研究背景脑性瘫痪是一种终身性疾病,是导致儿童肢体残疾的最常见原因,给家庭和社会带来沉重的负担,脑性瘫痪的患病率约为2‰-4‰。上肢功能障碍在脑性瘫痪患儿中很常见,尤其是在偏瘫患儿中,痉挛型偏瘫是常见脑性瘫痪类型之一,占所有脑性瘫痪类型的36%,痉挛型偏瘫患儿一般具有良好的步行能力,通常有能力与同龄人一起在常规的学校就读,然而,手功能障碍的存在却严重影响了患儿的日常活动、生活方式、社会交往、教育、娱乐,以及以后职业的选择等。通常情况下,偏瘫患儿上肢的痉挛、感觉障碍和肌力下降等障碍较下肢明显,并经常出现肌肉无力、僵硬,从而引起不平衡。这种不平衡会导致运动缓慢、效率低下和限制主动运动,并且抑制了日常生活活动中患手的使用和上肢运动功能的获得和发育。偏瘫患儿主要的后遗症为单侧上肢功能障碍,在日常活动中通常使用健侧上肢,导致患侧上肢的发育性不用(developmental disuse)以及忽略(disregard),更加重了患肢的功能障碍,从而严重影响患肢运动机能的发育。发育忽略还可能导致神经回路(neuronal circuitry)发育的进一步受损。目前,对偏瘫患儿进行上肢功能康复治疗主要使用如下技术：作业治疗(occupational therapy, OT)、神经发育治疗、引导式教育、限制-诱导运动治疗(constraint-induced movement therapy, CIMT)、双手臂强化训练法(hand-arm bimanual intensive training)、电刺激(electrical stimulation, ES)、支具与石膏、坐姿椅和姿势设定(seating and positioning)、A型肉毒毒素(botulinum toxin A)、苯酚、巴氯芬泵和手术等。CIMT治疗的主要原则为在一定时间内限制健手和强化训练患手。虽然,部分研究显示CIMT在提高肌肉力量、改善肌张力和感觉方面疗效不大,然而,近期所有研究都报道CIMT治疗偏瘫患儿有正面的疗效。因此,CIMT治疗最近又重新获得了大家的关注,对于偏瘫患儿,似乎有希望成为一种非常有潜力的干预手段。然而,限制类型、限制持续时间、干预时间、训练强度和评测手段的差异削弱了CIMT应用的证据,并且难于得出关于治疗功效与剂量方面的结论。此外,Sakzewski等的系统综述和荟萃分析(systematic review and meta-analysis)发现似乎没有哪种治疗方法能够更胜一筹。总的来说,CIMT在儿童中的应用前景广阔,但证据还仍然不够。另外,有兴趣的是根据相关研究和我们的临床实践,对患肢进行电刺激能够在短期内提高肌力和降低肌张力,并且电刺激通常配合其它治疗技术一起应用。Kamper等报道在8例脑性瘫痪患儿中应用电刺激,可提高腕伸肌力量和减少腕屈肌的协同激活(co-activation),从而改善腕关节背伸功能。这些观察提示CIMT结合电刺激可能在提高功能方面更有效,然而,目前还没有随机对照研究的文献报道CIMT结合电刺激治疗偏瘫型脑性瘫痪患儿；作业治疗也经常应用于临床实践,然而其疗效仍然缺乏有力的证据支持。同时,为了更好地评价研究效果和理解这些技术对患儿日常生活的影响,除使用身体结构与功能(body structure and function)相关的测试方法(如肌力、肌张力和关节活动度等)外,还应使用能体现患儿活动与参与性表现能力(activity and participation)的更高信度和效度的评价方法,如测试患儿的上肢功能、双手功能、社会生活能力和生活质量等,以及结合客观的测试手段,如表面肌电图(surface electromyography, sEMG)、功能性磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)和骨密度检测等。因此,本研究目的为：(1)从患侧手的结构与功能、双手协作表现、社会生活能力和家长感知情况变化三个维度比较CIMT、CIMT结合电刺激、作业治疗三种技术治疗偏瘫型脑性瘫痪患儿上肢功能障碍的临床效能；(2)通过sEMG监测和分析偏瘫型脑性瘫痪患儿接受CIMT、CIMT结合电刺激、作业治疗三种技术治疗前后的上肢肌肉收缩时的募集和肌群协调功能状况,以及探讨其相关机制。方法1、研究设计本研究为单盲的临床随机对照研究,家长签署知情同意书后,将所有偏瘫型脑性瘫痪患儿随机分为3组：①限制-诱导运动治疗组(CIMT组,25例)；②CIMT结合电刺激组(CIMT-ES组,24例)；③作业治疗组(OT组,26例)。为了尽量减少已知变量的不均衡分布,本研究采用Minimize分层随机软件将受试者进行随机分组。分层包括：年龄(≤4岁,>4岁)和患侧手功能的整体评价量表得分(≤5分,>5分)。2、研究对象2.1入选标准(1)符合中华医学会儿科学分会小儿神经学组制订的偏瘫型脑性瘫痪的诊断和分类标准；(2)年龄2岁-14岁；(3)从完全屈曲位,患手腕关节背伸≥20°,掌指关节伸展≥10°；(4)患手与健手功能的整体评价量表得分之间的差异为20%-80%之间；(5)患儿家长能够签署研究同意书和配合研究。2.2除外标准(1)患有与脑性瘫痪不相关的其它疾病；(2)影响患手功能性使用的固定挛缩或畸形；(3)未控制的癫痫发作；(4)在最近6个月接受过肉毒毒素注射,或在研究期间内准备接受A型肉毒毒素注射；(5)患侧上肢接受过骨科手术；(6)影响康复干预和评定的视觉和平衡障碍；(7)在最近6个月接受过CIMT;(8)之前接受过巴氯芬(baclofen),丹曲林(dantrium)和安坦(artane)等治疗。2.3入选对象2009年1月—2011年3月筛查偏瘫型脑性瘫痪患儿164例,其中75例患儿符合入选标准进入研究程序,在进入研究程序后又有7例患儿因没有按计划进行干预或随访,从而中途退出,最终进行资料分析的为68例患儿(男25例,女43例),基线资料中68例患儿的年龄为24-149个月(均数±标准差：55个月±33)。3、结局测评在基线评估时记录每个患儿的性别、年龄、左／右侧别、患手与健手功能的整体评价量表得分的差异、粗大运动功能分级系统(Gross Motor Functional Classification System,GMFCS)的水平。根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐的国际功能、残疾和健康分类(International Classification of Functioning,Disability and Health, ICF),本研究从患侧手的结构与功能、双手协作表现、社会生活能力与家长感知情况变化三个维度对治疗结局进行测评,以及采用表面肌电图(sEMG)客观监测和分析偏瘫患儿治疗前后的肌肉募集和肌群协调功能状况。评估人不清楚患儿的具体分组和治疗情况。患儿入选后分别在治疗前,治疗后2周、3个月和6个月时进行以下测评和分析：腕关节充分屈曲位作为0度位时背伸的主动关节活动度(active range of movement,AROM)、改良Ashworth量表(modified Ashworth Scale,MAS)、血压计测试法的抓握力量、九柱孔测试(nine-hole peg test)、上肢功能测试(upper extremity functional test,UEFT)、Peabody运动发育量表(Peabody motor developmental scale, PDMS)的抓握和视觉-运动整合分测试、整体评价量表(globe rating scale, GRS)、中国婴幼儿-初中生社会生活能力量表、sEMG。不良反应也在治疗时和随访中进行评估。4、限制-诱导运动治疗在基线评估后,患儿在医院接受2周的改良CIMT,采用手部支具限制住偏瘫患儿的健手,手部支具限制的范围从肘关节下缘到手指尖,患儿可以使用该侧的健手支撑或防止跌倒。CIMT每天1次,每次3小时,每周5次,连续2周；该干预在广州市妇女儿童医疗中心(广州市儿童医院)神经康复科进行,每组2-4名患儿。在这个3小时的CIMT期间,仅限于指定活动(如上厕所)卸下手部支具,并且每天不超过30分钟。在每天医院治疗结束后,患儿回家进行家庭康复训练计划以进一步实践患手1小时(健手配戴限制性手部支具)。在医院进行2周干预后,家庭康复训练计划延长至每天2小时,连续6个月,家长定期填写活动日志表以监测训练。5、电刺激治疗对偏瘫患儿患侧手的桡侧腕伸肌和指伸肌进行电刺激,每天1次,每次20min,每周5次,连续2周。治疗参数为：频率50Hz,,每秒30个脉冲(脉宽0.3ms),电流强度0-100mA,通/断电时间比为1：1,通电时间为12s(波升和波降为1s),断电时间为12s,缓慢调节电流输出强度,避免引起患儿不适,电流强度以引起患儿肌肉明显收缩为限。6、作业治疗在基线评估后,偏瘫患儿在医院接受2周的OT,每天1次,每次3小时,每周5次,连续2周；与此同时,治疗师教会家长能够正确实施家庭OT计划,2周后由家长在家治疗。在每天医院治疗结束后,患儿回家进行1小时的家庭作业治疗计划以进一步实践。在医院进行2周干预后,家庭OT计划延长至每天2小时,连续6个月,家长定期填写活动日志表以监测训练。7、统计学分析以Microsoft Excel建立数据库,用SPSS16.0统计软件包进行统计学分析；采用Kruskal-Wallis H检验、One-Way AVONA比较三组患儿的一般资料和基线数据的差异；采用重复测量方差分析比较每组患儿治疗后2周、3个月和6个月的结果与治疗前的差异,经Mauchly球形检验,若P<0.05,则采用Greenhouse-Geisser ε校正；采用协方差分析比较三组患儿治疗后2周、3个月和6个月的结果之间的差异(协变量为基线数据),方差分析后的两两组间比较采用Bonferroni法；sEMG信号与手功能的相关性比较采用Pearson相关分析；双侧检验,设定P<0.05为差异有统计学意义。结果1、一般资料和基线数据三组患儿的年龄、性别、左／右侧别、GMFCS水平比较,经Kruskal-WallisH检验,差异均无统计学意义(P>0.05)；三组患儿基线期患手功能GRS得分、AROM、MAS得分、抓握力量、九柱孔测试所用时间、上肢功能测试得分、PDMS抓握分测试得分、PDMS视觉-运动整合分测试得分、社会生活能力量表得分比较,经One-Way AVONA测试,差异均无统计学意义(P>0.05)。三组患儿基线期使用患侧手最大用力抓握时患手腕伸屈肌的积分肌电值(integrated electromyography, iEMG)之间比较,经One-Way AVONA测试,差异有统计学意义(P<0.05)；基线期的其它sEMG参数的数据,如双手腕伸屈肌的均方根值(root mean square, RMS).协同收缩率等,三组之间进行比较,经One-Way AVONA测试,差异均无统计学意义(P>0.05)。2、患侧手的结构与功能改善三组患儿的患手的AROM、手-指协调性与手部灵巧性(九柱孔测试所用时间)、上肢整体功能(上肢功能测试得分)治疗后2周有明显的改善,效果维持至治疗后6个月；患儿的患手抓握力量,OT组治疗后3个月、6个月,以及CIMT组、CIMT-ES组治疗后各时间点,分别与治疗前比较,均有明显提高；患儿的腕部肌张力(MAS得分),CIMT组在治疗后3个月、6个月,以及CIMT-ES组、OT组在治疗后各时间点,分别与治疗前比较,有明显降低；经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)三组患儿的AROM改变率在治疗后各时间点比较,经协方差分析,差异均无统计学意义(P>0.05)。治疗后2周比较,CIMT-ES组的腕部肌张力(MAS得分)的改善较CIMT组显著,治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组患儿的抓握力量提高率好于OT组,经协方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。三组患儿的手-指协调性和手部灵巧性(九柱孔测试所用时间)的改善率在治疗后2周比较,CIMT-ES组好于OT组,在治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组、CIMT组均好于OT组,经协方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。三组患儿的患侧上肢整体功能(上肢功能测试得分)的提高率在治疗后2周比较,CIMT-ES组好于CIMT组、OT组,在治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组、CIMT组均好于OT组,经协方差分析,差异有统计学意义(P<0.05)。3、双手协作表现的变化三组患儿的PDMS抓握项得分在治疗后各时间点均显著高于治疗前,经重复测量方差分析,差异有统计学意义(P<0.05)。PDMS视觉-运动整合项得分,CIMT组、CIMT-ES组在治疗后各时间点,OT组在治疗后3个月、6个月,均高于治疗前,经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。PDMS抓握测试得分的提高率在治疗后各时间点进行比较,经协方差分析,三组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)。PDMS视觉-运动整合测试得分的提高率在治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组好于OT组,经协方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。4、社会生活能力与家长感知情况的改变患儿的家长感知情况的改变(整体评价量表得分),CIMT组、CIMT-ES组在治疗后各时间点高于治疗前,OT组在治疗后3个月、6个月也高于治疗前,经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。患儿的社会生活能力得分,CIMT组、CIMT-ES组在治疗后3个月、6个月,以及OT组在治疗后6个月,分别与治疗前比较,经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)患儿的家长感知情况的改变(整体评价量表得分)的提高率在治疗后2周、3个月、6个月比较,CIMT组.CIMT-ES组均高于OT组,经协方差分析,差异有统计学意义(P<0.05)。三组患儿的社会生活能力得分提高率在治疗后各时间点比较,经协方差分析,差异均无统计学意义(P>0.05)5、表面肌电信号数据的改变使用患侧手最大用力抓握时,三组患儿双手腕伸屈肌的均方根值(RMS)患手腕伸屈肌的积分肌电值GEMG)、协同收缩率治疗后各时间点与治疗前比较,以及健手腕伸屈肌iEMG治疗后6个月与治疗前比较,经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。双手腕屈肌、健手腕伸肌的RMS改变率在治疗后各时间点比较,经协方差分析,三组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)；患手腕伸肌RMS的改变率在治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组高于OT组,经协方差分析,差异有统计学意义(P<0.05)。双手腕屈肌、健手腕伸肌的iEMG改变率在治疗后各时间点比较,经协方差分析,三组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)；患手腕伸肌iEMG.协同收缩率的改变率在治疗后3个月、6个月比较,CIMT-ES组高于CIMT组、OT组,经协方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)。使用健侧手最大用力抓握时,三组患儿患手腕伸屈肌和健手腕伸肌RMS治疗后6个月与治疗前比较,经重复测量方差分析,差异均有统计学意义(P<0.05)；三组患儿患手腕屈肌和健手腕伸屈肌iEMG.协同收缩率治疗后各时间点与治疗前比较,经重复测量方差分析,差异均无统计学意义(P>0.05)；CIMT-ES组的患手腕伸肌iEMG治疗后6个月与治疗前比较,经重复测量方差分析,差异有统计学意义(P<0.05)。协同收缩率、双手腕伸屈肌的RMS和iEMG的改变率在治疗后2周、3个月、6个月比较,经协方差分析,三组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)6、表面肌电信号与患手功能改变的相关性三组患儿使用患侧手最大用力抓握时,经Pearson相关性分析,治疗后6个月的患手抓握肌力改善与患侧腕伸肌iEMG的提高呈正相关(P<0.05),患手上肢功能测试得分的改善分别与患侧腕伸肌、腕屈肌iEMG的提高均呈正相关(P<0.05)结论1、限制-诱导运动治疗结合电刺激、限制-诱导运动治疗、作业治疗这三种技术均可改善偏瘫型脑性瘫痪患儿的患手功能、双手运动表现、社会生活能力、家长感知情况,提高患手肌肉收缩时的募集能力、协调功能,以及双手的分离运动控制能力,并且提示患手腕部肌群肌肉收缩能力的提高可直接改善患侧上肢的整体功能。2、限制-诱导运动治疗结合电刺激在改善偏瘫型脑性瘫痪患儿的患手功能、视觉-运动整合能力,以及提高患手肌肉收缩时的募集能力、协调功能和双手的分离运动控制能力等方面与单纯限制-诱导运动治疗、作业治疗相比,表现出更好好的临床效能；并且限制-诱导运动治疗的应用也明显较作业治疗更利于患儿的手功能恢复和家长的认同。3、电刺激可更好地募集脑性瘫痪患儿腕伸肌已萎缩的Ⅱ型肌纤维,动员更多的运动单位数量、增加其总的放电量和改善兴奋节律的同步化,以及加强腕关节的协调功能等,可能是限制-诱导运动治疗结合电刺激能够更好地改善患儿手功能的外周机制。