陳柏茹 綜述,劉小琴 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科-脊柱外科,重慶 400010)

脊髓損傷(SCI)是一種破壞性的神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài),由于創(chuàng)傷性或疾病因素導(dǎo)致神經(jīng)損傷水平以下的運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)和自主功能受損,使患者產(chǎn)生身體依賴、心理壓力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。SCI通常為創(chuàng)傷性,最常見(jiàn)原因?yàn)檐囕v事故(48.0%)、跌倒(21.0%)、運(yùn)動(dòng)傷害(14.6%)等,由于脊椎的突然創(chuàng)傷而導(dǎo)致骨折和脊椎脫位,并引起繼發(fā)性損傷,對(duì)脊髓組織造成進(jìn)一步的化學(xué)和機(jī)械損傷,其損傷程度和嚴(yán)重程度的主要決定因素是脊髓組織受壓迫的初始破壞程度和持續(xù)時(shí)間[2-3]。目前,全球SCI發(fā)病率處于持續(xù)上升階段。在過(guò)去30年,SCI患者從每百萬(wàn)人口236例增加到1 298例[4]。運(yùn)動(dòng)功能障礙作為SCI最主要的功能障礙之一,患者早期肢體運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)及臨床治療的難點(diǎn)。目前研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)想象療法可改善SCI患者的運(yùn)動(dòng)功能,且針對(duì)性強(qiáng),可貫穿SCI患者康復(fù)始終,是一種具有較大發(fā)展?jié)摿Φ目祻?fù)治療技術(shù)。現(xiàn)將其研究進(jìn)展綜述如下。

1 運(yùn)動(dòng)想象概述

運(yùn)動(dòng)想象是指一個(gè)動(dòng)作的心理執(zhí)行,而不產(chǎn)生實(shí)際的動(dòng)作,其本質(zhì)是一種認(rèn)知過(guò)程[5]。運(yùn)動(dòng)想象類型可分為動(dòng)覺(jué)運(yùn)動(dòng)想象和視覺(jué)運(yùn)動(dòng)想象,即執(zhí)行運(yùn)動(dòng)想象可以從2個(gè)角度進(jìn)行:動(dòng)覺(jué)運(yùn)動(dòng)想象(以第一人稱角度)要求人們想象“在他/她身體里體驗(yàn)這種感覺(jué),就像他/她自己在做這個(gè)動(dòng)作一樣”,被認(rèn)為是視覺(jué)和動(dòng)覺(jué)的性質(zhì);視覺(jué)運(yùn)動(dòng)想象(以第三人稱角度)是一種意象,即以觀察者的角度去看他/她執(zhí)行想象的動(dòng)作,被認(rèn)為是視覺(jué)性質(zhì)[6]。由于個(gè)體之間運(yùn)動(dòng)想象能力的差異性,特別是神經(jīng)功能缺陷的患者,因此在實(shí)施運(yùn)動(dòng)想象干預(yù)前,應(yīng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)想象能力測(cè)試[6]。目前有幾種工具可以評(píng)估運(yùn)動(dòng)想象能力,其中一種是動(dòng)覺(jué)和視覺(jué)想象問(wèn)卷(KVIQ),由于評(píng)估時(shí)不要求評(píng)估對(duì)象完成實(shí)際的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行,因此適用于肢體功能障礙患者,如腦卒中、帕金森病、SCI或殘疾人[7-8]。

2 SCI患者腦結(jié)構(gòu)及功能改變

發(fā)生SCI時(shí),由于中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的相互通信受到損害,這種情況通常由于傳入或傳出神經(jīng)通路的創(chuàng)傷而導(dǎo)致殘疾。以往研究?jī)A向于SCI患者的通路是受損的,但大腦結(jié)構(gòu)及功能仍然保持完整性。隨著對(duì)SCI研究的深入和檢查手段技術(shù)水平的提高,越來(lái)越多證據(jù)表明,SCI后腦結(jié)構(gòu)及功能會(huì)發(fā)生重塑,除腦部感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元會(huì)發(fā)生萎縮或丟失外,還存在大腦其他區(qū)域結(jié)構(gòu)異常[9-10]。GUSTIN等[11]采用彌散張量成像技術(shù)對(duì)23例慢性胸髓受損的患者和健康受試者進(jìn)行全腦掃描,發(fā)現(xiàn)患者內(nèi)側(cè)前額葉和丘腦的結(jié)構(gòu)或功能與正常人存在顯著差異性。國(guó)內(nèi)學(xué)者侯景明[12]運(yùn)用多模態(tài)磁共振技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn),SCI患者早期就已經(jīng)存在腦結(jié)構(gòu)和功能改變,驗(yàn)證了SCI患者腦運(yùn)動(dòng)感覺(jué)皮層(大腦雙側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層、初級(jí)感覺(jué)皮層、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、丘腦和皮質(zhì)脊髓束大腦腳區(qū)域)存在結(jié)構(gòu)性萎縮,導(dǎo)致初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)功能降低,同時(shí)揭示了大腦運(yùn)動(dòng)感覺(jué)皮層萎縮程度與SCI程度、損傷水平高度呈正相關(guān)。此外,有研究表明,患者大腦運(yùn)動(dòng)感覺(jué)皮層萎縮速度越快,其運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后越差[13]。因此,如何減少或恢復(fù)大腦結(jié)構(gòu)性損害對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)有重要作用。SCI后,大腦也會(huì)對(duì)發(fā)生的損害做出應(yīng)對(duì)。JURKIEWICZ等[14]觀察發(fā)現(xiàn),SCI患者的雙側(cè)小腦及右側(cè)眶額葉的自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng),可利于進(jìn)一步產(chǎn)生自發(fā)性運(yùn)動(dòng);初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層與相應(yīng)大腦半球內(nèi)其余運(yùn)動(dòng)腦區(qū)(運(yùn)動(dòng)前區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、丘腦、小腦)會(huì)生成新的連接纖維,這些新生的連接纖維可構(gòu)建新的神經(jīng)傳導(dǎo)通路,從而有利于功能的恢復(fù),這可能是大腦對(duì)SCI后的代償性反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)為SCI患者制定當(dāng)前和未來(lái)的康復(fù)干預(yù)措施具有重要意義。

3 運(yùn)動(dòng)想象應(yīng)用于SCI的作用機(jī)制

運(yùn)動(dòng)想象一直是許多領(lǐng)域感興趣的主題,這種興趣在很大程度上源于運(yùn)動(dòng)想象可以促進(jìn)學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能及運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)。大量證據(jù)表明,運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員、健康人和神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有積極影響[15-16]。有研究對(duì)10例完全四肢癱瘓或截癱的SCI患者和10名健康對(duì)照受試者進(jìn)行舌頭和腳的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練,結(jié)果表明,SCI患者大腦皮層網(wǎng)絡(luò)的激活與特定的運(yùn)動(dòng)想象內(nèi)容一致,說(shuō)明大腦運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能可以獨(dú)立于自主運(yùn)動(dòng)控制和外周反饋進(jìn)行調(diào)節(jié),證實(shí)運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練對(duì)SCI患者的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)有益[17]。但運(yùn)動(dòng)想象治療SCI的機(jī)制仍需要進(jìn)一步闡明。

目前,運(yùn)動(dòng)想象療法的核心理論主要有運(yùn)動(dòng)模擬理論、運(yùn)動(dòng)認(rèn)知模型、感知-認(rèn)知模型和效果想象模型。運(yùn)動(dòng)模擬理論提出,運(yùn)動(dòng)想象和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行使用相同的神經(jīng)過(guò)程,即共享運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備與執(zhí)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),直到實(shí)際運(yùn)動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生分路,下游對(duì)肌肉的運(yùn)動(dòng)命令在運(yùn)動(dòng)想象中通過(guò)某種過(guò)程(亞閾值激活、活躍的抑制性神經(jīng)元或動(dòng)作閾值提高)被抑制執(zhí)行[18]。因此,執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作和執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作的想象在功能上是等同的,運(yùn)動(dòng)想象是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行內(nèi)部階段的體驗(yàn),僅僅是沒(méi)有可見(jiàn)的顯性運(yùn)動(dòng)[19],該理論也得到了較大范圍的支持[20]。運(yùn)動(dòng)認(rèn)知模型是GLOVER等[21]提出的一種新的運(yùn)動(dòng)想象理論,其摒棄了運(yùn)動(dòng)模擬理論提出的“功能對(duì)等”觀點(diǎn),認(rèn)為運(yùn)動(dòng)想象和執(zhí)行使用相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃?rùn)C(jī)制,但執(zhí)行點(diǎn)有所不同,產(chǎn)生的想象具有不同的認(rèn)知需求。在運(yùn)動(dòng)缺乏外部感覺(jué)輸入的情況下,運(yùn)動(dòng)想象被認(rèn)為使用不同的認(rèn)知路徑來(lái)主動(dòng)地創(chuàng)建、闡述、控制內(nèi)部產(chǎn)生多感覺(jué)圖像。感知-認(rèn)知模型認(rèn)為,簡(jiǎn)單動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃(如彎曲手指)及其感官結(jié)果(如彎曲手指的外形和感受)是緊密關(guān)聯(lián)的,并作為單元存儲(chǔ)在神經(jīng)中,因此選擇運(yùn)動(dòng)計(jì)劃同樣會(huì)激活其相關(guān)感覺(jué),這些運(yùn)動(dòng)及感覺(jué)單元被稱為基本動(dòng)作組件,被認(rèn)為是創(chuàng)建所有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的基礎(chǔ),運(yùn)動(dòng)想象被視為檢索基本動(dòng)作組件并將其組織為運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的有意識(shí)體驗(yàn)[22]。另一個(gè)由BACH等[23]提出的效果想象模型顛覆了關(guān)于運(yùn)動(dòng)想象的傳統(tǒng)思維:先前的理論認(rèn)為運(yùn)動(dòng)想象發(fā)生在運(yùn)動(dòng)計(jì)劃過(guò)程之后或過(guò)程中,效果想象模型認(rèn)為想象也是運(yùn)動(dòng)計(jì)劃之前目標(biāo)選擇過(guò)程的重要組成部分。與傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)想象概念不同,傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)想象涉及在心理上模擬運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的經(jīng)歷,效果想象模型認(rèn)為的想象涉及通過(guò)聯(lián)想來(lái)喚醒行動(dòng)的預(yù)期效果,以激活相關(guān)的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。例如,要拿起一個(gè)東西,你首先想到拿著東西的形象,這會(huì)激活去拿東西的一個(gè)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。

4 運(yùn)動(dòng)想象在SCI患者運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)中的應(yīng)用

4.1對(duì)神經(jīng)、肌肉功能的影響 SCI后,腦與周圍效應(yīng)器之間的神經(jīng)通路受到破壞,患者肢體常處于無(wú)法自主活動(dòng)狀態(tài),不能夠參與到傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練中去,運(yùn)動(dòng)想象可以通過(guò)激活運(yùn)動(dòng)相關(guān)的大腦區(qū)域,刺激神經(jīng)功能可塑,幫助保持神經(jīng)通路的活躍性,從而有助于保持或恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。JEANNEROD等[24]回顧了15項(xiàng)功能磁共振成像研究,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)想象增加了中央和扣帶回、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和頂下小葉的激活,證實(shí)了運(yùn)動(dòng)想象可促進(jìn)中樞神經(jīng)可塑性發(fā)展和功能重組,從而促進(jìn)患者運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)。一項(xiàng)對(duì)6例C6～7四肢癱瘓患者和健康對(duì)照者的研究中[25],參與者進(jìn)行每次45 min,每周3次,持續(xù)5周的幾何形狀想象訓(xùn)練,記錄下所有參與者伸手抓握時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)記錄和伸腕時(shí)的腦磁圖。最終結(jié)果顯示,SCI患者在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)活動(dòng)中表現(xiàn)出比對(duì)照組更高的體素?cái)?shù)量,同時(shí)相較于干預(yù)前,SCI患者的伸腕角度也得到增加,表明運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練可以改善SCI患者的上肢抓握能力,并導(dǎo)致感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的可塑性變化。此外,SCI后,患者肌肉可能會(huì)面臨萎縮和失去功能。運(yùn)動(dòng)想象可以在一定程度上通過(guò)增加皮質(zhì)脊髓的興奮性來(lái)增加肌肉力量,幫助患者維持肌肉功能,減緩肌肉萎縮的進(jìn)程。1例C6頸髓損傷患者接受了肱二頭肌肌腱轉(zhuǎn)移到肱三頭肌肌腱的手術(shù),并且在2周的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練中表現(xiàn)出肘部屈肌和伸肌的力量增加[16]。這些結(jié)果均表明,運(yùn)動(dòng)想象對(duì)SCI患者的神經(jīng)、肌肉功能具有積極效益,將運(yùn)動(dòng)想象納入SCI運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)中具有潛在的價(jià)值。

4.2對(duì)疼痛的影響 疼痛是SCI后的常見(jiàn)并發(fā)癥,最常見(jiàn)的疼痛類型是傷害性和神經(jīng)性疼痛。疼痛是抑制患者功能恢復(fù)的主要風(fēng)險(xiǎn)因素之一,其治療也具有一定的挑戰(zhàn)性。有學(xué)者提出,由于SCI導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)輸出和感覺(jué)反饋之間的不匹配,參與運(yùn)動(dòng)控制的皮質(zhì)結(jié)構(gòu)可能會(huì)重組,這些變化反過(guò)來(lái)導(dǎo)致疼痛體驗(yàn)[26]。糾正精神身體表征、感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)整合和傷害性感覺(jué)之間的這種不協(xié)調(diào)可能有助于疼痛的治療[27]。運(yùn)動(dòng)想象期間活躍的大腦區(qū)域(包括刺激運(yùn)動(dòng)皮質(zhì))和運(yùn)動(dòng)本身在很大程度上是重疊的,因此這一技術(shù)可以用作治療疼痛的非藥物方法之一[6]。OPSOMMER等[6]對(duì)18項(xiàng)研究(10項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)、8項(xiàng)觀察性研究)進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià),結(jié)果顯示,雖然運(yùn)動(dòng)想象干預(yù)的方案是不同的,但進(jìn)行8～20 min的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練可用于改善疼痛,30～60 min可用于改善運(yùn)動(dòng)功能。由于SCI人群、干預(yù)措施和測(cè)量結(jié)果的高度異質(zhì)性,使得很難總結(jié)出最佳的、具體的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練方案。此外,目前運(yùn)動(dòng)想象干預(yù)對(duì)疼痛的影響仍具有一定爭(zhēng)議:有的研究顯示疼痛減輕[28],有的研究顯示疼痛增加[29],有的研究顯示對(duì)疼痛沒(méi)有影響[30]。這些差異的背后可能有許多原因,例如患者對(duì)疼痛的感知能力強(qiáng)弱、社會(huì)壓力源、患者對(duì)治療的期望大小或運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練方法本身存在差異等。因此,有必要開(kāi)展進(jìn)一步的臨床試驗(yàn),評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)想象干預(yù)作為SCI患者疼痛輔助治療的有效性。

4.3腦機(jī)接口(BCI) BCI技術(shù)通過(guò)記錄和解碼用戶大腦皮層活動(dòng)產(chǎn)生的神經(jīng)生理信號(hào),對(duì)其進(jìn)行處理并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備識(shí)別的信號(hào),實(shí)現(xiàn)交互和控制[31]。在一些情況下,運(yùn)動(dòng)想象可以與BCI技術(shù)相結(jié)合,使患者能夠通過(guò)想象運(yùn)動(dòng)來(lái)控制外部設(shè)備或假肢,實(shí)現(xiàn)部分運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。一項(xiàng)研究中,患有C4和C5頸髓損傷導(dǎo)致四肢癱瘓的患者已經(jīng)逐漸能夠通過(guò)對(duì)不能完成的動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練來(lái)控制抓握BCI設(shè)備,通過(guò)5個(gè)月的訓(xùn)練后,想象的足部運(yùn)動(dòng)感覺(jué)節(jié)律與健康對(duì)照組參與者一致[32]。運(yùn)動(dòng)想象-BCI的發(fā)展無(wú)疑是運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的福音,但由于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)想象心理活動(dòng)的患者為控制BCI設(shè)備的關(guān)鍵,患者運(yùn)動(dòng)想象能力水平的高低決定著是否可以有效實(shí)施運(yùn)動(dòng)想象-BCI功能[33],因此,還需要對(duì)患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)想象能力的訓(xùn)練。

4.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR) VR是一種由計(jì)算機(jī)生成的三維沉浸式環(huán)境,將運(yùn)動(dòng)想象與VR相結(jié)合的一種新型輔助康復(fù)技術(shù),近年來(lái)發(fā)展迅速,目前被逐步運(yùn)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的康復(fù)治療中[34]。基于VR的運(yùn)動(dòng)想象療法能夠逐漸增加任務(wù)的復(fù)雜性,可提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知康復(fù)方面的刺激和訓(xùn)練,同時(shí)保持任務(wù)訓(xùn)練的吸引力和娛樂(lè)性,并提供積極的、基于獎(jiǎng)勵(lì)的反饋,這對(duì)于提高患者的注意力和參與積極性,防止患者沮喪至關(guān)重要[35]。持續(xù)的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致患者訓(xùn)練期間疲勞,進(jìn)而使患者失去注意力和興趣,影響訓(xùn)練效果,因此,VR可以改善運(yùn)動(dòng)想象療法的不足之處。此外,VR還可緩解患者焦慮、抑郁等負(fù)性情緒。MARESCA等[36]報(bào)道了1例60歲的不完全性頸SCI患者接受VR康復(fù)系統(tǒng)訓(xùn)練后,對(duì)患者的認(rèn)知領(lǐng)域和運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)、平衡改善及焦慮、抑郁的減少均產(chǎn)生了積極影響。VR還可以為運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)引導(dǎo),使患者沉浸在運(yùn)動(dòng)想象之中,解決患者難以將想象訓(xùn)練擴(kuò)展到其他身體部位或難以完成目標(biāo)想象運(yùn)動(dòng)的難題。JEONG等[37]對(duì)11例受試者采用VR引導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)想象并對(duì)運(yùn)動(dòng)想象的情況進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果顯示,與單純運(yùn)動(dòng)想象相比,基于VR的運(yùn)動(dòng)想象方法更利于受試者產(chǎn)生腦皮層信號(hào),運(yùn)動(dòng)想象效果增強(qiáng)。

5 小 結(jié)

運(yùn)動(dòng)想象療法可積極發(fā)揮患者的主觀能動(dòng)性,促進(jìn)SCI患者腦功能及運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù),是一種具有較大潛力和價(jià)值的康復(fù)治療方法。隨著技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)動(dòng)想象與BCI、VR等相結(jié)合,可彌補(bǔ)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)想象療法的不足,能夠加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)想象的效果,進(jìn)一步豐富了目前的康復(fù)手段。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)想象治療SCI運(yùn)動(dòng)功能的作用機(jī)制仍需要更多高質(zhì)量的研究來(lái)進(jìn)一步解答。且目前大多數(shù)臨床研究中的運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練方案內(nèi)容不盡一致,沒(méi)有確切的最佳干預(yù)時(shí)間、頻率和強(qiáng)度,缺乏高質(zhì)量的研究及制定規(guī)范的訓(xùn)練方案來(lái)提高運(yùn)動(dòng)想象療法有效性的可信度,以及缺乏后續(xù)的隨訪,運(yùn)動(dòng)想象療法的運(yùn)動(dòng)康復(fù)效果是否會(huì)隨著時(shí)間的推移而保持,仍不清楚,也需要未來(lái)的研究中加入長(zhǎng)期的隨訪進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)估。