分体式跑步机干扰刺激对小脑性共济失调患者的影响：病例报告
抽象的
我们介绍一位小脑性共济失调患者的案例，该患者使用分体式跑步机和干扰刺激进行步行练习治疗。治疗效果通过改善站立姿势平衡和行走能力来评估。
患者为日本男性，60岁，小脑出血后出现共济失调。评估采用共济失调评估与评定量表、伯格平衡量表和计时起立行走测试进行。还纵向评估了10米步行速度和步行率。将所得值拟合到线性方程（y=ax+b）中，计算斜率。然后以此斜率作为相对于干预前值的各期预测值。去除各期值相对于干预前值的趋势后，计算各期干预前后的变化量，以验证干预效果。此外，为了验证步态随时间的变化，使用三维运动分析仪对干预前后的步态进行了5次分析，并对结果进行了运动学比较。
共济失调评估和评定量表评分在干预前后无显著变化。相反，在 B1 阶段，Berg 平衡量表评分、步行率和 10 米步行速度增加，计时起立行走评分降低，表明与基于线性方程的预测结果相比有明显改善。对于使用三维运动分析确定的步态变化，在每个阶段都观察到步幅的增加。
本病例研究结果表明，使用分体式跑步机进行干扰刺激的步行练习并不能改善肢体间协调性，但有助于改善站立姿势平衡、10 米步行速度和步行频率。
背景
平稳、稳定的行走是通过协调控制多个肢体和大量肌肉活动来实现的。使行走成为可能的双下肢协调运动通过中枢模式发生器 (CPG) 输出，CPG 是脊髓中产生步态节律的神经回路。然而，当外部环境发生变化（例如不平坦的地形或斜坡）时，仅控制 CPG 是困难的。小脑在适应环境的同时调节运动，从而使人类能够适应多变的环境并继续行走。这种适应需要对外部环境变化的即时姿势反应、内部体感知觉和先于目标运动的预期姿势调整 (APA) 功能。
小脑在响应基于外部环境变化的错误信号时，在姿势控制和运动协调方面发挥着重要作用。当小脑受损时，很难对基于环境变量的干扰做出反应[1]，从而损害预测性姿势控制[2]，导致站立姿势平衡下降和稳定行走困难[3]。
绑带跑步机干预措施（左右皮带速度相等）已被开发用于改善小脑损伤患者的步态障碍 [4,5]。特别是，诸如用于视觉避障的踏步目标和在跑步机皮带上投射障碍物等干预措施已显示出避障能力和避障过程中的动态稳定性的改善。然而，这些干预措施对改善站立姿势平衡和基本行走能力的影响仍不清楚。
最近，人们开发了一种分体式跑步机，它可以改变环境，有望人工创造人类的步行适应性。分体式跑步机可以独立调节左右皮带速度，在临床上被用作改善中风患者步态的手段。此外，它已被证明可以改善偏瘫中风患者的步态不对称 [6]。许多偏瘫中风患者会出现左右肢体运动不对称的情况。特别是，时间不对称被发现与步行速度密切相关，影响步行推进力和步行效率 [6,7,8,9,10]。
另外，分体式跑步机可以通过改变左右皮带的速度来产生误差（扰动）。要适应误差，需要两个过程：反应性调整，即立即响应；预测性调整，即预测和适应后续误差。已经证实，在人工改变的环境中行走时，分体式跑步机会增加误差信号，并增加小脑浦肯野细胞的兴奋频率 [11]。此外，一项使用分体式跑步机对小脑损伤患者进行的研究表明，反应性调整是可能的 [12,13,14]。因此，我们假设，使用分体式跑步机进行步行练习（它可以通过扰动刺激产生误差）将有助于改善站立姿势的平衡和行走能力。因此，本案例研究对一名小脑损伤后出现共济失调的患者进行了分体式跑步机步行训练，并采用ABAB设计方法检验了训练效果。本案例研究的创新之处在于纵向评估了分体式跑步机步行训练对共济失调患者的影响。
病例介绍
一名 65 岁的日本男性因右半球小脑出血导致右上肢、下肢和躯干共济失调，正在接受物理治疗等康复治疗。患者已获得书面知情同意，同意发表本病例报告及其随附图片。本期刊主编可查阅书面同意书的副本。
患者于2019年5月经内科医生以CT影像诊断为高血压小脑出血（图1），发病当天即行内镜血肿清除术。诊断考虑与患者及家属商定后，决定是否进行检查。主要症状为右侧上下肢及躯干共济失调。次日开始急性物理治疗，术后第34天转入恢复病房，第103天开始分体式跑步机干预。
图 1
发病时头部 CT 图像。右侧小脑脚和半球出血（出血量 37 毫升）。CT 计算机断层扫描
干预前客观评估显示：右下肢Ueda十二步偏瘫功能测试为V-3，共济失调评估与评定量表（SARA）总分为21.5分，Berg平衡量表（BBS）总分为25分，计时起立行走试验（TUG）为25秒，10米舒适步行速度为1.1公里/小时，步行率（步/分钟）为106。对于步行能力，借助助行器行走需要轻到中度的协助，而独自行走则需要持续的躯干支撑和物理治疗师的大力协助。此外，我们采用国际协作共济失调评定量表（ICARS）子项“异常眼动评估”[15]检查眼球运动。结果显示，凝视诱发眼球震颤计2分，凝视异常计1分，眼球运动测量障碍计2分，表明眼球运动障碍明显。入院时简易精神状态检查表（MMSE）评分为20分，出院时为28分。无既往病史，住院期间无跌倒史。
干涉
使用同步/异步低地板双跑步机 DLF-55（日本盛冈大竹根工厂）进行分带跑步机步态练习（图 2A）。每个时期的皮带速度是每个干预期期间在平地上 10 米舒适步行速度的两次测量值的平均值。绑带跑步机干预（A1 和 A2）以平地舒适步行速度的 100% 进行，分带跑步机干预（B1 和 B2）通过增加或减少皮带速度进行，速度范围为平地舒适步行速度的 50-150%，并通过提供意外扰乱姿势的干扰刺激。锻炼总共进行 30 分钟，分为三组，每组 5 分钟，每组之间有一段休息时间以恢复主观疲劳。使用操作个人计算机在设定的速度范围内提供分带式跑步机的干扰刺激。干预包括从开始到 2 分 30 秒随机调节非瘫痪侧的皮带速度，然后随机调节瘫痪侧的皮带速度，持续 2 分 30 秒。同时，将无干扰刺激的另一侧设置为平地舒适步行速度的 100%（恒定速度）。干扰刺激的持续时间设定为 2 至 10 秒之间，并且该持续时间随着每个新刺激而变化（图 2B）。潮带式跑步机干预和分带式跑步机干预的干预期均为 2 周，干预交替进行两次，总共 8 周。协助量保持在最低限度以防止跌倒。此外，还进行每天50分钟的躯干和下肢肌肉强化锻炼作为运动疗法，适当休息，以及在有路面的房间内佩戴防跌倒带在平地辅助行走锻炼。
图 2
干预环境和方法。a同步和异步低地板双跑步机。扶手的高度和宽度可以调整到合适的位置，速度可以通过操作PC在低速驱动下从0.1 km开始调整。分带跑步机干预的扰动刺激在行走过程中调节一侧的皮带速度，并对姿势提供意想不到的扰动刺激。b绑带跑步机干预和分带跑步机干预的练习设置。在绑带跑步机干预中没有提供扰动刺激。在分带跑步机干预中，以平地步行速度的50–150％范围内的速度给予一侧扰动刺激。上肢功能训练涉及结合肩部屈曲、肘部伸展和前臂旋转等关节运动的任务导向练习
测量
以下项目共测量五次：一次在干预开始时，四次在 8 周的研究期间内每 2 周结束时测量。SARA 用于评估共济失调。BBS、TUG、步行率和 10 米舒适步行速度用于评估站立姿势平衡和步行能力。对于 TUG，使用 40 厘米高的椅子，起始姿势是坐在椅子上，轻轻靠在椅背上，双手放在大腿上。要求患者在信号下从椅子上站起来，以最大步行速度绕着 3 米外的目标行走，然后再次坐在椅子上。测量绕目标走一圈所需的时间。
10 米步行测试即测量以舒适步行速度沿 10 米步行路径行走所需的时间，测量两次，取平均值作为步行速度。将干预前和每期结束时计算出的 BBS、TUG、步行率、10 米舒适步行速度值拟合成线性函数方程 y=ax+b，计算斜率，将该斜率作为各测量项目的预测值；从该预测值中，我们首先消除每期数值相对于干预前数值的趋势。从消除趋势后的数值中，进一步计算每期干预前后的变化量，将该值作为每期干预的效果。
三维运动测量在患者身体两侧肩峰中央、髂嵴、髂前上棘与大转子连线距大转子三分之一处、股骨外上髁前后径中点、外踝、第五跖骨头共12处粘贴反光标记。采用三维运动分析系统Kinema Tracer（Kissei Comtec Co., Ltd.）和4台小型CCD相机同步记录跑步机行走（一手抓住扶手，采样频率为60 Hz）20 s。测量时的跑步机行走速度通过在平地上测量两次10 m舒适步行速度来设定，取两次速度的平均值作为平地舒适步行速度。这些运动测量共进行五次：一次在干预开始时，四次在每两周干预结束时。步行率是根据 20 秒测量期间走的步数计算出来的。
测量时佩戴防跌倒带，在保证患者不跌倒的前提下尽量减少搀扶，步行速率和时间因子计算为站立期、摆动期、双足支撑期时间占比，距离因子计算为步幅、步长、步距。
结果
SARA 和 BBS 评分如表 1 所示。在 SARA 的下属项目中，站立姿势由干预前的 5 分改善至 A1 期的 4 分，B1 期的 3 分。坐姿由干预前的 2 分改善至 A1 期的 1 分。步态、言语障碍或肢体共济失调均未见其他变化。在 B1 期，BBS 在“转移、闭腿姿势、上肢前伸、从地板上捡起物体、向后转过左右肩、360° 旋转、以关节姿势站立和单腿姿势”方面有所改善。
图 3 显示了 BBS、TUG、步行率和 10 米舒适步行速度的测量值和预测方程。对于每个干预期前后的变化量，在去除趋势后，以下项目表现出显著变化：BBS 从 A1 到 B1 结束时增加到 5.3，TUG 从 A1 到 B1 结束时减少到 -2.9，步行率从 A1 到 B1 结束时增加到 5.8，10 米舒适步行速度从 A1 到 B1 结束时增加到 0.11 公里/小时。另外，从干预前到 A1 结束时、B2 到 A2 结束时以及从 A2 到 B2 结束时均未发现特征性变化。
图 3
步行率、BBS、TUG 和 10 米舒适步行速度的测量值和预测方程。虚线图显示通过将每个干预期的实际值拟合到线性函数方程中获得的每个干预期的预测值，线图显示实际值。步行率、BBS 和 10 米舒适步行速度在每个测量项目中从 A1 到 B1 结束显著增加，而在 TUG 中减少。此外，干预前到 A1 结束、B2 到 A2 结束以及 A2 到 B2 结束仅显示轻微增加或减少，没有特征变化。BBSBerg 平衡量表、TUGTimed 起床和行走
三维运动分析结果如图4所示。在步态周期的时间因素上，B1、B2期双腿左右两侧的差异大于A1、A2期；在距离因素上，步幅仅在B1期缩短，A2期以后延长；在步长方面，A1期以后只有右下肢随时间延长，B1、A2期步距增加。
图 4
时间及时间因子比例变化结果。在步态周期的时间因子上，步态周期B1期和B2期左右两侧的差异大于双侧腿支撑期A1期和A2期的差异。在距离因子上，步幅仅在B1期缩短，在A2期及以后延长。右下肢步长仅在A1期以后随时间增加，B1期和A2期步距增加
关于眼球运动障碍，ICARS 上的凝视诱发眼球震颤从 2 分改善到 1 分；然而，追踪眼球运动异常和眼球运动测量障碍的评分没有变化；眼球运动障碍仍然存在。
在行走能力方面，借助助行器行走可提高到轻度协助，独自行走可提高到轻度或中度协助，此时物理治疗师需要支撑躯干以防止跌倒。患者于术后第 165 天出院。室内活动在轮椅上独立进行，借助助行器行走需要监护和轻度协助。本节可按小标题划分。它应提供实验结果、其解释以及可以得出的实验结论的简明而准确的描述。
讨论和结论
一名小脑性共济失调患者采用分体式跑步机进行干扰刺激跑步机步行治疗。基于单例设计方法的结果显示，患者 BBS、TUG、步行频率和步行速度均有所改善。
根据总体 SA

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