基于计算机反馈的Pro-kin训练系统对脑卒中后抑郁患者脑网络及脑内递质的影响

王 玥 薄 琳 王乾贝 孙阳艺

北京协和医院，北京 100730

脑卒中是由于各种诱因引发的颅内动脉血管狭窄、堵塞或破裂等从而导致的颅内血液循环障碍［1］。脑卒中患者的发病率、致残率、复发率、病死率均较高，是神经系统的常见疾病，严重威胁患者的生命健康安全［2］，且脑卒中的病程长、预后差、难以治愈且治疗费用相对较高，给患者家庭带来严重的经济压力和精神压力［3］。随着医学技术的不断发展，显著提高脑卒中患者的存活率，但患者的致残率并未得到有效改善，临床研究表明，50%～70%的脑卒中存活患者遗留多种功能障碍［4］。脑卒中后抑郁（post-stroke depression，PSD）是常见的脑卒中并发症，是一系列躯体症状、精神症状和复杂的情感障碍性疾病，发病率高达30%［5］。PSD 在临床上主要表现为意志活动减少、悲伤、失望、思维障碍、睡眠障碍等症状，甚至出现厌世、自杀等情绪或行为［6］。导致PSD发生的危险因素包括卒中后认知功能障碍、病残、脑卒中严重程度等［7］。目前临床上治疗PSD 的方法主要包括心理疗法、物理治疗、药物治疗等［8］，但仍未取得较理想的效果。Pro-kin训练系统是基于计算机反馈的可对脑卒中偏瘫患者的各种功能障碍进行评估，并提供专业的训练方法，是目前最先进的治疗方法，在临床上已取得较好的疗效［9］。脑网络及脑内递质是评价PSD患者治疗效果的重要指标，因此，本探究探讨基于计算机反馈的Pro-kin 训练系统对PSD 患者脑网络及脑内递质的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料纳入2018-06—2020-06 北京协和医院神经内科收治的112 例PSD 患者，观察组和对照组各56 例。对照组采用常规康复训练方法，观察组在常规康复训练的基础上使用Pro-kin 训练系统进行康复治疗。本研究经院医学伦理委员会批准。

1.2 纳入与排除标准纳入标准：（1）所有患者经计算机断层摄影或磁共振成像检查，符合各类脑血管病分类方案（第4 届全国脑血管病学术会议制定）中脑卒中的诊断标准［10］；（2）符合《CCMD-3 中国精神障碍分类与诊断标准》中抑郁症的诊断标准［11］，并伴情绪低落、食欲下降等症状；（3）既往发作未遗留神经功能障碍或初次发病；（4）年龄<70 岁；（5）血压稳定；（6）能够完成初次Pro-kin 平衡评估；（7）所有患者及家属签署知情同意书。

排除标准：（1）心、肺、肝、肾等重要脏器功能减退或衰竭者；（2）继发性脑出血、外伤后出血患者；(3)重度脑水肿或昏迷，病情恶化出现新的梗死或出血者；(4)脑外伤、脑肿瘤等引起的脑损伤患者；（5）脑出血手术及溶栓治疗者；（6）并发恶性肿瘤者；（7）年龄＞70岁者。

1.3 方法

1.3.1 收集一般资料：通过电子病历收集患者的一般临床资料。患者入院后详细记录其年龄、性别、病程，通过CT 或MRI 检查患者的脑卒中类型（脑梗死或脑出血）及卒中侧别（左侧或右侧）。如表1所示，2组患者的年龄、性别、病程、脑卒中类型及卒中侧别等基本资料差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

表1 2组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information of patients in the two groups

1.3.2 康复训练方法：对照组和观察组均进行综合康复训练，所采用的技术包括Brunnstrom、神经肌肉本体促进技术（Proprioceptive neuromuscular facilitation，PNF）、Rood 疗法、生物反馈、Bobath 疗法、功能性电刺激等。

对照组采用综合康复训练+常规平衡训练：通过平行杠、平衡板分别进行静态站立平衡训练、双下肢重心转移训练及重心转移功能训练。观察组在对照组训练的基础上采用Pro-kin 平衡训练仪（意大利Tecnobody公司）进行平衡功能训练。患者采取国际标准站位，在S1～S8 区进行平衡功能测试并记录测试表现，标注受限区域，进行Pro-kin 本体感觉评估。根据评估结果制定合理的训练方案，训练内容包括：①坐、站立位下的静态平衡训练；②站立位下的动态平衡训练；③游戏训练。训练过程观察患者的测试情况，通过调节时间、速度等改变难易程度，调整训练方案。

1.3.3 观察指标：①临床疗效评价：采用汉密尔顿抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD）对患者治疗前后的抑郁状态进行评价，根据HAMD 评分评价治疗效果。治愈：HAMD 评分减少≥75%，或HAMD评分＜8 分；显效：HAMD 评分减少50%～＜75%；有效：HAMD 评分减少30%～＜50%；无效：HAMD 评分减少＜30%。②神经功能及认知功能评价：分别采用美国国立卫生研究院卒中量表（National Institute of Health stroke scale，NIHSS）及简易智力状态检查量表（mini-mental state examination，MMSE）对患者治疗前后神经状态及认知功能进行评价，两种量表评分方式均为分值越高，提示认知功能越好。③脑内神经递质水平的检测：采用脑涨落图仪（上海悦心同舸医疗器械有限公司）测量患者治疗前后的脑内神经递质γ-氨基丁酸、谷氨酸、5-羟色 胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、乙 酰 胆 碱（acetylcholine，ACh）、去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）水平，分析其变化情况。

1.4 统计学方法数据分析采用统计学软件SPSS 19.0，作图工具采用GraphPad Prism 5.0。计数资料采用百分率（%）表示，组间对比采用卡方检验；计量资料采用均数±标准差（±s）表示，组间对比采用独立t检验。使用ORACDLE 10g工具进行脑网络及脑内递质的随机行走模型评价。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组临床疗效比较观察组患者总有效率（92.86%）明显高于对照组（75.00%），差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 2组临床疗效比较 ［n（%）］Table 2 Comparison of clinical efficacy of two groups ［n（%）］

2.2 2 组患者神经功能及认知功能比较如表3 所示，2 组患者治疗前NIHSS 评分、MMSE 评分差异均无统计学意义（P＞0.05），2 组患者治疗后NIHSS 评分明显降低，MMSE 评分明显增加，差异均有统计学意义（P＜0.05），观察组治疗后NIHSS 评分明显低于对照组，MMSE 评分明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表3 2组神经功能及认知功能比较 （分，±s）Table 3 Comparison of neurological and cognitive functions between the two groups （scores，±s）

表3 2组神经功能及认知功能比较 （分，±s）Table 3 Comparison of neurological and cognitive functions between the two groups （scores，±s）

注：与治疗前相比，*P＜0.05

组别对照组观察组t值P值n 56 56 NIHSS评分治疗前21.69±1.45 21.78±1.52 0.321 0.749治疗后18.41±1.61*11.85±1.10*25.176＜0.001 MMSE评分治疗前12.42±3.16 12.35±2.98 0.121 0.904治疗后13.69±3.24*20.72±3.37*11.253＜0.001

2.3 2 组治疗后不同脑网络密度时脑网络指标比较如图1所示，当脑网络密度为9%和10%时，观察组患者的小世界属性明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；当脑网络密度为8%、9%、11%、12%、14%、15%和16%时，观察组患者的脑网络远程连接数目明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。

图1 2组治疗后不同脑网络密度时脑网络指标比较Figure 1 Comparison of brain network indicators at different brain network densities after treatment in the two groups

2.4 2 组治疗后不同脑网络连接距离的9%脑网络连接密度概率分布比较如图2所示，当脑网络连接距离为30、40、50 mm时，观察组9%脑网连接络密度数目明显低于对照组；当脑网络连接距离为70、90、120、130 mm 时，观察组9%脑网络连接密度数目明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。

图2 2组治疗后不同脑网络连接距离的9%脑网络连接密度概率分布情况比较Figure 2 Comparison of the probability distribution of 9% brain network connection density at different brain network connection distances after treatment in the two groups

2.5 2 组治疗前后脑内神经递质水平比较如表4 所示，2 组治疗前脑内γ-氨基丁酸、谷氨酸、5-HT、ACh、NE 水平比较差异无统计学意义（P＞0.05）；2 组患者治疗后γ-氨基丁酸水平明显降低，5-HT、ACh、NE水平明显增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）；观察组治疗后γ-氨基丁酸水平明显低于对照组，5-HT、ACh、NE 水平明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。

表4 2组治疗前后脑内神经递质水平比较 （±s）Table 4 Comparison of neurotransmitter levels in the brain before and after treatment in the two groups （±s）

表4 2组治疗前后脑内神经递质水平比较 （±s）Table 4 Comparison of neurotransmitter levels in the brain before and after treatment in the two groups （±s）

注：与同组治疗前相比，*P＜0.05；与对照组治疗后相比，#P＜0.05

神经递质γ-氨基丁酸谷氨酸5-HT ACh NE对照组（n=56）治疗前7.79±2.18 4.48±1.65 14.92±3.01 14.46±3.95 9.01±2.35治疗后6.98±1.95*4.58±1.72 16.06±2.84*15.87±3.45*9.88±2.24*观察组（n=56）治疗前7.82±2.26 4.51±1.52 14.88±2.96 14.40±3.88 8.95±2.32治疗后6.22±1.84*#5.06±1.65 18.06±2.73*#17.18±3.25*#10.76±2.18*#

2.6 2组患者脑网络及脑内递质指标的随机行走模型评价使用随机行走模型评价Pro-kin 训练系统对PSD 患者脑网络及脑内递质指标的影响。2 组患者小世界属性、远程连接数目、γ-氨基丁酸、谷氨酸、5-HT、ACh、NE 期望改善值分为4.72、5.47、6.41、8.04、2.85、3.11、3.83、4.13、6.49、10.43、1.81、1.71、2.06、2.04。见表5、图1。

表5 2组患者脑网络及脑内递质指标的随机行走模型评价Table 5 Random walking model evaluation of brain network and intracerebral transmitter indexes of two groups

3 讨论

脑卒中包括蛛网膜下腔出血、无症状脑血管病、脑出血、脑梗死，是由于颅内动脉血管狭窄、堵塞或破裂等导致的颅内血液循环障碍［12］。随着人口老龄化程度的加重，脑卒中的发病率呈现逐年上升的趋势［13］。脑卒中具有高发病率、高致死率、高致残率等特点，随着医疗技术的发展，脑卒中患者的抢救率增加，致死率下降，存活率增加，但存活的脑卒中患者多遗留为以偏瘫为主的肢体功能障碍，并发症的发生情况也未得到很好的改善［14］。PSD是脑卒中患者常见的并发症，PSD 的发生与患者的多种功能障碍密切相关，导致患者出现注意力分散、食欲不振、兴趣减弱、孤独感强烈等抑郁症状，影响患者的生活质量［15］。平衡功能障碍是脑卒中患者常见的功能障碍，也是导致PSD 发生的重要因素，因此，改善患者的平衡功能是治疗脑卒中患者的重点之一，同时也是改善患者抑郁状态以及提高生活质量的关键［16］。

特定功能的执行并不是由单一脑区完成的，而是多个脑区协同作用的结果。大脑中的神经元通过突出连接形成了庞大而复杂的脑网络结构，是大脑进行信息处理和认知表达的生理基础［17］。多种神经和精神疾病均与大脑“失连接”密切相关，脑网络连接是用于评估脑卒中患者运动功能、认知功能的重要指标［18］。Pro-kin训练系统是通过对脑卒中偏瘫患者肢体功能进行精确评定，并根据评定结果为患者制定肢体功能恢复的个性化训练，是目前最先进的治疗脑卒中偏瘫的技术［19］。DI 等［20］探究Pro-kin 平衡训练仪对脑卒中患者运动功能的影响，结果显示，Pro-kin 平衡训练仪能够明显改善患者的运动能力、日常生活活动能力，取得满意的疗效。目前，临床上关于基于计算机反馈的Pro-kin 训练系统对脑卒中患者的治疗作用及对患者抑郁状态改善效果的研究较少。有研究探究了重复经颅磁刺激联合运动训练对脑卒中患者静息态脑网络的影响，结果显示患者治疗后的低频段脑功能区间的连接明显增加，高频段的连接明显降低，显著改善了脑卒中患者的脑损伤状态［21］。LI等［22］探究脑卒中组患者和健康组的脑网络，结果显示，脑卒中患者的小世界属性和脑网络远程连接数目明显高于健康组，2组患者在不同脑网络连接距离时9%脑网络密度的分布不同。本研究中，当脑网络密度为9%和10%时，观察组患者的小世界属性明显高于对照组；当脑网络密度为8%、9%、11%、12%、14%、15%和16%时，观察组患者的脑网络远程连接数目明显高于对照组，2组患者在不同脑网络连接距离时的9%脑网络密度分布概率不同。

PSD 患者脑内NA、5-HT、ACh 等单胺能神经通路功能低下也是抑郁产生的原因之一［23］。有研究探讨了艾司西酞普兰治疗PSD患者的疗效及对脑内神经递质和认知功能的影响，采用艾司西酞普兰治疗3个月的试验组患者脑内5-HT、NE 及ACh 水平明显高于采用常规方法治疗的常规组，试验组患者的神经功能和认知功能改善情况明显优于常规组［24-25］。有研究观察奥拉西坦对卒中后血管性痴呆患者认知功能及脑神经递质的影响，结果显示患者治疗后的蒙特利尔认知评价量表评分、MMSE 评分明显增加，认知功能和精神状态明显改善，脑内神经递质多巴胺（DA）、5-HT水平明显上升［26-27］。本研究中观察组治疗后的NIHSS 评分、脑内γ-氨基丁酸水平明显低于对照组，MMSE评分，5-HT、ACh、NE水平及总有效率明显高于对照组。

随机行走模型是集概率论和耗散结构理论于一体的探索事物运动规律的方法。随机行走模型的长程关联及数理概率论与人类疾病的发展规律类似，患者疾病症状受治疗措施、机体抗病力因素的影响。随机行走模型是否存在长程关联对临床中能否建立广泛有效的综合指标体系具有重要意义。在确认长程关联的基础上，可通过计算随机正向增率衡量疗效的好坏。本研究通过随机行走模型进一步分析发现，2组患者小世界属性、远程连接数目、γ-氨基丁酸、谷氨酸、5-HT、ACh、NE 的随机波动幂律值可提示患者指标的变化和患者接受的治疗措施存在长程关联，说明患者接受的治疗措施会影响脑网络及脑内递质指标的变化。观察组小世界属性、远程连接数目、γ-氨基丁酸、谷氨酸、5-HT、ACh、NE在随机波动最大值、综合评价指标递增率、行走正向增长率、综合评价指标记录次数和期望改善值等方面均优于对照组，反映了基于计算机反馈的Pro-kin训练系统对PSD患者的确切作用。

基于计算机反馈的Pro-kin 训练系统能够明显改善PSD患者的神经功能、认知功能、脑网络连接及脑内神经递质水平，提高治疗效果，为临床PSD患者的治疗提供参考。