文摘
中风通常导致运动功能大幅和持续的赤字。大多数的科学调查主要集中在单一的干预方法,与最近关注任务特定的疗法。我们建议测量应该指出最重要的限制因素(s)需要解决,结合辅助治疗个性化目标伴随损伤(s)将导致最大的运动功能的改善。我们探索培训来改善行走性能处理的组合:(1)走特定的运动控制;(2)动态平衡;(3)心肺健身和(4)肌肉力量和提出一个理论框架的功能效益最大化与物理佐剂这些策略。在多大程度上这些障碍引起运动功能障碍是依赖于个人,无疑会改变整个康复干预。因此,能够识别和衡量这些元素的相对贡献将使识别的主要干预以及处方额外的辅助方法。重要的是,我们强调需要未来的研究在适当剂量的每一个元素是取决于提高能力来衡量每个元素和滴定每个最佳行走性能的贡献。
1。介绍
脑血管意外(CVA)是长期残疾的主要原因之一,在美国(1]。每年大约有795000患者,目前650万管控的中风幸存者在美国1改善沥青的干预[],增加生存2,3]。最近的估计报告大约一半的幸存者重新移动(4),至少有一个最小程度的步态障碍(5]。恢复到以前水平的功能,最重要的是独立的移动,仍然是一个优先级中风幸存者(6,7]。这病人的需求以及运动能力是一个重要的因素在决定水平的残疾(4)已导致增加关注物理治疗干预措施提高行走性能。
干预措施的发展,尤其是那些目标可用的神经可塑性和主旨帮助神经运动的复苏(而不是教学补偿策略),缺乏的是有限的信息结果的措施。自我选择的步行速度是一个重要的衡量中风康复,因为它是简单的测量,既反映了功能和生理变化(4,8),仍然是可靠的和敏感的改变,即使恢复进展(9),是健康状况的预测(10)以及生活质量(8]。步行速度被经常用于运动等干预措施为个人中风后康复运动疗法(11),下肢力量训练(12,13),功能性电刺激(14),跑步机上行走(15,16];和运动训练和跑步机和体重支持(17- - - - - -19]。然而,步行速度的变化并不是统计这些干预方法之间的不同,导致一些主张临床决策应该遵循“务实”[20.]。缺乏优势的一种治疗方法的另一个可能与当代的局限性有关测量结果对治疗的反应机制提供信息或协助成分治疗剂量元素。此外,中风是一种非常异构现象,用单一的治疗方法治疗方便样品稀释的潜在好处的人可能是最合适的方法。考虑到多方面的障碍和活动限制在那些中风后,很可能是一个单一的方法只有目标个体限制组件,并要求调查的干预措施组合动态潜力最大化。
在这个角度看论文,我们提出一个概念的不同观点,辅助治疗和假定行走性能缺陷的组合是有限的物理特征:(1)走特定的运动控制,(2)心肺适能,(3)动态平衡,和(4)肌肉力量。传统上,一个辅助治疗被定义为一个代理添加到一个公认的治疗方法来提高其有效性。在运动康复,然而,目前还没有公认的治疗,和许多不同的治疗改善卒中后行走导致类似的效果。因此我们认为,没有单一的治疗应该添加佐剂,而是评估使用适当的测量工具应该决定哪些治疗是最重要的,哪些人应该添加在适当的剂量。此外,这些干预措施的一个关键组成部分是他们必须适当的强度、频率和持续时间的能力最大化肌肉神经可塑性和功能变化。重要的是,这四个因素都是服从物理治疗干预和与类似的改善有关运动的结果。奇异的方法应该伴随着它们的一些组合辅助康复干预,和未来的医学治疗(如药物或手术方法)应该调查不仅与单一的干预,但综合计划,旨在解决现有的物理损伤和促进运动的复苏。在这篇文章中,我们提供了一个背景的这四个方法,描述治疗研究将这些方法的结果,目前的测量技术最常使用,和地址勘探的潜在机制需要任务成就服从变化的使用任何单一或组合目标物理治疗干预措施。我们充分认识到,有可能附加的限制因素(例如,改变了感觉、认知功能和个人/环境变量),也有利于功能恢复;然而,上述四个因素通常与物理治疗介入解决。
2。Walking-Specific电动机控制
2.1。理论框架
人类行走是一个非常复杂的任务,涉及众多的自由度和大量的肌肉活动模式的组合。虽然也许是惊人的考虑,大脑可以主动控制所有这些变量在一个循环中,有节奏的任务如散步,明确研究的脊髓控制走在人类难以由于无法进行直接测定人类中枢神经系统。此外,修改,人类必须满足的要求直立行走的直接翻译从四足动物模式生成的研究极其有问题21]。然而,我们可以推测从人类研究的复杂的相互作用,包括walking-specific电动机控制。早在1997年,Harkema等人证明了在临床患者完整的脊髓损伤,腰骶脊髓中的神经机制能够“调节传出输出的方式可能促进步进的一代”(22]。最近的工作与不完全脊髓损伤展示改善下行皮质脊髓的通路的完整性与体现改善治疗后运动诱发电位(23]。尼尔森在回顾中央控制肌肉活动散步,“这是整个中枢神经系统产生的任务(这)肌肉活动,以确保最优协调,以确保它是适应当前的环境,并在需要时修改它”(21]。尼尔森总结说,“没有理由”认为人类行走是由脊髓独家控制,也没有理由暗示运动皮层独自负责激活肌肉在散步。相反,此活动相关的脊髓神经元走路必须依靠一个集成电路,传入信号,和下行运动命令21]。结果,治疗可用用来访问和提高电机控制不仅需要目标下行意志神经驱动,但也提供传入输入,增加潜在的皮层下神经网络调节适当传出输出。
2.2。治疗
干预措施,增强活动受损的身体部分,而不是专注于补偿策略,是培训的关键神经运动的轴的各个方面。重复步骤的训练,在跑步机上有或没有体重支持,或为了这座新奇,是运动康复,让强烈的实践形态的最大装载人可以支持他们的下肢而促进直立主干的姿势,臀部扩展,和适当的下肢装卸在正常步行速度。重复步骤训练提供感官输入特定的行走,并允许有效的下肢步进实践(24,25基于活动依赖性可塑性的原则)。这种方法允许质量协调的步进,从而可能提供一个机会来改变电机控制在散步。虽然本身有效改善walking-related结果,最近两次临床实践指南(26,27]国家,目前,这些数据是不确定的区分重复步骤培训来自其他疗法,和最近的飞跃的研究结果显示与进步家里锻炼加强平等的改进项目(19]。到目前为止,还没有研究利用重复步骤训练作为主要的干预与适当强化辅助疗法,也利用这个训练作为一种辅助另一个物理干预。很可能纯粹关注能够提高步进能力可以忽略其他重要因素限制了运动康复计划的整体功效。
2.3。测量
历史上,测量电机控制卒中后被定义概念的进展通过预测阶段的复苏(28,29日]。基于这一理论,Fugl Meyer et al。30.)开发了一种测量仪反映该反射层次结构量化中风后的运动康复(30.]。然而,FM-LE由自愿、离散任务基于皮层的主要影响输入电机控制和检查电机控制在三个理论进步的立场:仰卧位,坐着,站。然而,FM的电机控制赤字的措施可能不同于赤字在特定于任务的活动,如散步。Neckel等人研究了卒中后的异常运动模式通过分析强度赤字和运动模式从“功能上相关的“站立位置31日),发现那些中风显著低于健康对照组神经。偏瘫患者和控制使用类似的策略来实现运动,只有在最大臀部绑架并髋关节屈曲的重要辅助运动出现在那些半身不遂,模仿异常协同模式描述Brunnstrom et al。29日和Fugl迈耶30.]。这些结果表明,卒中后运动控制的主要障碍是弱点,卒中后运动控制,正确的解释只能从定位相关目标的行为。自愿的,离散活动可能不足以捕获复杂运动行为在散步。相比之下,walking-specific措施可能最好描述步行康复干预措施的效果。这些walking-specific措施需要超越常用的行走速度,并解决潜在的生物力学机制和运动功能结果期间的质量。我们在以前的工作证明轻瘫的推进(定义为正脉冲总数的百分比(推进)产生的局部麻痹的腿)是hemiparetic严重程度的指标32),是一个特定于任务的测量。此外,轻瘫的步骤比(定义为步幅占的百分比由轻瘫的步长)与局部麻痹的推进高度相关,可以作为临床模拟动力学数据时不可用(33]。虽然没有明确的测量存在,关键是开始超越自愿和孤立的临床考试来描述walking-specific电机控制。
3所示。心肺适能
3.1。理论框架
卒中后的人通常有深刻的去适应作用,反映在心肺适能的措施~ 50%低于同龄对照组(34,35]。这种程度的退化,结合步行能量需求的增加,可能限制了运动性能在日常生活活动。具体来说,代谢经济,表示为耗氧量规范化的步行速度,大约是卒中后相对于控件的人高出50% (34]。再加上前面提到的最大耗氧量的减少,结果在一个非常高的相对强度的活动,有可能限制在大多数情况下步行很短的距离。
有助于减少健身中风后的生理机制包括改变电动机控制,减少了外围肌肉活动,周边肌肉萎缩,肌肉分子表型的变化,减少氧化酵素活动,和外围血液动力学改变。鉴于通常与老年有关中风是一个条件,这些变化将增加残疾,进一步加速了sarcopenia和健身的精神性与高龄(36,37]。这些特点对运动,从而代表康复干预的关键目标。因此,大量证据表明,运动可以改善心肺功能,即使多年后中风。进一步的流行病学证据表明,减少心血管健康和周边肌肉中风后的二级生物变化可能繁殖代谢综合症的组件,赋予额外的发病率和死亡率风险(35]。综上所述,这些好处强调培训模式的发展需要提供多系统的方法来改善神经系统和心血管卒中后人群的健康状况。
3.2。治疗
有氧训练可以是有价值的人中风后通过改善功能的能力,降低复发风险的病态的事件,和提高整体生活质量。改善心肺功能通常通过有氧训练的系统方法。这种培训可以执行各种方法(即。,recumbent bike, arm bike, treadmill walking, stair climbing, etc.) with the common goal of improving the body’s ability to consume oxygen during physical activity. Recent studies demonstrate the effectiveness of aerobic exercise training for improving cardiorespiratory fitness in persons after stroke [38,39]。也有迹象表明,活动程度等功能通过这样的项目也可以增强运动能力。例如,在最近的一项荟萃分析,彭日成演示了跑步机的总体积极影响有氧运动训练是独立于中风的康复阶段,培训的关键特征的强度跑步机锻炼(40]。这个分析的结果还表明,签证官的改善2峰跑步机后有氧运动是伴随着改善步行速度和行走耐力,强调有氧运动作为中风康复的关键组成部分。然而,迄今为止的研究提供一些数据关于剂量的有氧运动(即的影响。,frequency, intensity, duration, and mode) on physiological or functional outcomes in this population. Moreover, the potential influence of combining aerobic-type exercise with strengthening, balance, or motor control therapies is yet unknown. Because of the common comorbidities present in the poststroke population (i.e., hypertension, dyslipidemia, obesity, and depression), specific recommendations for prescribing aerobic exercise must consider other modalities in the treatment regimen of this large and diverse population. Future research must address appropriate design of cardiorespiratory fitness programs necessary to maximize gains in functional ability as well as reductions in cardiovascular risk factors in persons following stroke.
3.3。测量
心肺适能与一个人进行长时间的体力活动的能力,通常表示为氧消耗(VO的最大体积2马克斯在稳态运动)。这个值代表循环和呼吸系统的容量提供氧气和外围的骨骼肌利用氧气在任务的性能。尽管心肺适能的措施是有效的,可靠的,和相对容易收集在研究环境中,必须考虑一些因素在执行这些措施在卒中后人口。例如,运动模式用于卒中后人口将依赖于个人的能力来执行高强度锻炼。跑步机锻炼不会适合个人能力有限站立或走路速度快或上一个斜坡,而正直的自行车可以复杂无法利用处理酒吧那些严重上肢功能受损。骑自行车也很困难与深刻的困难对象执行双边互利骑车一个周期测力计所需肌肉的行动。因此,运动能力可能有限(有点)为测试选择的运动方式在这个人口。因此,最合适的测量结果报告将峰值耗氧量(签证官2峰)测量在运动过程中,真实的历史指标最大耗氧量(例如,高原在签证官2随着运动强度)可能不会引起人口。此外,考虑病史,可能限制了生理反应(例如,增加血压和心率)实现响应轻快最大和高频运动也必须做。在所有运动的研究,关键是利用相同的运动方式以及协议测量心肺适能当执行重复评估。
4所示。动态平衡控制
4.1。理论框架
保持平衡在最基本的意义上被定义为不下降。下降的后果是有据可查的,以前被确定(风险因素42]。康复的基本原理来提高平衡,从而减少这些风险是显而易见的。最近的报道步行康复项目调查了影响临床措施平衡控制43),发现运动康复可以积极影响的临床措施平衡。然而,谢林顿等人报道,运动项目,不包含行走的一个方面可能导致的风险下降流动的人口下降与平衡困难(图1(一))[41]。一个潜在的解释这一发现与活动风险敞口及其功能障碍状态的关系。平衡复苏至关重要改善功能性行走状态和只培训加强能力可能事实上限制功能独立随后增加跌倒的风险。相反,如果动态平衡控制和加强能力训练的同时,同时功能行走性能可能会增加,从而减少风险的下降(图1 (b))。
(一)
(b)
神经损伤,如中风,不仅限制行走性能,还可能会导致资产的减少由于中断传入和传出信息的准确通信控制和改进运动。随后减少物理性能结果涉及身体减少健康水平和实力受损的部分使其很难区分动态平衡受损和退化,降低电机控制,减少肌肉力量。明确地定义平衡测量的重要性和培训是必要的,但局限于缺乏共识如何将动态任务的定量和定性的平衡报告神经受损的个人。
4.2。治疗
平衡训练已被证明是有益的老年人口44)以及中风幸存者(45]。改善平衡它与步态和流动性是一种常见的和重要的目标物理治疗师在处理中风后参与者。中风幸存者之间的大型异构物理功能在不同的设置,没有一个单一的干预已被证明最有利于优化平衡结果(44,45]。一些一般性的运动原则存在于平衡训练文献,并与增加任务复杂性和困难作为参与者展示改善身体功能和平衡能力(45]。几乎没有调查使用更高水平的平衡任务用于体育训练文献在中风人群中,尽管这可能是一个适当的,也许需要干预,最大限度地恢复行走。频率和剂量干预广泛的变量是唯一的限制因素在很多研究中被磨损由于公差44- - - - - -46]。科斯特洛等人的报告,至少12周干预持续时间看有意义的平衡是必要的改进(44),但随后的评论报告缺乏在这个数45]。一个重要的变量是经常被忽视的基本运动原理的强度干涉。与重要的问题放在病人跌倒的风险和个人任务成功,平衡是很难挑战没有昂贵的安全设备的利用率。一个微妙的相互作用类型的干预和应用最优强度与平衡是很困难的训练神经受损的人群。测量任务强度也很困难,没有充分的量化。重要的问题来保护那些参与培训对损伤经常禁止“成功的失败”,可以促进畅通改善平衡反应(47]。为平衡提供适当的强度达到最优目的和功能延滞是重要的(48]。一个概念性的框架的个性化功能任务直接相关的步态,培训中心和外围神经肌肉的过程,可能是最适当的干预。将这个概念转化为现实的和临床可行的干预措施是一个不断发展的科学,在很大程度上依赖于临床上适当和准确的测量工具来评估改变。
4.3。测量
作为一个结果测量,一般平衡是基于定量记录数量的下降,然后合格(即具有某种程度的平衡。,好/公平/差)或在一个预定义的相对风险下降。替代定义更多的生物力学性质和定义平衡的能力维护基地内的质心的支持或角动量的控制49]。这些定义需要动力学和运动学测量利用昂贵的设备通常用于实验室设置和功能意义有限的临床医生。平衡已经细分为四个可识别条件:(1)静态姿势控制,(2)姿势控制与自主行动,(3)姿势控制与非自愿行为,和(4)姿势控制在外部扰动(50]。这四个细分理论包含静态和动态运动包括散步。画一个明显的区别是很重要的任务走从静态站与平衡,由于在机制管理静态和动态条件下显著差异(51]。但是,很难评估资产减值在走在人神经赤字因为动态平衡的评估在走在健康的人仍在发展中。因此,动态平衡控制基本上仍是无人,尽管它越来越被认为是一个关键的功能理解功能行走性能的综合建设。除此之外,还需要更多的信息关于动态平衡控制相关功能的多个维度走除了稳态活动(52]。
作为平衡与行走性能几乎没有测量工具在实践和研究,成功地利用充分展示潜在干预或损伤后神经运动的能力和改变。Berg平衡测试(《)是最常使用的平衡工具(53),虽然该剧展示优秀的心理属性,包括预测效度(54],它并没有被证明是最好的行列式步行恢复和函数(55]。其主要用于研究也许代表缺乏可行的选择和机会改善测量的测量工具与行走步态和平衡功能。其他不经常使用功能性能措施量化平衡能力是时间去测试(拉)或动态步态指数(及其改进形式,功能步态评估)。行程中所有已被证明是可靠的人口(56,57),但无法描述的机械基础资产受损的要求制定最有效的治疗方案。力板分析已经成功地利用在实验室设置演示姿势控制和平衡的变化指出中风后(58,59),但不使用在临床实践中直接设置,不涉及动态平衡控制在散步。临床适用、可行的平衡工具,正确评估神经运动的机制需要指导临床决策关于最有效的治疗方法,以及监测神经运动的复苏。
5。肌肉力量
5.1。理论框架
最常见的运动结果中风后偏瘫,定义为(肌肉)身体的虚弱感。据估计,超过65%的中风幸存者经历hemiparetic卒中后运动功能障碍1年(60]。集体,当代研究成果表明,缺点是中风后功能障碍的主要原因,与损伤有关的肌肉力量下降独立日常生活活动(ADL)。理论框架的底层肌肉无力的重要性和功能很直观:力等于质量乘以加速度()。因此,加速身体的质量(或个人身体部分)需要骨骼肌的力量代。以至于中风损害骨骼肌力生成,加速将是有限的和功能性能大打折扣。超出了理论、功能能力极其有限的在许多人中风和肌无力是一个障碍,对康复干预。
中风后肌肉无力涉及直接(即。,损害神经结构)和间接(即。,muscular disuse subsequent to reduced physical activity) mechanisms that impact both the ability of the central nervous system to voluntarily activate skeletal muscles as well the force generating capacity of muscle (e.g., atrophy). It is important to recognize that the degree to which muscle weakness impacts functional ability varies greatly and is dependent on task demands. For any given activity, at least conceptually, increases in strength will not be beneficial until a certain threshold is reached (Figure2红线)。一旦实现,增加强度将伴随着功能性能改善,至少某种程度上(图2蓝线)。此后,进一步增加强度不会导致功能收益。重要的是,考虑到不同功能活动要求放置在骨骼肌(s)的力生产开始和停止影响功能的性能会有相应变化,强调肌肉力量的潜在重要性作为康复干预的基础,同时,强调加强就可以最大化的限制功能的性能。
5.2。治疗
进步的阻力训练(PRT)被广泛接受为发展肌肉力量和最有效的方法是目前最主要的健康组织规定改善健康和健身。PRT中风和后能改善下肢的力量,在适当的强度时,可以提供重要的功能效益。最近的一个量化评审(60)得出结论,尽管现行临床认为认为功能改进只出现在从特定于任务的训练,可衡量的收益在下肢的力量后阻力训练与功能改善卒中后的人口有关。应该注意的是,研究描述功能结果后加强卒中后的人口是历史上模棱两可,虽然对于一致性强度干涉最近的研究支持这个论点加强这个队列。
鉴于轻偏瘫的临床表现、康复协议往往集中在衰减赤字轻瘫的肌肉组织。然而,它应该认识到,non-paretic肢体的力量也受损后中风和功能性能会直接影响在某些任务。要求功能活动需要肌肉的参与双方身体的(例如,行走),加强nonparetic肌肉可能是重要的诱发显著的功能改进。此外,躯干的肌肉也可以卒中后受损的加强方案时,不应忽视。有趣的是,程序将PRT与平衡训练,和/或有氧条件展示显著改善步行功能大于单独个人项目(61年,62年),提供实验证据的好处和局限性加强。
5.3。测量
临床评估中风后肌肉力量的人通常是使用手动执行肌肉测试。人工肌肉测试是基于6个等级分类,从没有成绩力量似乎正常。然而,人工肌肉测试天花板效应,缺乏敏感性改变,有一个相对贫穷的两分的[可靠性63年,64年]。重要的是,人工肌肉测试缺乏评价肌肉的时态特征表现的能力,已报告是重要的预测函数在不同的人口,包括中风(65年- - - - - -67年]。鉴于人工肌肉测试固有的局限性,更敏感的量化手段迫使生产是必要的精确测量中风后肌肉力量。商用测灵敏度增加以及捕获时间的能力特点与自主力量相关生产、制造这些设备替代人工肌肉测试的吸引力。最常见的测力的强度测试的结果是自愿最大等长收缩(MVIC)以及峰值同心和偏心矩生成速度测量在等速测试在不同的标准。驴力生产能力在不同(即肌肉动作。,concentric versus isometric versus eccentric) and across a range of contractile velocities makes measurement of muscle strength a valuable outcome measure for use during rehabilitation research studies in the poststroke population. In addition, dynamometric data can be simultaneously acquired with other measures (e.g., EMG or superimposed electrical stimulation) that provide added information about the mechanisms underlying deficits in muscle strength as well as the response to intervention.
6。结论
功能行走性能不能完全解决单一的干预。研究必要性,倾向于研究单一的干预,但是进展向接受再培训的最佳策略走卒中后要求调查开始包括元素针对多个领域的赤字。我们提出一个多维框架内步行恢复中风后可以专注于主要干预方法的联合使用(例如,一个标识为最重要的贡献者功能限制)与一个或多个的干预措施(图3)。
干预需要根据病人的赤字和选择最合适的测量工具。在该模型中,测量将被证明是关键定量测定特定元素的个性化的需求。此外,每个元素必须解决与治疗策略适当的强度、频率、最近的一些评论中演示了这成功的运动康复的关键元素(20.,68年]。此外,这些参数被确定为一套核心原则的一部分,对脑损伤后神经可塑性(最大化至关重要69年]。
我们不是第一个提倡多维运动康复方法,和其他调查人员主张类似的策略恢复中风后的散步(70年,71年]。强度很好理解和利用文学训练,但是有可疑的移行到临床neurorehabilitation。中风的疾病过程直接影响到神经,肌肉骨骼,和心血管系统,重要的二级后遗症导致运动功能受损。中风幸存者人口与健康水平下降,通常是老和更高的心血管疾病和并发症的风险。不仅是这个群体必须受到适当的强度和特异性的治疗目标恢复走路,而且对常见并发症的预防与年龄的增加和活动水平降低有关。本文提供的模型旨在扩大早期的面向任务的策略通过个性化的剂量和系统地规定增加强度。
从这个角度看,我们探讨一个多维的概念,中风的物理治疗方法。我们提倡利用各种各样的潜在物理辅助疗法优化走的结果,任何一个可能的主要治疗由适当的测量。这个概念仍然有些理论,目前卒中后运动康复领域缺乏足够的测量工具,加强能力和平衡从而指导临床决策。因此,这个角度看纸的一部分是投机和识别领域中,需要进一步的研究来指导这个过程。然而,这个框架可以作为未来临床决策准则或推断出更有针对性、系统性的方法训练恢复行走。我们提出这个理论框架直接和挑战研究超越单一治疗干预模型的模型,进入一个更复杂的但有前途的范式步行恢复研究和治疗。
确认
本文部分由以下资助:VA职业发展奖(第一阶段,m·g·鲍登):B7177, VA职业发展奖(第二阶段,c . m . Gregory): B6341-W, K12 HD055929国立Health-National医疗和康复研究中心(研究所)和国家神经疾病和中风研究所。本文工作的结果支持资源和设施的使用在拉尔夫·h·约翰逊VA医学中心的查尔斯顿,SC和NF / SG退伍军人卫生系统在盖恩斯维尔,佛罗里达州。内容不代表的观点退伍军人事务部的统计,美国国立卫生研究院、美国政府。