JNER：使用跑步机对脑瘫儿童痉挛进行功能评估

痉挛，被认为是上运动神经元综合征（如脑瘫）的关键损伤之一，是儿童期致残的主要原因。牵拉反射亢进通常被定义为过度的速度依赖性牵拉反射，可能由牵拉反射环路的脊髓上去抑制引起。这些过度活跃的反射会导致肌肉收缩，这通常会限制肌肉的延长，从而导致关节运动的显著限制。异常的肌肉活动模式影响日常生活活动，如行走。伸展性反射亢进通常与其他神经和非神经损伤有关。神经损伤，包括牵拉反射亢进，可通过肉毒杆菌毒素注射、口服或鞘内巴氯芬或选择性背根切断术进行治疗。另一方面，非神经损伤通常通过拉伸、矫正石膏、夹板固定或手术来延长肌肉。为了选择合适的治疗方法，诊断测试需要正确识别潜在的神经肌肉问题。

评估伸展性反射亢进的当前临床标准是在被动患者的放松关节周围进行手动旋转，并根据几种可用临床量表中的一种对肌肉-肌腱复合体快速伸展的感知阻力进行评分。已经提出了几种评估步态反射的方法。到目前为止，仅在健全成年人中进行了跑步机方法研究。脑瘫儿童通常表现出异常的步态模式，踝关节运动学改变和步态稳定性降低可能会干扰方案的可行性和诱发反射的有效性。本文研究的目的是分析跑步机扰动方案是否能量化脑瘫儿童和典型发育对照组的小腿肌肉拉伸反射。本文发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》。

24名痉挛性脑瘫儿童和14名正常发育儿童参与了研究。纳入标准为：年龄在5至16岁之间，能够按照简单的指示行走约半小时，并有足够的休息。脑瘫组的具体纳入标准为：用运动功能分类系统I-II级诊断单侧或双侧痉挛性脑瘫。如果儿童在过去6个月内接受过包括腿部功能性手术或下肢A型肉毒毒素注射在内的治疗，患有视力缺陷、频繁癫痫、行为问题或影响行走的共病，则排除在外。接受选择性背根切断术（SDR）的儿童，如果12个月的恢复期满意，则包括在内。由于SDR手术对反射大小的严重影响，这些儿童在临床适用性部分分别进行了分析。使用SPAT确定被动痉挛水平，以慢速和高速拉伸小腿肌肉，在0-3分制下对快速运动期间的肌肉阻力强度进行分级。痉挛患者的SPAT评分无法确定。典型发育组的特定排除标准包括神经或骨科疾病史。

参与者在虚拟现实环境跑步机上行走。参与者穿着自己的平底鞋，并由一个非承重安全带固定在天花板上。地面反作用力由安装在两条跑步机皮带（50 Hz）下方的力传感器测量。使用运动捕捉系统捕捉运动数据。在双腿的腓肠肌内侧（GM）、比目鱼肌（SO）和胫骨前（TA）肌腹上放置肌电电极（双极，15 mm，24 mm电极间距离）。通过无线系统（Wave-EMG系统，Cometa，意大利）在1000 Hz下测量肌电。开始进行一分钟的无扰动行走试验。接下来，对小腿肌肉痉挛最严重的腿部（脑瘫）或右腿（通常正在发育）进行扰动。扰动应用于两次试验，每次试验时间为3分钟，中间有一个短暂的休息时间，以限制疲劳。该方案以另一次1分钟（Post）的明确无干扰步行试验结束。

拉伸反射结果

跑步机扰动包括在第一个站姿期间皮带的短暂加速，将脚向后拉并拉伸小腿肌肉。采用三种扰动强度来评估肌肉活动反应如何随肌肉延长速度而变化。在每次扰动试验中，对随机步幅重复四到六次每个扰动强度。恢复步幅的数量是随机的，但在应用下一次扰动之前至少有五步。如果双脚踩在两条跑步机皮带上，则不会施加扰动以防止摔倒。除了三名因疲劳而停止参与的儿童外，所有儿童都完成了方案。所有剩余的儿童都能够在微扰试验期间保持步态模式，而无需对踝关节运动学、时空参数和肌肉活动进行预期调整。其次，证明了该方案的可靠性：肌肉反应随时间的推移没有系统性变化（P = 0.21–0.54），因为最后一次扰动重复只减少了  2%。导致小腿肌肉活动随扰动强度的增加而增加，根据拉伸反射的速度依赖性。CP组腓肠肌内侧肌的拉伸反射比TD组高1.7倍（P = 0.017)。

受试者之间GM肌肉反应的异质性

本文结果已经表明SDR手术的效果。其他治疗的效果，如肉毒杆菌毒素注射，被认为会影响痉挛，也可以使用跑步机扰动进行研究。这将增加当前的临床决策和治疗评估方法。该方案能够在群体水平上区分典型发育儿童和脑瘫儿童。以更高的速度行走会导致反射活动的增加。在本文的研究中，患有脑瘫的儿童行走速度几乎是正常儿童的两倍，但尽管如此，正如先前的研究所发现的那样，他们的反射能力也有所增强。让儿童以相似的速度行走可能会扩大各组之间的差异，但增加脑瘫儿童的行走速度是不太可行的。此外，没有发现行走速度和伸展性反射亢进之间的任何关系，脑性瘫痪儿童的踝关节背屈一般较少，但这在肌肉反应强度方面得到了纠正。脑瘫组内不同步态模式导致的结果之间没有明显差异。

总之，本文提出了一个跑步机方案，从功能上评估脑瘫儿童的伸展性反射亢进。本研究为该方案的可行性、可靠性和有效性提供了证据。

Flux, E., van der Krogt, M.M., Harlaar, J. et al. Functional assessment of stretch hyperreflexia in children with cerebral palsy using treadmill perturbations. J NeuroEngineering Rehabil 18, 151 (2021). https://doi.org/10.1186/s12984-021-00940-1