基于互动游戏的手部训练对脑卒中患者手部灵巧性与功能恢复的影响

第一章 引言 中风是全球范围内导致残疾的第三大主要原因，这是由于缺血性或出血性病变后的脑组织损伤所致。幸存者在执行基本日常生活活动（BADLs）和工具性日常生活活动（IADLs）方面存在问题，且对其功能结果的感知下降。（Bernal-Jiménez等人，2024年）手指精细运动控制受损在中风后很常见，降低了抓握和操作物体的能力，并对日常活动和功能结果产生负面影响（pennati等人，2020年）。

多种专注于上肢运动康复的康复方法，如强制性运动疗法、任务导向训练、心理练习和镜像疗法，已在临床实践中广泛应用，尽管在一定程度上有效，但通常受到治疗师可用性、治疗强度和患者动机的限制（Mehrholz等人，2020年）。

中风后的手部康复是一个漫长的过程，动机对患者的预后至关重要。治疗结果不仅取决于物理治疗师的康复过程，还取决于患者对训练方案的动机。为了使康复更具吸引力，基于游戏的训练方案被纳入训练系统中。智能平板电脑已作为一种创新的康复工具出现，它结合了视觉反馈、游戏化和重复的任务导向练习，以促进运动学习。这些设备为家庭或临床治疗提供了灵活且引人入胜的环境，并允许实时监测进展（Laver等人，2020年）。平板电脑应用的互动性有助于刺激神经可塑性，尤其是与传统物理治疗相结合时。此外，技术增强的康复可能会提高中风幸存者的动机、依从性和最终的功能结果（Mirelman等人，2011年；Chen等人，2022年），并在近几十年来发展为上肢偏瘫康复的一种方法（Wu等人，2021年）。同时，基于智能平板电脑的手部练习通过输送电流刺激外周神经，诱导肌肉收缩，可能增强自主运动控制和皮质重组（Doucet等人，2012年）。

问题陈述：

基于互动游戏的手部训练对中风患者的手部灵巧性和功能结果是否有显著影响？

研究目的：

• 调查基于互动游戏的手部训练对增加慢性中风患者捏握力的有效性。
• 调查基于互动游戏的手部训练对改善慢性中风患者功能结果的有效性。

研究意义：

中风是全球范围内导致长期残疾的主要原因之一，每年影响数百万人（世界卫生组织[WHO]，2023年）。在中风幸存者中，约80%经历上肢功能障碍，其中手部尤其受影响（Langhorne, Bernhardt, & Kwakkel, 2011年）。上肢功能下降是常见的中风后损伤，限制日常生活活动（ADL），约30%需要协助，并对高达三分之二中风患者的手部功能结果产生负面影响（Olana等人，2025年）。

研究范围

本研究将限定于以下方面：

1. 四十名慢性缺血性中风患者，男女皆有
2. 年龄范围从45岁到65岁
3. 中风病程在六个月到两年之间。
4. 选定的患者将被随机分配到两个相等的组中。
5. 通过手握力计测量的捏握力
6. 根据改良Ashworth量表，痉挛程度范围为1+到2级。基本假设

假设如下：

1. 在研究期间，环境方面对所有患者相同。
2. 在测试程序和治疗中，心理生理因素对所有受试者相同。
3. 所有患者在评估和治疗中将发挥最大努力。
4. 研究样本将被精心选择以代表整个中风患者群体。
5. 所有受试者将遵循指示。

假设

• 基于智能平板电脑的训练对改善手部灵巧性无显著影响
• 基于智能平板电脑的训练对增加中风患者的捏握力无显著影响。
• 基于智能平板电脑的训练对改善中风患者的功能结果无显著影响。

第二章 文献综述

本章将回顾以下项目：

1. 中风
2. 手部功能和评估
3. 中风手部康复
4. 智能平板电脑手部训练应用

1. 中风：

   中风是大脑血流突然中断，导致神经功能丧失。它分为缺血性（由于阻塞）或出血性（由于出血），其中缺血性中风约占所有病例的85%（Feigin等人，2021年）。由此产生的神经损伤严重程度取决于脑病变的位置和范围。偏瘫（身体一侧无力）是最普遍的并发症之一，经常影响上肢，限制功能表现。因此，针对性的康复需求，尤其是在中风恢复的早期阶段，是紧迫的，并在当前临床指南中有充分记载（Bernhardt等人，2017年）。

   中风仍然是全球成人残疾的主要原因之一，影响全球约8000万人（Bill & Foundation，2024年），每年全球约有1500万人受影响，近三分之一经历长期残疾（世界卫生组织，2020年），伴有高比例的长期身体、认知和情感损伤。在中风幸存者中，上肢无力是最常见和持续的缺陷之一。（Langhorne等人，2011年）中风是全球范围内第二大死亡原因和第三大长期残疾原因，有3300万中风幸存者。大多数半球中风患者使用受影响的上肢受限。在中风发病后的最初几天，这涉及约80%的患者，而上肢能力缺陷在中风后6个月在30%到66%的偏瘫中风患者中持续存在。中风一年后，上肢缺陷伴随更高水平的焦虑和降低的自我报告幸福感。因此，改善上肢能力是中风康复的主要治疗目标。（Veerbeek等人，2017年）中风对运动功能的影响，尤其是上肢，影响个体执行日常生活活动（ADLs）的能力，如进食、穿衣和梳洗，对独立性产生负面影响。这种损伤源于对皮质脊髓束的损害，这对自主运动控制至关重要（Cramer，2008年）。恢复通常不完全，只有一小部分患者在没有针对性康复的情况下恢复上肢的完整功能。因此，通过基于证据的干预措施增强运动恢复仍然是中风护理的优先事项。神经可塑性（大脑通过形成新的神经连接进行自我重组的能力）是中风后恢复的基础。增强神经可塑性的干预措施，如任务特异性训练、运动学习和刺激技术，已变得突出。这些干预措施必须密集、重复且功能相关，以最大化结果（Kleim & Jones，2008年）。智能平板电脑和基于智能平板电脑的手部练习等技术已成为促进这种恢复的有前途的工具，尤其是在对传统方法已进入平台期的慢性中风患者中。

2. 手部功能和评估：

   中风后常见的上肢（UE）损伤包括轻瘫、分离运动丧失、异常肌肉张力和/或体感变化。这些损伤是对初级运动皮层、初级体感皮层、次级感觉运动皮层区域、皮层下结构和/或皮质脊髓束直接损害的结果。评估确定每种损伤的存在和严重程度，以及损伤如何导致运动和功能丧失（Lang等人，2013年）。

   中风后最常见的运动损伤是轻瘫。轻瘫是自主激活运动单位能力下降，由皮质脊髓系统（初级运动皮层、非主要皮层运动区域和皮质脊髓束）损伤引起。临床上，轻瘫表现为无力，导致与神经完整个体相比，运动更慢、更不准确、效率更低。中风会导致身体一侧的轻瘫，与脑病变对侧（Lang等人，2013年）。

   手部结构旨在能够执行日常生活的主要动作。手部的功能限制，正是由于其扮演的角色，构成了许多神经和骨科病理中的最大残疾。临床上有多种现成的措施可用于评估中风后上肢功能。动作研究手臂测试（ARAT）、盒子和积木测试（BB）、Chedoke手臂和手部活动量表（CAHAI）、Jebsene Taylor手功能测试（JTT）、九孔钉测试和Wolf运动功能测试（WMF）：Fugl-Meyer评估（FMA）-上肢部分、ABILHAND、顺序职业灵巧性评估（SODA）、Sollerman手功能测试、握力能力测试（GAT）、Purdue钉板测试和Crawford小零件灵巧性测试（Fabbri等人，2021年）。FMA-UL在神经康复研究中广泛使用，被用作我们当前研究的主要测量之一，以评估上肢的运动损伤和恢复。FMA-UL（最大值：66）应用0到2的三点顺序量表评估上肢功能，其中“0”代表“不能执行”，“1”代表“部分执行”，“2”代表“完全执行”。一项研究表明，FMA-UL ≤ 34表示严重到中度运动损伤，FMA-UL ≥ 35表示中度到轻度。为了评估手部功能恢复并进一步研究治疗效果，还使用了FMA的手腕和手部评分（FMA-WH，最大值：24）（Woytowicz等人，2017年）。

   手部功能是上肢活动能力的关键组成部分，对精细运动任务至关重要。它包括抓握、操作物体和协调手指运动——所有这些在中风后通常受损。手部灵巧性的丧失通常导致依赖性和心理困扰（Kwakkel等人，2015年）。因此，恢复手部功能是中风后康复的核心目标，因为它直接与功能独立性和社区再融入相关。

   在中风后个体中，受损的手部功能通常表现为捏握力下降、协调性差和异常肌肉张力，如痉挛或弛缓。这些损伤直接阻碍基本和工具性日常生活活动（ADLs和IADLs），影响恢复的身体和心理社会方面。手部功能的恢复是成功再融入日常生活的预测因素，因此被认为是康复进展的关键指标（Lang等人，2006年）。

   先进技术使得手部性能的评估更准确和定量。肌电图（EMG）、运动传感器和力测量工具现已整合到康复环境中，以补充ARAT或FMA-UE等传统量表。这些仪器允许客观监测肌肉激活模式和运动范围，有助于定制治疗计划和测量细微改善（Subramanian等人，2010年）。这种数据驱动的方法增强了临床决策，并支持对智能平板电脑和电刺激疗法等新型干预措施的研究。

3. 中风手部康复：

   中风康复是一个动态和以患者为中心的过程，旨在通过重复、任务特异性和目标导向的训练恢复功能。传统的手部康复包括一系列技术，如被动和主动活动、镜像疗法、任务导向练习和强制性运动疗法（Wolf等人，2006年）。这些干预措施促进运动再学习和皮质重组，尤其是在早期启动并以足够强度实施时。

   此外，使用传统治疗工具难以训练运动速度和反应时间，几乎不可能客观量化性能以进行精确和客观的评估以及监测改善（Rand等人，2015年）。

   为了克服这些挑战，研究人员和临床医生越来越多地整合技术辅助方法。新兴证据支持将智能平板设备、虚拟现实和电刺激与传统治疗结合以改善结果（Veerbeek等人，2014年）。这些多模式方法允许更高的重复率、实时反馈和个体化训练，所有这些对驱动神经可塑性和改善中风后手部功能使用至关重要。

   有效的手部康复需要早期干预、持续强度和基于患者能力的个性化。研究支持任务特异性和重复训练导致皮质重组和改善运动性能的观点（Winstein等人，2016年）。

   此外，将辅助技术、镜像疗法和虚拟现实整合到职业治疗中，使治疗师能够提供分级、引人入胜和适应性强的治疗课程（Laver等人，2017年）。例如，右侧偏瘫患者可能被训练使用受影响的手抓握杯子并将其送到嘴边，通过分级伸手和抓握任务，辅以视觉和语言提示。这种任务特异性练习不仅改善上肢灵巧性，还培养自理中的信心和自主性。职业治疗作为运动恢复和现实生活功能之间的关键纽带，确保力量和协调性的增益转化为有意义的日常任务（Santisteban等人，2016年）。

   此外，整合多模式康复方法——结合认知、感觉和运动成分——已被证明能改善结果。例如，镜像疗法和心理意象与物理训练配对时，激活涉及运动规划和执行的类似脑区域（Michielsen等人，2011年）。同样，将物理治疗与基于智能平板电脑的手部练习或智能平板设备配对可以产生协同效应，通过同时刺激肌肉和涉及运动的脑区域来增强运动再学习。

4. 智能平板电脑手部训练应用：

   基于平板电脑的手部训练应用代表了中风康复的技术进步，提供了结构化、重复和高强度的训练，这是神经可塑性的基本组成部分。外骨骼手套和手部智能平板等设备帮助患者执行受控的手部运动，即使在缺乏自主肌肉力量的情况下（Mehrholz等人，2018年）。这些智能平板可以根据患者的功能水平进行调整，提供被动和主动辅助运动以促进恢复。

   临床试验表明，智能平板电脑手部训练应用可以显著改善手部功能，尤其是作为传统治疗的辅助时。例如，Lo等人（2010年）的研究发现，接受基于平板电脑的手部训练应用的患者比仅接受传统康复的患者在上肢功能方面有更大改善。此外，智能平板设备通过互动任务和实时性能反馈增强患者参与度，这可能增加治疗方案的动机和依从性。

   智能平板电脑手部训练应用的最新发展也强调通过游戏化和生物反馈提高患者参与度的重要性。跟踪性能并提供视觉或听觉反馈的互动系统与增加动机和更好的康复计划依从性相关（Cameirão等人，2012年）。用户用手指在屏幕上滑动、点击或捏合以执行类似游戏的活动，这比操作鼠标或使用计算机键盘更自然（Rand等人，2015年）。

   第三章 受试者、材料和方法 本研究旨在确定智能平板电脑手部训练应用对中风患者手部功能和功能结果的影响。本研究将在专门从事神经康复的私人诊所进行。

   研究设计：随机对照试验。

   A. 受试者选择：

   四十名慢性缺血性中风患者，男女皆有，将被纳入本研究。患者将根据神经科医生的仔细临床评估和脑磁共振成像（MRI）被诊断为中风患者。患者将从专门从事神经康复的私人诊所招募。在同意参与研究后，所有受试者将在收到关于研究目的、程序、可能益处、隐私和数据使用以及他们随时退出研究的权利的完整信息后签署知情同意书附录（1）。符合中风诊断标准的患者将被随机分配到两个相等的组（研究组和对照组）。

   • 研究组（GA）：该组将接受20分钟的智能平板手部训练应用，外加30分钟的传统物理治疗方案，形式为延长拉伸、主动上肢练习、平衡、步态训练和手部功能。手部功能训练包括以下活动：翻牌、转移立方体、抓握橡胶球、捡硬币。课程将每周进行三次，持续六周（18次课程），每次课程总时长50到60分钟。

   • 对照组（GB）：

   该组将接受相同的传统物理治疗方案，形式为延长拉伸、主动上肢练习、平衡、步态训练和手部功能。手部功能训练包括以下活动：翻牌、转移立方体、抓握橡胶球、捡硬币。课程将每周进行三次，持续六周（18次课程），每次课程总时长50到60分钟。

   样本量：

   总样本量为40名受试者（每组20名）。样本量使用G*Power软件计算。

   纳入标准：

1. 四十名慢性缺血性中风患者，男女皆有。
2. 年龄范围从45岁到65岁。
3. 中风病程在六个月到两年之间。
4. 根据改良Ashworth量表，上肢痉挛等级为1+到2级。
5. MMSE评分 > 24，以确保足够的认知功能遵循指示。
6. 患者至少有20°的手腕屈曲/伸展和至少10°的手指屈曲和伸展（患侧肢体）。
7. Brunnstrom阶段 ≥ 4的患者被纳入。
8. 医学稳定的患者。

排除标准：

1. 其他神经系统疾病（例如：多发性硬化症、帕金森病等）。
2. 视觉、听觉和认知缺陷。
3. 有心理或严重认知障碍的患者。
4. 有肌肉骨骼问题（畸形或挛缩）的患者。
5. 医学不稳定和不合作的患者。

研究结果测量：

1. 通过手握力计测量的力量和捏握力。
2. 通过Purdue钉板测试测量的手部灵巧性。
3. Wolf运动功能测试
4. Fugl-Meyer评估（FMA）

B. 仪器：

用于评估： -

1. Fugl-Meyer评估（FMA）-上肢部分的手部物理性能部分。手部部分总分=14。FMA-UL应用0到2的三点顺序量表评估上肢功能，其中“0”代表“不能执行”，“1”代表“部分执行”，“2”代表“完全执行”。（Woytowicz等人，2017年）。

2. 通过手握力计测量的捏握力。最大捏握力易于测量，常用于临床实践以量化中风后的无力和恢复（图2）。最大捏握力测量的可靠性已在无症状和有症状受试者中得到证明。研究还表明，最大捏握力测量在偏瘫受试者中是可靠的（Ekstrand等人，2016年）。

3. Purdue钉板测试：Purdue钉板测试（PPT）是一种可靠且广泛使用的评估工具，用于评估精细运动灵巧性和双手协调性，使其在中风康复中高度相关。它由一个板组成，上有孔，患者将金属钉插入其中。它还配有垫圈和套环，放在钉上（图4）。该测试测量手部和手指灵巧性的运动、协调性和速度。在测试程序中，首先要求患者使用非受影响的手正确插入尽可能多的钉到孔中。然后，对受影响的手重复相同程序。在最后阶段，患者有60秒时间使用双手放置钉、垫圈和套环（Eroğlu等人，2020年）。

5. Wolf运动功能测试（WMFT）：

• 该测试用于通过定时和功能性任务定量评估中风个体的上肢运动能力。它包括15个任务，分为功能性活动和基于力量的评估。
• 任务根据性能时间（以秒计）和功能能力（使用6点顺序量表）评分。
• 该测试在评估中风后上肢运动功能恢复方面显示出高可靠性和有效性。

用于治疗： - 1- 基于平板电脑的手部功能训练应用

智能平板应用将包括互动任务，如描摹形状、点击序列、拖放拼图和定时运动任务，旨在刺激精细手部运动。课程将受到监督，并根据患者表现进行进展。应用将提供视觉和听觉反馈以增强用户参与度。

平板应用描述：

1. Dexteria Dexteria旨在改善精细运动技能和手部书写准备能力，适用于儿童和成人。它广泛用于儿科职业治疗，但也可以使从手部损伤或神经系统疾病中恢复的成人受益。

   Dexteria提供一套治疗性手部练习，利用平板电脑和智能手机的多点触控界面。这些练习有助于建立手指和手部的力量、控制和协调性。

   主要特点：

   手指点击练习：改善单个手指分离和运动控制。捏合练习：通过协调的捏合运动增强手指和手部肌肉。

   描摹字母和形状：增强书写技能和视觉-运动整合。

   程序：

   1. 基于平板电脑的手部功能训练应用与智能平板练习：

      研究组患者将接受20分钟的智能平板主动手部治疗。

   2. 选定的物理治疗方案：

   研究组和对照组患者将接受30分钟的传统物理治疗方案。该方案包括为每位患者专门组织的神经发育促进技术、运动范围练习、强化练习（Gurbuz, Nigar等人，2016年）。

   它包括以下功能性任务（伸手、抓握、举起和放置物体）。

   每个任务执行5次重复。这些任务在参与者坐着时进行，物体放置在适当高度的桌子上，前提是参与者有足够的受影响上肢运动来尝试这些功能性任务。对于那些没有足够受影响上肢运动来练习此类任务的参与者，治疗师将通过手动接触引导肢体来协助参与者。练习任务的难度水平将逐渐增加，目标设定在略高于患者能力水平。

   难度水平通过增加参与者与物体之间的距离和减少物体的形状来进展。休息间隔根据需要给予，每次治疗课程总计5分钟（Khandare等人，2013年）。

   课程将每周进行三次，持续六周（18次课程）。

   统计程序：

   收集的数据将使用以下方法进行统计分析：

   • 描述性统计（均值和标准差）。

   • 将使用Shapiro-Wilk检验分析数据正态性。

   • 推断统计；将使用未配对t检验比较两组受试者的特征。
   • 将使用重复测量MANOVA比较组内和组间所有因变量。
   • 统计分析将使用SPSS for Windows，版本20（SPSS, Inc., Chicago, IL）进行。统计显著性将设定在（p < 0.05）。