一、概述：
过去几十年，脑损伤后运动障碍的康复治疗广泛应用神经发育疗法（neurodevelopment treatment，NDT)，其典型代表为Bobath技术、Brunnstrom技术、Rood技术、Kabat-Knott-Voss技术等。这些技术的流行，促进了20世纪中后期脑损伤患者运动功能的恢复。80年代以来，从事脑损伤治疗的临床(包括康复治疗专业)人员发现，神经发育疗法在治疗环境中具有良好的效果，但在患者的生活环境中常不能较好地发挥作用；文献中报告的关于神经发育疗法的临床研究，设计不够严谨，缺乏有说服力的对照组。在严格设计的临床研究中，经过与对照组比较，未能发现神经发育疗法各技术之间及其与传统的治疗方法之间有显著性的差异。为此，专业人员一直在致力于寻找新的不同于神经发育疗法或传统疗法的更为有效的治疗方法。例如，运动再学习技术（motor relearning program,MRP)、抗阻力训练(resisted exercise)、功能性电刺激(functional electrical stimulation, FES)、经皮神经电刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation, TENS)、强制性使用运动疗法(constraint-induced movement therapy,CIMT或CIT)等。其中以强制性使用运动疗法发展较快。河南中医学院第一附属医院康复中心华东
强制性运动疗法,又称强制性治疗,是20世纪80年代开始兴起的一种新的康复治疗方法。该方法通过限制健侧上肢,达到强制使用和强化训练患肢的目的,自应用于治疗慢性脑卒中患者上肢运动功能障碍以来,强制性运动疗法得到较大发展,其原则在神经康复多个领域得到应用并获得了成功,受到越来越广泛的关注。
“强制性使用”运动疗法由美国Alabama（亚拉巴马(美国州名)）大学神经科学研究人员通过动物实验而发展起来的治疗上神经元损伤的一种训练方法。60～70年代主要在实验室内使用，80年代后经过临床验证，发现此方法可以明显提高脑损伤慢性期患者患侧上肢完成运动的质量，增加患侧上肢的使用时间。此研究成果报道后，即受到专业人员的关注，Duncan(1997)称其是“脑损伤患者在生活环境中有目的使用患侧上肢来促进运动功能恢复的最明显证据”。
“强制性使用”运动疗法的基本概念是在生活环境中限制脑损伤患者使用健侧上肢，强制性反复使用患侧上肢。该疗法的优点是需要的人力（投入）少，花费少，能达到较好的治疗效果。其理论基础来自于行为心理学和神经科学的研究成果——“习得性废用（learned non-use）”的形成及其矫正过程。
二、强制性运动的历史起源强制性运动的基础研究可以追溯到70年以前。1940年Tower等首先提出猴子损伤了单侧锥体束后不能使用患肢,而限制健肢后患肢的功能又能提高。Taub通过总结当时的研究,首先提出了“习得性废用(learnednonuse)”的概念,限制未受损的肢体3d后,这种废用是可以逆转的;持续限制1～2周后,这种逆转能持续较长的时间,这是通过对动物实验得出的对强制性运动的初步解释。随后大量的研究探讨了将此方法应用于人类的可行性。Ostendorf和Wolf[2]首先将此方法应用于治疗脑卒中和脑外伤发病超过1年的患者。Taub等[4]在此基础上增加了每天6小时的集中强化训练患侧上肢,取得了更为显著的疗效。随后大量研究也证明这种方法的有效性，并逐渐扩展到神经康复其他领域。
动物实验：研究人员发现，如果对动物（如猴子）的一侧前肢造成去神经支配，动物将不能使用此前肢。但是，如果将动物未受损伤的健侧肢体束缚起来（constraint）限制其使用，强迫其使用（forceduse）受损伤的前肢，则动物将开始重新学习如何使用去神经支配的前肢。训练过程中，研究人员一开始采用的是条件反射技术(conditioned-response technique)，随后逐渐增加行为成型技术(behaviorshaping techniques)，后者被认为在动物的实际生活环境中更加有效。实验结果发现如果这种“束缚和强迫使用”持续数天，患侧前肢的功能可以暂时性恢复，如果持续2周，则功能有可能永久性恢复。为什么束缚和训练可以改善去神经支配动物的运动功能？研究人员从动物实验中得出一个假设，这一理论被称之为“习得性废用（learned non-use）。
“习得性废用”的形成及矫正过程：中枢神经系统在受到严重损伤后会出现“休克”现象，由此导致运动神经元的抑制。这种休克不论是在脊髓（脊髓休克）还是大脑（皮层休克），都会使运动功能受到抑制。最初的失神经支配可以导致脊髓水平内神经元对刺激的反应性(兴奋性)降低，兴奋的阈值则明显增高。动物实验发现由于在神经休克期间，动物不能活动失神经支配的肢体，产生了条件性抑制该侧肢体的应用。动物在试图使用失神经支配的肢体时，常常出现疼痛或异常的运动模式，如平衡性差、拖步、容易摔倒等，而不能达到既定的目标(如拿取食物)。这一异常结果(负性反馈)进一步抑制了动物继续使用受伤侧肢体。而当利用未受损伤的健侧肢体时则能较好地代偿日常活动，达到既定的目的，从而强化了(正性反馈)非损伤侧肢体的使用。几个月后，随着神经休克缓解，神经功能开始恢复。此时，个体虽具备了使用受损伤肢体的潜能，但由于在损伤的急性期限制了对该侧肢体的使用，这种限制性使用的影响仍然存在，从而使个体难以主动或有目的的去使用该侧肢体。也就是说，动物在损伤的急性期学会了不去使用患侧肢体，即形成了“习得性废用”（learned non-use）。动物实验证明，去神经支配前肢的废用(non-use)是一个学习的过程或称为条件性抑制运动的习得性现象(learning phenomenon)，其形成过程见图1。矫正永久性“习得性废用”的方法是采用强制性使用运动治疗方法。其中，限制使用健侧肢体是使患侧肢体发挥正常功能的必要条件。在强制性使用患侧肢体数天或更长时间后，可以使“习得性废用”发生永久性逆转。
在脑损伤患者中的应用：Ince(1969)和Halberstam等人(1971)最初将强制性使用运动疗法应用于脑损伤患者的康复治疗中。Ince将动物实验中证实的条件性反应技术直接应用于3例脑卒中慢性期患者患侧上肢的康复治疗中。他将患者的健侧上肢固定在座椅的扶手上，然后让患者主动屈曲患侧上肢以避免外界的电刺激。3例患者中，只有1例在实验及生活环境中都表现出明显的改善。Halberstam等应用类似的方法治疗20例老年脑卒中患者，并与20例同年龄组的患者相比，发现治疗组大部分患者在实验环境下上肢屈曲增加，有些有明显改善，但该作者未报道在生活环境中是否同样有改善。
Wolf（1989）第一个将强制性使用运动治疗方法正式应用于脑损伤患者的上肢功能训练中。25个脑损伤1年后的患者参加了训练（16个脑卒中、5个脑外伤）。入选条件为上肢明显异常，但手、腕有主动伸展运动（此类患者最适宜于强制性使用运动治疗）。患者健侧上肢用吊带固定2周，每天除了睡觉和30min的锻炼，至少在90%的清醒时间内不能使用健侧上肢，以迫使患者使用患侧上肢，没有其它治疗。在治疗前6～10小时、治疗1周后、结束治疗前分别用Wolf 动功能测试（ Wolf motor function test，WMFT）评定上肢功能（共25项），并在随后的1年随访中评定4次。结果发现患者的WMFT中19项有明显改善，且在随访中仍然存在或进一步改善。研究者认为，“习得性废用”的现象确实存在，而强制性使用患侧肢体可以有效的逆转“习得性废用”。
Taub（1993）比较系统地应用强制性使用运动疗法治疗9例脑卒中后1～18年(平均4年)的患者。入选标准同前述(Wolf)相同。在同时接受常规治疗时，一组患者用吊带固定健侧上肢2周（在90%的清醒时间内都必需使用）；此外，2周内有10天接受每天6小时的监督下的患侧上肢功能训练，包括吃午餐、抛球、打牌、下棋、写字、扫地等，每次治疗中间休息1小时；另一组患者只是口头上强调使用患侧上肢，并在治疗期间，每天被动活动患侧肢体，同时给予一般性的平衡和力量训练。用WMFT和手臂运动功能评测(the arm motor ability test，AMAT)评定。治疗2周后发现用吊带固定健侧上肢的患者，运动功能(WMFT，AMAT)明显改善并持续2年以上，而对照组没有改善或只有短时间的改善，且在随访中这种改善消失。治疗中未发现被限制的健侧肢体出现疼痛、肌肉萎缩或关节活动障碍。Taub认为，在一定时间内限制使用健侧肢体，强制性使用患侧肢体是治疗脑卒中慢性期上肢功能的一个有效方法。
近年来，强制性使用运动疗法的创立者们，进一步总结了此技术的临床应用。共有4组患者先后参与了治疗。其中1组患者用吊带固定健侧上肢，对患侧上肢实施针对性治疗；1组患者健侧手戴手套，以此提醒患者不要使用健侧手，对患侧上肢实施针对性治疗；1组患者不限制健侧上肢的运动，仅对患侧上肢实施针对性治疗；1组患者不采用强制性使用运动疗法，而采用一般性强化康复治疗(每天6小时，连续10天)。结果表明，上述几组患者在治疗期间均表现出上肢功能的明显改善，但在其后的2年随访中，除了强制性使用运动疗法组外，其他各组的功能改善均消失。
三、强制性运动疗法的机制
1.习得性废用理论的基础研究:习得性废用理论是强制性运动的理论基础,其理论来源于神经科学和行为心理学。切断了一侧前肢传入神经的猴子使用该肢体时常常不成功,如摔倒、拿不住食物等。相反,猴子能用其他3个肢体很好地适应实验室环境。一段时间后,猴子学会了用健侧肢体完成这些活动,逐渐形成了所谓的“习得性废用”。习得性废用本质上是行为的,理论上应该独立于损伤的原因和性质之外,各种损伤后早期都存在废用强化的可能性。阻断猴一侧前肢的传入神经几个月后,采用强制装置限制动物的健肢活动明显地改变了废用的强化过程。猴子被迫使用无感觉的前肢,这种改变克服了不使用患肢的习惯,一段时间后,使用患肢的习惯获得了一定的抗力,就能克服习得性废用,并可保留较长的时间。
2.习得性废用理论的临床实践:卒中后患者经常遗留永久的明显上肢运动功能障碍,而且运动损害常常是单侧,这些特点与猴子一侧前肢传入神经切断后的情况相似。因此,把克服猴子习得性废用的方法用来治疗人类脑血管病是合理的。在开始阶段卒中患者不使用患肢主要与神经损伤导致运动或感觉功能的抑制有关。在脑卒中急性期和亚急性期早期,患者尝试使用患肢往往不成功,而使用健肢常能获得完全或部分成功。随着时间的延长,患者不使用患肢的倾向获得了明显的强化,习得性废用得以形成并长期存在,并无限期掩盖了患肢参与运动活动的潜能。Sterr等从神经行为学方面对脑损伤偏瘫患者的习得性废用进行了分析,发现患者上肢残余的运动能力和实际使用情况有明显差异,说明习得性废用广泛存在于慢性偏瘫患者中,提示这些患者实施CIT有很好的提升空间。Taub等在他们的研究基础上提出了克服习得性废用的“塑形”技术(shapingtechnique)。塑形,是指一种行为训练方法。训练时,让练习者用患肢连续地做一刚刚超过现有运动能力的动作或接近一行为目标,患者要付出相当的努力才能完成,完成后继续增加任务难度,逐步增加患肢的运动幅度,提高运动能力。通过塑形训练,结合限制健肢使用,能最大限度地克服患者的习得性废用。
3.治疗导致的皮质重组:脑的可塑性和功能重组是现代康复的理论基础,涉及CIT的研究之一是研究神经可塑性与行为的交互作用。Nudo等使用皮质内微电极刺激(ICMS)的方法在成年松鼠猴体内研究了脑损伤后皮质重组的情况。结果显示,患侧前肢训练后导致明显的皮质功能重组,特别是缺血区周围。Traversa等和Liepert等应用局部经颅磁刺激图探讨了慢性卒中患者在强制性治疗后脑的可塑性改变。治疗之后,运动阈值无变化,但运动诱发电位(MEP)波幅明显增高,皮质运动输出区扩大,兴奋区重心转移,提示手皮质运动区的兴奋性升高和临近中枢的再募集,这和瘫痪肢体运动功能的提高一致。Levy等和Schaechter等应用功能性磁共振(MfRI)研究了强制性治疗后脑功能重组情况。患手作对指运动,治疗前仅在患者病变侧半球内出现散在的激活点。治疗后,在病变的边缘可见大量的激活区,而且在同侧感觉运动区、辅运动区、运动前区,甚至病变对侧都可见到广泛的激活区,提示强制性治疗能明显促进脑损伤后的功能重组。Kopp等对CIT治疗患者引进了稳态运动皮质电位(SMRCP)的脑电分析,治疗后3个月,发现患肢的同侧运动皮质也被征募来控制患肢的活动。
近年来，脑磁成像(brain magnetic imaging)和皮层内微刺激(intracortical microstimulation,ICMS)的研究表明，强制性运动疗法的疗效可能与皮层重组有关。对人的脑磁成像研究发现，弦乐器演奏用左手弹奏者，由于经常进行手的精细操作练习，其手指在大脑皮层的代表区较非演奏者大；盲人在阅读时需要同时使用几个手指，其手指在大脑皮层的代表区也相应增大。这些研究结果证实，躯体某一部分在大脑皮层代表区的大小及特征取决于该部分的使用强度。皮层内微刺激也发现，在手术造成成年猴支配手部的大脑皮层区域缺血性梗塞后，患侧肢体的使用减少，健侧的使用增加（习得性废用），而经过对患侧肢体的反复训练，在大脑皮层该损伤区的周围区域(正常时不支配该侧肢体的区域)，可以出现功能重组的现象。这一结论最近在经颅磁刺激(trans-cranial magnetic stimulaion, TMS)的研究中再次被证实。Lieper（1998）发现，脑卒中慢性期患者经过强制性使用运动疗法治疗2周后，经颅磁刺激在大脑皮层诱发出来的手部肌电信号比治疗前增加1倍。研究提示应用强制性使用运动疗法来增加患侧肢体的使用，有可能增加患侧肢体皮层代表区域的使用。这些研究提供了强制性使用运动疗法促进患侧肢体永久性被使用的神经学基础，也证明即使是慢性期的患者，只要给予有效的康复治疗，仍然可以提高患侧肢体在大脑运动皮层代表区的兴奋水平及其功能。
四、脑卒中偏瘫患者上肢运动功能障碍的治疗卒中后上肢功能的恢复一般较下肢差,传统观点认为,上肢功能恢复的最佳时间应该是发病11周内,超过11周,上肢功能几乎不能再恢复。强制性运动疗法的出现挑战了这种观点,大量临床研究证明,在卒中后运动功能恢复的平台期(一般6～12个月)后实施强制性治疗,仍能显著提高卒中患者上肢的运动功能。vanderLee等在他们对66例慢性脑卒中患者的随机单盲对照研究中,应用上肢动作研究试验(actionresearcharmtest,ARA)和运动活动记录表(motoractivitylog,MAL)作为观察量表,结果显示,治疗组比对照组(双侧肢体训练组)在上肢灵活性和使用频率方面差异有统计学意义。
1.CIT的入选条件:强制性治疗的入选标准尚未有统一的规定。CIT介入的基本标准是:轻到中等程度脑损伤的偏瘫患者,手腕能主动背伸至少20度,除拇指外至少有其他两指背伸10度。这个标准是由Wolf和Binder-MacLeod[21]从肌电生物反馈研究中得来的,按这个标准,估计只有20%～25%的卒中患者上肢功能能恢复到这种水平。扩大入选范围的最低标准是腕背伸10度,拇指外展10度,至少有其他两指背伸10度。同时还要除外严重的心肺和其他脏器疾病,没有明显的平衡问题,没有严重的认知障碍和严重的失语症。这些条件看起来是用CIT或其他治疗重新获得重要功能的重要条件。
2.治疗方案:强制性治疗的治疗方案主要包括三个方面:(1)限制健肢的使用;(2)集中、重复、强化训练患肢;(3)把训练内容转移到日常生活中去。其中集中、强化训练患肢是主要的治疗因素。使用休息位手夹板或塞有填充料的手套限制健手的使用,同时使用吊带限制健侧上肢的活动。强制用手夹板或手套应在患者90%的清醒时间使用,仅在洗浴、上厕所、睡觉及可能影响平衡和安全的活动时才解除强制。强制用手夹板或手套一般用易开启的尼龙搭扣固定,以便让患者本人在紧急情况下(如摔倒后)能自行解除,对患者的安全问题给予特别的关注。每天强化训练患肢6h,每周5天,连续两周。Taub和Wolf[5]在前期的研究中形成了大约60个塑形任务，如表3。每一任务都有具体的动作描述、反馈变量、动作训练目的和潜在的难度增加方法。根据每个患者功能缺损情况,来选择不同的塑形任务,制定个体化的训练方案。训练内容的设计要紧密结合日常活动,在日常活动时间,鼓励患者进行实际的功能任务练习,有研究表明,持续的家庭练习对维持和进一步提高临床训练效果很重要。
3.功能评价:准确的运动功能评价对强制治疗方案的研究十分重要。康复研究中对上肢评价的方法很多,目前尚没有一种评价工具被广泛接受。文献报道的关于强制性治疗上肢功能测试主要包括两个方面:一类是直观操作性上肢功能试验,另一类是自评量表或结构式问卷。(1)Wolf运动功能试验(Wolfmotorfunctiontest,WMFT):原始版本是由Wolf等为测试强制性运动疗效而设计的,最新的版本由Taub等修订,共有17项任务,其中两项是简单的力量测试。内容包括肩、肘、腕和手的操作性测试,记录每项任务的操作时间和运动质量得分。质量评分共6级,最低0分(不能使用有关的手臂做该项动作),最高为5分(能完成该项动作,动作看起来正常)。在用于慢性偏瘫患者上肢灵活性测试中,该方法的内部一致性、重测信度、组间信度以及稳定性都得到了验证。
(2)MAL:MAL的设计目的是了解在临床环境外患者患肢的使用情况。因此,它涉及了把实验室情况转移到日常生活环境的重要问题,这个特点会使MAL成为一个重要的功能评价工具。作为一种结构式问卷和自评量表,问题包括日常环境中常见的30个活动,要求被检查者独立评价其在特定时期内使用患肢所做活动的数量和质量情况,数量量表和质量量表都有6个级分,最低0分(没做过此项活动),最高5分(使用患手的次数或质量同病前一样),3分是患者不用健肢帮助患肢能完成任务的最小值。
(3)强制性运动结果的其他测量工具:上肢实际使用量试验(actualamountofusetest,AAUT)、ARA、FuglMeyerassessment(FMA)等测量量表。尚需要进行其他方面的评价,如认知评价、失语评价和关节活动度的测量等。
五、CIT在神经康复其他领域的应用
1.对卒中后下肢功能障碍的治疗:大约90%慢性卒中患者步态异常,部分原因是由于损伤后早期到自然功能恢复之前形成的异常模式持续存在。这种现象可以认为是“习得性误用”(learnedmisuse)而不是习得性废用。克服习得性误用,首先要纠正异常运动模式,然后代之以正常的协调运动。Taub等使用塑形理论对16例下肢功能障碍患者实施强制性治疗,每天训练7小时,连续两周(包括步行器训练、地上步行、上楼梯、起坐训练、减重步行训练等),结果显示患者步态明显进步。
2.对儿童脑瘫和脑外伤所致不对称性上肢功能障碍的治疗:研究人员也把强制性治疗原则应用于儿科康复中,对脑瘫[28,29]、脑外伤[30]等引起的不对称性上肢功能障碍进行了干预,均取得了明显的成功。儿科强制性治疗与成人略有不同,要考虑到儿童的兴趣和活动方式。主要包括3个部分:(1)在一特定的时间内,使用一与上肢等长的玻璃纤维手套限制受损较轻的上肢;(2)利用许多专门的适用于孩子不同阶段的训练任务来训练较弱的上肢,重点使患儿获得一些实用性的运动技巧;(3)接受每天6小时,连续21d(包括周末)的强化训练,要求治疗师在家、学校或其他场所与孩子建立一种亲密的工作或合作关系,鼓励家庭成员参与治疗,以产生最大的运动行为和脑的可塑性改变。
3.局部手肌张力障碍的治疗:局部手肌张力障碍是由于手指大量过度使用后出现的手指协调障碍,常见于音乐家。到目前为止没有很有效的治疗方法。脑磁图显示患者原始运动支配区有明显的使用依赖性重叠或涂抹现象,动物实验也发现相似的现象。Candia等[31]对10例长期存在局部手肌张力障碍的小提琴手和吉他手实施了强制性治疗,治疗体现了强制性运动的理念:强制、集中强化和动作塑形。方法是用手指夹板固定正常的手指,重复性强制训练肌张力异常的手指,每天训练1.5～2.5h,连续8d,治疗前后应用一种移动灵活性测试装置记录手指运动协调性曲线。结果显示,治疗后所有患者都取得了显著的进步,曲线明显变的平滑,波幅增高。半数患者恢复了手的功能并能继续演奏音乐。
4.治疗幻肢痛:截肢患者常常出现幻肢痛、非疼痛性的患肢感觉异常,这种现象与传入信号减少导致的皮质重组有关。目前尚未有一种有效的方法能缓解幻肢痛。近期的研究表明,上肢截肢患者使用功能性Sauerbruch假肢后,明显扩大残肢的使用范围,与使用装饰性假肢相比,能明显降低幻肢痛[32]。这种方法虽然不涉及克服习得性废用,但是同样具有强制使用残肢的特点,通过功能依赖性皮质重组而产生治疗效果。
5.对慢性失语症的治疗:卒中后的另一表现失语症常常包含重要的运动成分。慢性卒中患者运动功能可以缓解的事实表明,通过适当的强制性治疗,慢性失语症有可能得到较充分的恢复。Pulvermüller等作了这方面的尝试,17例失语患者分成强制性治疗组和对照组,治疗组采用实用性或交流性失语治疗,小组训练为主,进行治疗性语言游戏,强制患者使用语言交流,并且避免使用手势和其他身体语言。每天集中训练3h,每周5天,连续两周。对照组采用传统语言治疗方法,治疗总时间相同,但疗程较长约4周。治疗中遵循强制性运动治疗的一般原则:集中、强化练习,强制患者语言交流,使用语言塑形技术,并强调在日常生活中的运用。结果显示,治疗组在实验室语言能力测试(aachenaphasiabattery)和日常生活实际语言使用量(communicativeactivitylog,CAL)方面获得了显著性提高。
六、目前的问题和未来的研究方向
显然,强制性治疗在恢复患者运动功能方面有着较大的潜力,在治疗慢性脑卒中上肢运动功能障碍方面,取得了显著的成果。同时,习得性废用现象存在于很多疾病过程中,如手肌张力障碍、肢体骨折、脊髓损伤、脑瘫等方面,作为克服习得性废用的有效方法,有更广阔的应用前景。然而,作为一种新的康复治疗方法,其最终的疗效还取决于发病时的严重程度,对上肢功能较差的患者,CIT虽然能提高患肢的功能,但不能很好的将治疗效果有效地转移到日常生活中去。另外治疗方案还需要进一步的修正,实施强制性治疗的最佳时间、习得性废用的诊断标准等问题都值得进一步的研究。
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