苏凤哲博士后
“尾骶骨运动疗法”治疗中风偏瘫,康复评估咨询:0532-82725899/82622917 打通指挥补给线实现脑中风完全康复 强化尾骶骨平衡作用杜绝脑中风反复加重 中风偏瘫老人康复训练“五步走” 第二阶段:站立前准备训练 中风、偏瘫的恢复方法及原理
2000年,本田发布了一款Asimo 人形行走机器人,他在世界各地表演爬楼梯。看到Asimo 的表演,大家都会觉得这是一个奇迹。在人工智能如此发达的今天,我们有超级电脑,我们用最好的材料,给机器人最好的程序员,为什么他们的运动还是这么笨拙?再来看看,人能够做什么样的运动呢?当棒球运动员接一个高速飞过来的球时,首先,他要快速奔跑过来,这时,球的飞行速度可能超过每小时100公里,如果他发现自己触不到球,他可以腾空而起,在空中控制自己的姿态,在合适的地点、合适的时间伸出手接住球,这才是奇迹。然而,大家却熟视无睹不以为然。
为什么人觉得稀松平常的事情,机器人却做不到?作为运动控制的研究者,我们发现,人的运动控制系统还远远未被了解清楚。这方面的研究,就叫感知运动控制,主要是研究我们如何获取信息进而控制身体的运动。一个人走下楼梯,他大脑里需要自动做一些运算,知道楼梯离他有多远,知道应该迈多大步子,这是感知和动作控制的问题。感知运动控制的研究属于交叉学科,这里边涉及神经科学、心理学、生物力学、物理学、工程学和康复医学。
在运动过程中,人脑的中枢神经系统首先要向全身的骨骼肌发出指令。但是,麻烦就来了,因为我们有太多的骨骼。我如果拿一杯水送到嘴边,胳膊上十几条肌肉都必须要激活。激活它们的时间先后关系是怎样的,它们之间是怎样协调的,这是典型的控制问题,对工程师来说是难题。如果我喝一点水,瓶子的重量改变了,我的动作结果和环境进行交互以后产生一些变化,神经指令必须也进行改变。这时候运动结果需要重新被感知器官所感知,重新送回中枢系统。同时,感知也不是一个简单的问题,因为我们的感知系统有很大的不确定性。当一个棒球很快飞过来的时候,在你的视网膜上会看到一个光影,然后逐渐变大。这时,你必须做出一个精确的判断,但是,我们的视野中可能有大量的信息,只有少数的信息是有用的。这就要求大脑处理海量、模糊的信息。对于控制来说,有两个难点,第一是输出,神经指令得控制他要的东西;第二是感知输入,信息太多,而且都是模糊的,中枢神经系统必须做出大量的运算。
神经科学是与感知运动控制联系最紧密的学科。运动控制的神经指令是怎么计算的,在中枢神经系统是怎么表达出来的,哪个脑区控制运动的哪一部分?这都需要神经科学的直接研究。此外,感知系统也是这样,比如视觉,首先你获得的信息要转化成神经信号,再进行分级处理。运动与心理学有什么关系呢?实际上,很多心理学概念,比如记忆、情感、情绪、动机等都会影响我们感知运动控制,这也是属于心理学的范畴。另外一个重要学科是生物力学,生物力学把人看成一个多关节的肢体,首先,运动过程是一个控制各种力的过程,这其中也包括各个关节间的交互力,比如我在台上走,就会与地面有交互力,所以,通过研究力的交互可以了解人脑要控制运动的哪些方面。生物力学可以提供测到运动信号的研究手段,为我们下一步的研究提供依据。下一个是工程学,提供了大量有用的数学手段和工程手段来研究生物是怎么运动的。举一个简单的例子来说明一下吧,被动动力机器人没有控制器,不发出主动的控制信号,只是被做得和人体的比例非常像,我们把这种机器人放在很缓的斜坡上,然后松手,机器人就能做出像人一样的行走动作。我们通过机器人进行反推,就可以帮助我们了解人的运动控制,以及如果没有神经控制的话人将会如何运动。
用神经信号来控制一个机器,可能吗?其实,对工程师来说,问题非常简单:首先解码那些神经信号,弄清楚神经信号的意义;再把神经信号翻译成机器了解的信号,以控制机器的运动。这是科幻电影经常出现的桥段,但其实已经不是科幻了。 现在,已经有科学家能让猴子控制机械臂喂自己吃东西,而猴子自己一动不动,这是怎么实现的呢?因为猴子大脑的运动中枢被植入了运动电极,电极实时采集了运动信号,然后把信号翻译出来,之后猴子只要动动脑子,就能够控制假肢,坐享其成。曾经有一个重度瘫痪的病人已经被植入了电极,我们用这种方法让他恢复了一定的运动能力。
了解了人体运动控制的基本原理,就可以把这些应用到帮助病人康复中去。比如帮助那些运动障碍病、中风、小儿麻痹症、帕金森等病的患者。现在,Lokomat康复系统可以把病人像吊在空中一样,通过电脑带动他们在空中走。这样既提供了保护,又让重度瘫痪的病人恢复了运动能力。康复医学的另外一个方面是我们可以通过研究病人的行为,来了解一些运动控制的基本机理。怎么做到这一点呢?比如说,病人的某个脑区有损伤,就会相应地表现出某种运动障碍,通过总结和观察就能找出是哪个脑区控制运动的哪个方面。 实验室里有项研究是用神经信号来控制机器假肢。什么样的神经信号呢?我们知道肌肉收缩的时候会产生电信号,如果在皮肤表面采集这些电信号,就可以结合电脑来分析这个人的运动意图。之后再用这样的信号来驱动带动力的假肢。假设我们能做到这一点,给截肢病人安装上动力假肢的话,当他想“我要迈腿”,电脑采集到那些残留的肌肉电信号,就能分析出他要迈腿,然后帮忙控制他的机器假肢的动作。这并不科幻,国外已经做出来了,我们也在努力做下肢康复方面的东西。我相信不久的将来能够做到这一点。我们知道,中风病人因为平衡能力低下,所以行走困难。传统的方法是搀扶着病人走,这样费时费力。有人就因此研究出用机器人治疗,用电脑控制的那些机器设备给病人一定的保护,来引导他进行运动康复。但是,这些设备比较昂贵,另外,经过十多年的跟踪研究发现,和传统的疗效相比,这种方法的疗效一般,没有显著差异。
我们了解到,中风病人一侧身体“控制失灵”,另外一侧却基本没有问题。然而,随着病情的发展,他会越来越喜欢用好的一侧,忽视坏的一侧,这就会导致病情的恶化。目前,比较成熟的治疗方法是把健康的那一侧绑起来,迫使病人用坏的那一侧,这叫强制性诱导运动疗法。这种治疗方法是有效的,会引起脑区的一些变化。目前这种治疗方法只能用于上肢,要想束缚病人的下肢的话,他无法站立和控制平衡。 我们知道,现在的体感游戏比较流行,比如微软的Xbox Kinet、索尼的PS move、任天堂的Wii……等体感游戏能够实时地测到人的运动信号,让病人玩游戏,就能同时锻炼他平衡的能力。另外,它们也很便宜。当然,让病人玩游戏前,还必须改变一些运动信号。这项工作的目标是促进病人用坏的一侧,我们先测量了病人两只腿的控制力和对地面的压力,然后对游戏机的参数进行一些改变。比如,让一个人通过改变重心来玩滑雪游戏,我们用电脑截取、改变运动信号。在病人玩的过程中,我可以改变坏的那只腿的控制力,这样不知不觉中就可以促使病人用坏的那侧身体。康复叫rehabilitation,那么,通过玩游戏来康复,我们就叫它wii-habilitation。
在美国,不仅给中风病人玩游戏,也给高位截瘫的病人玩过。他们的生活非常痛苦,只有头能动,到病情的后期,病人往往会失去治疗的信心,连头都不想动了,颈部肌肉都会变得僵硬。
先给高位截瘫的病人戴一个帽子,上面有一个发红外光的点,可以实时测出头部运动。当时那个病人很有意思,他整整玩了一个小时,后来,护士告诉我:“今天他真是太高兴了。”在美国做康复疗程,一小时200 美元,而这项康复手段的硬件改动只要花35 美元。我是研究基础科学的,做这些事对我的学术研究没有什么帮助。但有时候做一点小事就能够给人带来快乐,还是非常令人开心的。 拿游戏给病人玩看起来似乎是件很搞笑的事情。但是,我的同事却将这项工作带到了神经科学年会上。我们设计游戏给小儿麻痹症病人玩,除了锻炼他们的运动能力。同时病人的运动数据会实时地传到电脑里,这些数据可以用来判断小儿麻痹的程度,现在,这项工作仍在进行。用神经信号翻译出人的意识,这是神经系统的输出,而感知就是人神经系统的输入。我们要了解感知,要了解感知信息是如何编码的(控制是解码,感知是编码)。如果输入输出的问题都被解决了,想象一下,你坐着不动,就可以在虚拟的世界里遨游的景象。
通过上述的这些工作,了解人的感知控制是怎么回事,并希望能帮助有障碍的病人摆脱束缚,重拾健康。此外神经信号也能控制一个外设,比如,外骨骼。穿上机器外衣,你运动,机器也跟着动,机器会给你更大的力量,跋山涉水也不觉得累。“钢铁侠”就是这样的,《蜘蛛侠》里的科学怪人也是如此。让我震撼的是《机械公敌》里的机械人,他们的自主性和动作力相当强,现有技术还差得很远。
而实际应用于中风偏瘫病患恢复中,是同一原理。在辅助病患锻炼恢复过程中,增加病患的条件反射练习,让病患有意识的自我练习。而在恢复过程中首先要保持健康快乐的心理状态,给予病患正面的信心。良好的心理不但可以刺激恢复大脑对神经元的控制,也可以增加病患的心理暗示作用。同时,作为病患的家属也同样要保有乐观的心理状态,因为中风偏瘫没什么大不了的;只是在病患的恢复过程中,病患需要做成千上万次同样的动作,作为病患家属没有耐心信心是不行的。你想,那些奥运冠军不也是日复一日这样做的吗?
中风偏瘫的简易康复6法老年人是脑血管疾病的多发人群,因突发脑血管病而造成偏瘫的患者也比较多见。偏瘫又叫半身不遂,是指人体一侧上下肢、面肌和舌肌出现了运动功能障碍。病情较轻的偏瘫患者尚有较好的站立和行走能力,但在行走时可出现偏瘫步态(其上肢屈曲,下肢伸直,患侧的下肢走一步划半个圈)。病情较重的偏瘫患者则常会因一侧肢体失去运动能力而卧床不起。 在发生偏瘫后,大多数患者的情绪都非常低落,做什么事都提不起兴趣。此时患者的家属常会让其整天卧床休息,不进行任何活动和锻炼,担心早活动会加重病情或引起复发。这不仅错过了最佳治疗时机,还使功能的恢复变得非常困难。实际上,临床观察与研究发现,偏瘫患者应尽早(最晚不能超过2周)进行功能锻炼,而且功能锻炼进行得越早,其肢体的运动功能就恢复得越好。一般来说,缺血性脑血管意外患者可在病情稳定后的2~3天开始进行功能锻炼,出血性脑血管意外患者可在病情稳定后的1周左右开始进行功能锻炼。偏瘫患者及其家属一定不要错过这个能促使病情更快康复的锻炼时机。
偏瘫康复训练以促进瘫痪肢体的功能恢复、防止瘫疾肢体的挛缩、改善身体状况为原则。这里根据偏瘫的特点编制一组适用于偏瘫、截瘫和肌肉萎缩、肌无力等身体状况的简易康复训练方案。患者应根据自己的身体状况掌握好运动量和运动强度,不能操之过急。一般来说,每天早晨、上午,下午和晚上各进行一次训练,锻炼各动作时以身体感觉有一点累为宜。 1.环绕洗脸法:偏瘫患者用健侧的手抓住患侧的手,让患侧的手掌展开,然后用健侧手带动患侧的手掌在自己的脸部做模仿洗脸的动作。可先沿顺时针方向揉按脸部一圈,再沿逆时针方向揉按脸部一圈。每天可做2~3组,做10次为1组。做环绕洗脸的锻炼可使偏瘫患者在大脑中形成和加强控制患侧手的意识。 2.仰卧抬臀法:偏瘫患者取仰卧位,将双臂伸展并放于身体的两边,将双腿屈髋、屈膝,并用枕头(或由家属协助)将患侧的腿固定在屈膝位,然后尽量将自己的臀部上抬,使臀部离开床面10秒钟后再落下。每天可做5~10次,在锻炼的过程中不可屏气。做仰卧抬臀锻炼可增强偏瘫患者的腰肌力量,有利于其站立、转身、行走等功能的恢复。
3.跷腿摆髋法:偏瘫患者取仰卧位,用枕头(或由家属协助)将患侧的腿固定在屈膝位,将健侧的腿放在患侧腿的膝盖上,然后向左右摆动髋部。每天可做2~3组,做20次为1组。做跷腿摆髋锻炼可增加偏瘫患者肢体的协调性和对患肢的控制能力,并有利于其行走功能的恢复。 4.顶天立地法(一招二式):站式:两脚站立与肩同宽,两臂自然下垂或手扶固定物,双目微闭,呼吸自然,全身放松。然后逐步使身体越站越直,头向上顶,双脚踏地有力,牙渐咬紧,使头部、颈椎、脊椎和双腿都绷直绷紧,保持绷紧状态一会后全身逐渐放松,重复做3~5次。卧式:全身放松仰卧后,逐渐使身体越躺越直,头和脚向两端越拉越直,使头部、颈椎、脊柞和双腿都绷直绷紧,保持绷紧状态一会后全身逐渐放松,重复做3~5次。 5.双手训练法(一招二式):双手张紧:站立、平坐或者仰卧,全身放松后逐渐使手掌和手指张开、张紧(无论能否张开、张紧都努力这么做),持续张紧一会儿后逐渐放松,重复做3~5次。双手握固:与前式同,在手掌和手指充分放松以后,将手掌变拳逐渐握紧(无论能否握紧都努力这么做),持续握紧一会儿后逐渐放松,重复做3~5次。 6.双脚训练法(一招二式):张脚趾:平坐或者仰卧,全身放松后,逐渐使脚趾张开、张紧(无论能否张开、张紧都努力这么做),持续张紧一会儿后逐渐放松,重复做3~5次。勾脚尖:与前式同,在双脚充分放松以后,逐渐把脚尖向内勾紧(无论能否勾紧都努力这么做),持续勾紧一会儿后逐渐放松,重复做3~5次。 |
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