不同频率下全身振动疗法对不随意运动型脑瘫患儿下肢粗大运动及步行功能的影响

张秋 虞记华 李卫平 凌运其 王剑雄 胥方元

西南医科大学附属医院康复医学科，西南医科大学康复医学系，康复医学与工程泸州市重点实验室（四川泸州 646000）

脑瘫（cerebral palsy）是一组持续存在的中枢运动发育障碍及活动受限的综合征，据不完全统计，我国每年新增脑瘫人数4 ～ 5 万，每千名活产婴儿中有2 ～ 3 例脑瘫，脑瘫作为导致儿童残疾最为常见的原因之一，需终生进行专业康复训练，极大加重家庭与社会经济负担［1-2］。而不随意运动型脑瘫作为仅次于痉挛型脑瘫的第二大常见脑瘫分型，通常由基底神经节和/或丘脑损伤所致，此型脑瘫常表现出不随意运动增多、原始反射残存以及肌张力障碍等症状，严重影响其粗大运动、步行功能以及日常生活活动，有研究表明早期康复训练可有效改善脑瘫粗大运动功能等问题，但传统康复训练周期长、强度大，患者易出现依从性等问题［3-4］。近年来全身振动疗法（whole-body vibration training， WBV）作为一种简单、安全的辅助神经肌肉训练方法，患者无需高强度训练也可达到有效的康复效果，该疗法已被证实可用于改善痉挛型脑瘫肌张力、提高其躯干控制及运动能力等，并取得良好的治疗效果，但目前国内外对于WBV 治疗不随意运动型脑瘫却鲜有涉及，为证实WBV 在其他脑瘫分型中的有效性，本研究立足于WBV 对不随意运动型脑瘫儿童粗大运动及步行功能的影响，并首次提出对不同动态频率下WBV疗效进行对比分析，为后续临床推广WBV 提供参考价值［5-6］。

1 资料与方法

1.1 对象与分组选取2021 年10 月至2022 年11月在西南医科大学附属医院康复医学科门诊和（或）入院6 ～ 12 岁不随意运动型脑瘫患儿60 例，按随机数字表法分为对照组（n= 20）、（25 ± 5）Hz组（n= 20）以及（35 ± 5）Hz 组（n= 20）。3 组均进行常规康复训练，（25 ± 5）Hz 组额外接受振动频率为（25±5）Hz 的WBV，（35 ± 5）Hz 组额外接受（35±5）Hz 的WBV，3 组均治疗8 周，所有受试患儿及监护人均知情同意并签署知情同意书。本研究经本院医学伦理委员会审核批准（编号：KY2023274）。

纳入标准：（1）符合2015 年《中国脑性瘫痪康复指南》制定的脑瘫诊断和不随意运动型脑瘫分型标准［7］；（2）年龄6 ～ 12 岁；（3）粗大运动功能分级GMFCS 分级Ⅰ-Ⅱ；（4）患儿注意力、理解能力以及配合程度良好，能听从治疗师指令完成训练；（5）患者监护人签署治疗同意书，配合治疗且治疗周期满8 周。

排除标准：（1）癫痫；（2）有严重骨质疏松（骨密度降低程度符合骨质疏松诊断标准）；（3）骨折患儿；（4）严重并发症影响治疗效果；（5）有严重心、肝、肺、肾等脏器疾病；（6）颅内有金属植入物、体内值入心脏起搏器、心脏支架、耳蜗植入等WBV 绝对禁忌证；（7）不能坚持计划完成治疗方案。

1.2 训练方法

1.2.1 常规运动治疗包括包括粗大运动功能训练、肌肉牵伸、肌力训练、平衡功能训练、姿势控制、立位平衡训练以及行走训练等，每天1 次，每次40 min，每周5 d，为期8 周。

1.2.2 WBV（1）采用实验仪器德Science 公司生产的SRT-ZEP-TORING 组合振动训练台；（2）受试患儿在振动训练前2 h 不得进食，着舒适服装，训练前休息15 min；（3）训练时嘱患儿双足站立于振动平台，身体重心位于中线，双脚分开与肩同宽，双膝屈曲25° ～ 30°，避免治疗过程出现伸髋伸膝，患儿双手握住扶手以维持身体平衡，由悬吊带控制骨盆；（4）为防止患儿在振动过程中出现打滑，振动平台均配有防滑垫，平台四周配置防摔气垫；（5）（25 ± 5）Hz 组设置初始振动频率为20 Hz，并以每分钟1 ～ 2 Hz 的增长速度逐渐增至30 Hz，同理（35 ± 5）Hz 组设置初始频率为30 Hz，并以每分钟1 ～ 2 Hz 的增长速度逐渐增至40 Hz，在训练期间需1 名受专业培训的治疗师在旁，严密监督患儿基线运动水平及实际耐受程度（如是否出现头晕、目眩、疼痛等主观不适），确保患儿安全；（6）每次治疗10 min，期间持续振动2 min 后休息3 min，该治疗每天1 次，每周5 d，为期8 周；（7）全身振动训练结束后，休息观察30 min，期间密切关注患儿生命体征。

1.3 评定方法

1.3.1 粗大运动功能测试量表（GMFM-88）D 区（站立）、E 区（走跑跳），严格按照GMFM-88 指导手册评估3 组患儿粗大运动功能，其中D 区（站立）满分39 分，E 区（走跑跳）满分72 分。功能区百分比 =，得分越高则粗大运动功能越佳，该量表具备良好的效、信度（intraclass correlation coefficients， ICC）＞ 0.90［8］。

1.3.2 Berg 平衡量表（BBS）BBS 量表为综合性功能检查量表，它通过观察多项功能性活动来评估患者平衡功能、重心转移等能力，对患者坐、站位下的动、静态平衡进行较为全面的检查，BBS 量表从易到难分为14项检查，每一项分为“0 - 4”5个功能等级，得分越高代表平衡功能越好［9］。

1.3.3 起立-行走计时测试（TUGT）患者从椅子站起，以自然行走方式步行3 m 后，转身并走回到椅子上坐下来，计时患者完成整个过程所需时间，记录单位为s，时间越长代表患者移动与平衡功能越差［10］。

1.3.4 足印分析法自制1 m 宽、6 m 长的步道（底层为塑料布，中层为薄棉垫并均匀喷上一层墨汁，最上层铺不易吸水的白纸，并在距步道两端0.5 m 处分别标记起始端和终末端），嘱患儿赤足在步道起始端处印一个完整的站立足印，并双眼正视前方，以自然行走的方式走步道，记录步道两侧足印、同时测量跨步长、步宽及1 min步行距离等［11］。

1.4 统计学方法应用统计软件SPSS 25.0 进行数据分析，计量资料首先进行正态性检验，符合正态分布以（±s）表示，组间比较采用方差分析以及LSD 事后检验，组内比较采用配对样本t检验，不符合正态分布则用中位数M（P25，P75）表示，并采用非参数秩和检验进行比较，显著性水平α= 0.05，以P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗前3 组患儿基线资料比较治疗前3 组患儿在性别、GMFCS 分级、年龄、体质量、身高比较，差异无统计学意义（P＞ 0.05）。见表1。

表1 3 组一般情况比较Tab. 1 Comparison of general condition among the three groups before and after treatment±s

表1 3 组一般情况比较Tab. 1 Comparison of general condition among the three groups before and after treatment±s

组别例数GMFCS分级（例）Ⅱ年龄（岁，images/BZ_34_1980_2015_2009_2051.png± s）体质量（kg）身高（cm）对照组（25 ± 5）Hz组（35 ± 5）Hz组F/χ2值P值20 20 20性别（例）男12 11 9 0.938 0.626女89Ⅰ9 11 10 7 11 10 13 0.950 0.622 9.00 ± 1.37 8.86 ± 1.83 8.53 ± 1.61 0.444 0.644 26.89 ± 4.11 24.69 ± 2.83 25.14 ± 3.29 1.701 0.192 121.25 ± 6.02 119.55 ± 9.13 118.20 ± 8.65 0.721 0.491

2.2 治疗前后3 组患儿BBS 比较治疗前3 组患儿BBS 评分比较，差异无统计学意义（P＞ 0.05）；组内比较，治疗后3 组BBS 评分较治疗前增加，差异具有统计学意义（P＜ 0.001）；组间比较，（35 ±5）Hz 组BBS 评分优于（25 ± 5）Hz 组和对照组，（25 ± 5）Hz 组优于对照组，差异具有统计学意义（P＜ 0.05 或P＜ 0.01）。见表2。

表2 3 组治疗前、后Berg、TUGT 比较Tab. 2 Comparison of berg and TUGT among the three groups before and after treatment±s

表2 3 组治疗前、后Berg、TUGT 比较Tab. 2 Comparison of berg and TUGT among the three groups before and after treatment±s

注：a为P ＜ 0.05；b为P ＜ 0.01，与对照组比较；c为P ＜ 0.05，与（25 ± 5）Hz组比较

组别例数Berg评分（分）治疗前13.75 ± 4.04 15.10 ± 4.49 13.05 ± 4.25 1.390 0.257 t值P值t值P值对照组（25 ± 5）Hz组（35 ± 5）Hz组F值P值20 20 20治疗后17.25 ± 4.79 21.25 ± 5.10a 25.35 ± 5.15bc 13.040＜ 0.001-6.007-7.289-14.641＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001 TUGT（s）治疗前26.75 ± 6.43 27.30 ± 4.76 25.20 ± 4.83 0.815 0.449治疗后24.25 ± 5.98 21.20 ± 3.62a 18.15 ± 4.37bc 8.211＜ 0.001 4.802 7.321 13.047＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001

2.3 治疗前后3 组患儿粗大运动功能比较治疗前3 组患儿GMFM-88 中D 区、E 区得分，差异无统计学意义（P＞ 0.05）；组内比较，治疗后3 组评分均较治疗前增加，差异具有统计学意义（P＜ 0.001）；组间比较，（35 ± 5）Hz 组得分优于（25 ± 5）Hz 组和对照组；（25 ± 5）Hz 组优于对照组，差异具有统计学意义（P＜ 0.05 或P＜ 0.01）。见表3。

表3 3 组治疗前、后粗大运动功能评定量表（GMFM-88）D 区、E 区评分比较Tab.3 Comparison the score of D and E domains of GMFM-88 among the three groups before and after treatment ±s，%

表3 3 组治疗前、后粗大运动功能评定量表（GMFM-88）D 区、E 区评分比较Tab.3 Comparison the score of D and E domains of GMFM-88 among the three groups before and after treatment ±s，%

注：a为P ＜ 0.05；b为P ＜ 0.01，与对照组比较；c为P ＜ 0.05，与（25 ± 5）Hz组比较

组别例数GMFM-88 D区治疗前54.10 ± 10.58 61.92 ± 14.17 60.26+10.17 2.444 0.196 t P值t值P值对照组（25 ± 5）Hz组（35 ± 5）Hz组F值P值20 20 20治疗后59.87 ± 10.76 70.38 ± 13.83a 77.69 ± 7.90bc 13.032＜ 0.001-9.405-4.084-19.304＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001 GMFM-88 E区治疗前37.57 ± 5.42 38.82 ± 7.23 37.01 ± 5.52 0.458 0.635治疗后42.64 ± 7.32 51.81 ± 11.45a 58.33 ± 10.38bc 12.744＜ 0.001-5.801-11.118-14.490＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001

2.4 治疗前后3 组患儿TUGT、步行功能比较治疗前3 组患儿TUGT、跨步长、步宽以及1 min 步行距离，差异无统计学意义（P＞ 0.05）；组内比较，治疗后3 组患儿跨步长以及1 min 步行距离均较治疗前增加，而TUGT 时间及步宽距离缩短，具有统计学差异（P＜ 0.001）；组间比较，（35 ± 5）Hz 组疗效优于（25 ± 5）Hz 组和对照组；（25 ± 5）Hz 组优于对照组，差异具有统计学意义（P＜ 0.05 或P＜0.01）。见表4。

表4 3 组治疗前、后跨步长、步宽及1min 步行距离比较Tab. 4 Comparison of turnover step length， step width， 1MWT distancet among the three groups before and after treatment ±s

表4 3 组治疗前、后跨步长、步宽及1min 步行距离比较Tab. 4 Comparison of turnover step length， step width， 1MWT distancet among the three groups before and after treatment ±s

注：aP ＜ 0.05；与对照组比较，bP ＜ 0.01；与（25 ± 5）Hz组比较， cP ＜ 0.05

组别例数跨步长（cm）治疗前40.15 ± 6.56 42.80 ± 4.37 41.65 ± 3.92 1.367 0.263 t值P值t值P值t值P值对照组（25 ± 5）Hz组（35 ± 5）Hz组F值P值20 20 20治疗后43.75 ± 6.41 47.70 ± 4.70a 51.60 ± 4.96bc 10.537＜ 0.001-17.121-11.959-20.566＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001步宽（cm）治疗前26.20 ± 3.64 25.60 ± 3.14 24.55 ± 3.73 1.131 0.330治疗后23.95 ± 3.73 21.70 ± 3.10a 19.35 ± 3.51bc 8.848＜ 0.001 12.795 13.482 19.436＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001 1 min步行距离（m）治疗前40.26 ± 3.71 42.20 ± 4.31 40.75 ± 2.89 1.496 0.233治疗后43.14 ± 3.60 45.76 ± 4.25a 48.46 ± 4.25bc 8.636＜ 0.001-14.547-18.257-13.226＜ 0.001＜ 0.001＜ 0.001

3 讨论

不随意运动型脑瘫除运动功能、肌张力障碍等常见临床表现外，还常伴有感知觉异常，具体表现为患儿无法有效接收、区分以及加工外界信息，易受惊吓而出现异常运动模式，这可能与此型脑瘫感觉阈值低下有关。因此改善不随意运动型脑瘫感知觉功能，对抑制其异常姿势、控制不随意运动等具有重要意义［12-13］。而WBV 作为一种无创的辅助神经肌肉刺激方法，具体操作为患者坐/站于振动平台上，治疗师通过设置特定频率的振动波刺激受试者皮肤、肌腱内的感受器，通过强化感觉-神经-肌肉通路，增强中枢神经系统的适应性，提高肌肉收缩能力，最终改善受试者肌肉力量，该疗法最初被用于加强运动员肌肉力量，提高运动表现等［14-15］。但随着研究的深入，WBV 被证实可有效改善痉挛型脑瘫患儿肢体功能及肌肉痉挛等症状，为进一步证实WBV 在其他脑瘫分型中的疗效，本研究对不随意运动型脑瘫进行WBV，同时对不同动态频率下WBV 疗效进行对比研究，为后续临床推广WBV 提供新思路［5-6，16-17］。

3.1 WBV 对不随意运动型脑瘫患儿躯干控制的影响不随意运动型脑瘫患儿常因躯干核心肌群力量减弱，难以保持躯干稳定而易摔倒，同时躯干核心力量又具有传递、稳定上下肢力量的作用，因此提高此型患儿躯干核心力量对改善其四肢运动功能具有重要意义［3］。本研究结果显示与治疗前相比，3 组患儿BBS 评分均增加（P＜ 0.001）；且（25 ± 5）Hz 组与（35 ± 5）Hz 组疗效均优于对照组（P＜ 0.05 或P＜ 0.01），具体表现为在BBS 测试过程中，WBV 组脑瘫患儿在坐位、坐-站、站立以及单/双腿站立等静态姿势维持以及动态体位转换过程中，其躯干控制性、稳定性均优于对照组。与常规康复训练相比，机械振动波可快速激活位于脊柱周围皮肤、肌腱及肌腹等处感受器，通过强化感觉-神经通路，引发多块核心肌肉协同收缩，从而增强肌肉爆发力，此外机械振动波又可通过刺激脊柱深层肌群，募集更多的运动单位参与活动，而肌肉招募效率的提高又可进一步加强核心肌群力量，因此与单独的康复训练相比，在常规康复训练中加入WBV 对改善不随意运动型脑瘫躯干稳定性效果更佳［18-19］。

3.2 WBV 对不随意运动型脑瘫患儿粗大运动及步行功能的影响本研究显示3 组患儿粗大运动及步行功能均较治疗前改善，其中（25 ± 5）Hz 组、（35 ± 5）Hz 组得分均优于对照组（P＜ 0.05 或P＜0.01），具体表现为WBV 组TUGT 时间缩短，同时WBV 组脑瘫患儿跨步长、1 min 步行距离增加，步宽距离缩短，且均优于对照组，WBV 组在步行过程中双下肢稳定性、协调性以及控制性更佳，这表明在常规康复训练中，加入WBV 可进一步提高不随意运动型脑瘫粗大运动及步行功能。基于以上结果，推测与以下机制有关：（1）WBV 除产生特定频率的机械振动波引发肌梭初级传入神经纤维兴奋性增加外，同时募集不同阈值运动单位参与活动，提高Ⅱ型肌纤维的收缩能力、增强肌力等；（2）人体维持平衡功能与感觉输入有关，WBV 要求患儿双足与治疗台平面接触，通过直接刺激足底筋膜内的本体感受器（如环层小体和鲁菲尼小体等），增加患儿感觉输入，此外机械振动波作用于患儿其他身体部位，如髋、膝、踝等关节处的本体感受器，引起肌肉（如臀肌、股四头肌等）内纺锤体兴奋，可加速肌质网释放钙离子，促进运动单位募集，增强下肢负重能力，从而改善患者的平衡和行走能力；（三）不随意运动型脑瘫患儿肌肉异常收缩，导致肢体运动控制障碍，而特定频率的外部机械振动波作用于人体，可最大程度地激活肌梭和Ⅰa 传入纤维来抑制单突触反射，减少异常兴奋的脊髓反射和拮抗肌异常活动，增加主动肌活动，促使异常状态的神经肌肉恢复到正常生理状态；（四）机械振动波可影响脊髓前角神经元活动节律，激活中央前运动区，建立新的神经突触，促进受损区域神经功能重塑，增加双侧肌群协调性并改善下肢功能，使患儿有效行走［20-23］。由此可见WBV可通过强化感觉-神经-运动传导通路，对提高不随意运动型脑瘫本体感觉、姿势控制及平衡能力起到重要作用。

3.3 不同动态频率下WBV 疗效对比分析频率作为WBV 重要治疗参数之一，对WBV 疗效起到至关重要的作用，多项研究表明适宜的振动频率（25 ～ 50 Hz），可导致神经元发放频率加快，引发受迫肌肉出现共振，从而有效改善机体代谢水平与运动能力，当振动频率超过50 Hz，易引起肌肉收缩疲劳，不利于运动功能恢复，此外考虑到人体重要器官（如眼、大脑等）固有频率多在20 Hz 以下，频率过低易引发靶组织谐振而出现损伤，而本次受试患儿又处于生长发育期间，为保证患儿安全与训练的有效性，故选取频率20 ～ 40 Hz 作为本次研究的重点［24］。目前国内外多集中于研究固定频率下WBV 临床疗效，如蒋子豪等对48 名髌腱末端病患者分组进行30、40 Hz 以及50 Hz 的振动训练，结果显示与其它固定频率的WBV 相比，50 Hz的WBV 对改善此类患者股四头肌力量，降低膝关节疼痛，提高膝关节功能效果最佳，而YOON 等对20 名健康成人分别在0、4、6、8、12、16、20、24 和30 Hz WBV 下进行半蹲训练，结果表明随着振动频率的增加，受试者腓肠肌肌肉力量得到显著改善，但以上研究均未能探讨动态频率对WBV 疗效的影响，少数研究如PEUNGSUWAN 等研究证实7 ～ 15 Hz 动态频率下的WBV 即时疗效优于静态7Hz 的WBV 疗效，但该研究也未能对不同动态频率区间WBV 疗效进行对比分析，因此在前人研究基础上，同时结合任满迎等实验设计，本研究首创将频率20 ～ 40 Hz 分为（25 ± 5）Hz 及（35 ± 5）Hz两种动态频率区间，扩大了对WBV 动态频率范围及其有效性的研究［25-28］。

本研究结果显示（35 ± 5）Hz 组BBS、GMFM-88 D 区、E 区、跨步长及1 min 步行距离增加，而步宽距离与TUGT 时间缩短，且均优于（25 ± 5）Hz 组（P＜ 0.05），具体表现为静态姿势下（35 ± 5）Hz 组患儿躯干控制能力优于（25 ± 5）Hz 组，且行走过程中（35 ± 5）Hz 组患儿双下肢稳定性、平衡能力及重心转移表现更佳。随着振动频率增加，（35 ±5）Hz 组患儿接收外界刺激强度更大，导致神经发放频率加快，肌梭内纤维的长度进行快速调整，从而募集更多的运动单位参与运动，同时健、患侧神经肌肉发生周期性或非周期性交替变化，使受损肌肉收缩达到更高峰值，增强整体肌肉力量与性能，但振动频率并非越高越好，还需考虑人体各部位固有频率，当外界刺激与靶组织固有频率越接近时，可最大程度地引发靶组织生物谐振，增加神经-肌肉系统的兴奋性，从而发挥其最佳的生理功能［20，29-30］。

3.4 不足及展望研究样本量不足，未能进行随访对照研究，研究对象大多来自周边市、县、乡等区域，地域跨度较大，且由于家庭经济等原因，多数患儿结束本次治疗后转介于户籍所在地的定点残联机构进行训练，进一步加大了随访难度，未来研究应扩大样本量，并充分考虑患儿家庭情况，做到研究即时疗效同时，也应追踪持续疗效。本研究中所选取仪器为全身振动训练仪，在全身振动过程中除引发靶组织谐振外，也会受到来自其他组织谐振的影响，未来研究若要区分WBV 对身体不同部位的影响，应优先考虑采用局部振动疗法，以减少实验误差［31］。本研究所选取的评定方法以量表为主，虽符合临床研究标准，且所选取量表已在临床上广泛使用，并证实其良好的信、效度，此外已对相关治疗师进行统一的规范化培训，但仍难以消除主观人为误差，未来研究应增加相关神经电生理等客观资料，以达到评估WBV 疗效的准确性。本研究未能对不同参数设置的WBV 疗效进行对比分析，2020 年WUESTEFELD 等［32］发表一篇将WBV 作为相关治疗方案的研究报告指南——德尔菲共识研究，该专家小组对振动频率、振幅、患者所处振动台位置、患者姿势等40 个与WBV 有关的重要内容达成共识，但该共识尚处于初级阶段，并未给出具体的设置参数等，目前国内外文献所采用振动参数、强度模式、持续时间、活动-休息模式等不同，尚未能达到统一标准，未来研究应充分考虑多因素对WBV 疗效的影响。

总体而言，WBV 可用于加强不随意型脑瘫姿势控制、改善其粗大运动及其步行功能，且（35 ±5）Hz 动态频率下的WBV 疗效优于（25 ± 5）Hz 的WBV 疗效，但对于WBV 临床推广，还需解决诸多问题，希冀后续能对以上总结的难点问题深入研究，以提供一份安全、有效、准确的临床指南。