE-HK、RMS比值较治疗前增加, CL较治疗前缩短，并且联合组各项指标优于对照组和虚拟情景组，差异有统计学意义(P < 0.05)。同时，联合组UFMA的手部运动分数改善较为明显，但肩肘改善不大; 虚拟情景组UFMA上肢运动分数有明显改善，但手部精细运动改善不明显，体现了上肢机器人训练注重大关节的运动训练，忽略了手部精细运动。
综上所述, rTMS辅助下虚拟情景互动机器人训练可有效改善脑卒中患者的上肢功能，值得临床探索和应用。
3. 讨论
约65%的脑卒中患者会发生上肢运动功能障碍[13]。手的控制区域主要集中在大脑中央前回、中央后回，脑卒中病变区域常影响到手部皮层控制区域，易导致手部功能障碍[14-15]。大脑神经损伤后，外界的刺激和干预可使残留部分重组并代偿失去的功能[16]。目前，基于脑功能重塑的手功能康复已成为研究的热点，其他干预方法如脑机接口技术、功能性电刺激、生物反馈疗法等也有探索[17]。
研究[18]表明rTMS有抗神经细胞凋亡和促神经可塑性的作用，发生脑缺血后的数小时内，神经细胞开始凋亡，采取1 Hz低频rTMS可降低谷氨酸的水平和兴奋性氨基酸的毒性，从而减少神经细胞凋亡。研究[19]发现rTMS可通过下调脑梗死大鼠神经胶质纤维酸性蛋白以保护血脑屏障，从而抑制神经细胞凋亡。rTMS促进神经可塑性的机制主要包括促进神经干细胞增殖、神经细胞再生以及神经元突触可塑性。杨云凤[20]研究发现，1 Hz低频rTMS可以激活细胞黏附因子以促进神经轴突再生和神经突触重塑。卒中的发生，不仅会影响患侧半球兴奋性，还会导致半球间通过胼胝体形成的抑制通路平衡被打破[21]。rTMS主要是利用半球间抑制效应调节大脑皮层的兴奋性来促进受损皮质的自我修复和再生，重新调节兴奋性和抑制性神经递质的传达，增强神经细胞突触可塑性，从而促进神经再生[22-24]。
虚拟情景机器人治疗是一种创新的康复形式，可实现高度重复、强化、适应性和可量化的体能训练。上肢康复机器人通过增加患者手指的感觉输入以及强化肢体重复训练，依据大脑重塑性达到运动再学习的目的[25]。研究[26]显示使用外骨骼机器人进行手指游戏时，经磁共振观察可发现大脑皮质感觉区域兴奋。ANWER S等[27]认为机器人治疗较传统治疗的平均成本费用更低。虚拟情景互动训练可根据力反馈技术进行上肢功能训练，包括等速训练、助力训练、主动训练、抗阻训练，反馈数值可以显示在电脑上，并可模拟不同的阻力，提供多元化的游戏场景，是包含了视觉、听觉、触觉的交互反馈训练，增加了训练的趣味性和参与度。
研究[28]发现中枢干预时选择低频rTMS(1 Hz), 刺激部位选择在健侧大脑M1区，该区域是大脑半球初级运动皮质区，结果显示M1区组运动反应时间缩短，运动功能改善明显，而且健侧背外侧运动皮质区异常兴奋性降低。本研究评估遵循“中枢-外周-中枢”理念，其中MEP波幅增加和CL缩短表明大脑兴奋性变高，外周RMS比值增高则表明患者偏瘫侧腕背伸肌肌力增加。本研究结果显示，治疗4周后，联合组和虚拟情景组UFMA、MEP、FTHUE-HK、RMS比值较治疗前增加, CL较治疗前缩短，并且联合组各项指标优于对照组和虚拟情景组，差异有统计学意义(P < 0.05)。同时，联合组UFMA的手部运动分数改善较为明显，但肩肘改善不大; 虚拟情景组UFMA上肢运动分数有明显改善，但手部精细运动改善不明显，体现了上肢机器人训练注重大关节的运动训练，忽略了手部精细运动。
综上所述, rTMS辅助下虚拟情景互动机器人训练可有效改善脑卒中患者的上肢功能，值得临床探索和应用。
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表 1 3组患者一般资料比较(x±s)
组别 n 性别 年龄/岁 病程/d 疾病类型 男/例 女/例 脑梗死/例 脑出血/例 对照组 30 19 11 58.83±1.25 46.82±1.23 17 13 虚拟情景组 31 18 13 57.62±0.34 48.32±1.38 21 10 联合组 31 21 10 56.79±1.03 45.33±1.28 18 13 
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表 1 3组患者一般资料比较(x±s)
组别 n 性别 年龄/岁 病程/d 疾病类型 男/例 女/例 脑梗死/例 脑出血/例 对照组 30 19 11 58.83±1.25 46.82±1.23 17 13 虚拟情景组 31 18 13 57.62±0.34 48.32±1.38 21 10 联合组 31 21 10 56.79±1.03 45.33±1.28 18 13
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表 2 3组治疗前后UFMA、FTHUE-HK评分比较(x±s)
分 组别 n UFMA评分 FTHUE-HK评分 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 18.90±6.50 26.65±7.26* 2.50±1.14 3.25±1.06* 虚拟情景组 31 18.35±5.28 27.95±6.72*# 2.25±1.06 3.25±1.01* 联合组 31 21.10±6.46 42.35±10.04*#△ 2.55±0.94 4.70±0.98*#△ UFMA: 简式Fugl-Meyer评定量表; FTHUE-HK: 偏瘫上肢功能测试-香港版。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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表 2 3组治疗前后UFMA、FTHUE-HK评分比较(x±s)
分 组别 n UFMA评分 FTHUE-HK评分 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 18.90±6.50 26.65±7.26* 2.50±1.14 3.25±1.06* 虚拟情景组 31 18.35±5.28 27.95±6.72*# 2.25±1.06 3.25±1.01* 联合组 31 21.10±6.46 42.35±10.04*#△ 2.55±0.94 4.70±0.98*#△ UFMA: 简式Fugl-Meyer评定量表; FTHUE-HK: 偏瘫上肢功能测试-香港版。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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表 3 3组治疗前后RMS比值和MEP波幅比较(x±s)
组别 n RMS比值/% MEP波幅/mV 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 5.53±0.60 18.67±2.55* 190.80±47.28 245.28±62.227* 虚拟情景组 31 6.28±1.45 19.50±3.58*# 192.79±50.22 279.74±62.334*# 联合组 31 5.99±0.73 29.27±5.58*#△ 194.79±54.32 337.33±60.720*#△ RMS: 肌电均方根值; MEP: 运动诱发电位。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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表 3 3组治疗前后RMS比值和MEP波幅比较(x±s)
组别 n RMS比值/% MEP波幅/mV 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 对照组 30 5.53±0.60 18.67±2.55* 190.80±47.28 245.28±62.227* 虚拟情景组 31 6.28±1.45 19.50±3.58*# 192.79±50.22 279.74±62.334*# 联合组 31 5.99±0.73 29.27±5.58*#△ 194.79±54.32 337.33±60.720*#△ RMS: 肌电均方根值; MEP: 运动诱发电位。
与治疗前比较, * P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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表 4 3组治疗前后CL比较(x±s)
ms 组别 n 治疗前 治疗后 对照组 30 27.72±1.41 25.58±0.78* 虚拟情景组 31 27.50±2.43 24.54±0.52*# 联合组 31 27.04±2.02 20.74±0.96*#△ CL: 皮质潜伏期。与治疗前比较, * P < 0.05;
与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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表 4 3组治疗前后CL比较(x±s)
ms 组别 n 治疗前 治疗后 对照组 30 27.72±1.41 25.58±0.78* 虚拟情景组 31 27.50±2.43 24.54±0.52*# 联合组 31 27.04±2.02 20.74±0.96*#△ CL: 皮质潜伏期。与治疗前比较, * P < 0.05;
与对照组比较, #P < 0.05; 与虚拟情景组比较, △P < 0.05。
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