儿童爬行促通训练机器人对全面性发育迟缓儿童粗大运动及认知功能影响的临床研究

陈文翔1，沈滢2，张洪梅1，孙耀金1，戴文骏2
1.南京医科大学附属儿童医院康复医学科(南京210008)
2.南京医科大学第一附属医院康复医学中心(南京210029)

【摘要】目的探讨儿童爬行促通训练机器人对全面性发育迟缓(globaldevelopmentaldelay，GDD)患儿的粗大运动及认知功能的影响。方法选取2020年9月—2021年9月在南京医科大学附属儿童医院康复医学科治疗的40例GDD患儿。通过信封法，将纳入患儿随机分为试验组和对照组，每组各20例。试验组予儿童爬行促通训练机器人联合常规康复训练，对照组予徒手爬行训练联合常规康复训练。于治疗前后采取88项粗大运动功能测试(GrossMotorFunctionMeasure-88，GMFM-88)量表、Gesell发育诊断量表(GesellDevelopmentalScale，GDS)得分来评估患儿粗大运动和认知功能。结果两组患儿的性别(χ2=0.100，P=0.752)、年龄(t=0.053，P=0.962)比较，差异均无统计学意义。治疗前，两组的GMFM-88量表、GDS得分比较，差异均无统计学意义    (P>0.05)。治疗后，两组的GMFM-88量表、GDS得分比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗前后，两组组内GMFM-88量表、GDS得分比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论儿童爬行促通训练机器人训练对GDD患儿粗大运动和认知功能的疗效优于徒手爬行训练。
【关键词】全面性发育迟缓；儿童爬行促通机器人；粗大运动功能；认知功能

全面性发育迟缓(globaldevelopmentaldelay，GDD)是全球儿童主要致残原因之一，主要表现为5岁以下的儿童在粗大/精细运动、认知、言语、日常活动能力等发育领域中存在2个及以上的明显落后[1-2]。相关数据显示，儿童GDD的患病率为1%~3%[3]。其表现出不同程度的运动、言语、认知等功能障碍，不但影响患儿的正常生长发育，还给家庭带来沉重的负担，因此对于GDD患儿应做到早发现、早干预。
爬行作为婴儿期最显著的体位转移，对运动功能的习得和认知功能的发展近来也受到大家的普遍关注[4-5]。目前对于早期爬行功能的建立，主要是以徒手爬行训练为主的针对性治疗方法，但存在耗时、耗力等不足之处。随着康复机器人技术的不断发展[6-7]，智能爬行系统应运而生[8]。本研究旨在对比儿童爬行促通机器人与常规徒手爬行训练对GDD患儿的粗大运动和认知功能的治疗效果，为GDD患儿治疗方案提供参考依据。现报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2020年9月—2021年9月在南京医科大学附属儿童医院康复医学科治疗的40例GDD患儿。其中，男21例，女19例，平均年龄(41.45±6.56)周。纳入标准(全部满足)：①年龄在32~72周；②符合《精神障碍诊断与统计手册》第5版    (DSM-Ⅴ)中GDD的诊断标准[9]；③88项粗大运动功能测试(GrossMotorFunctionMeasure-88，GMFM-88)量表[10]C能区(跪和爬)得分为0分；④患儿监护人自愿参与本研究并签署知情同意书。排除标准(满足其一)：①髋关节发育障碍；②伴有癫痫；③生命体征不稳定；④不配合治疗。本研究已通过南京医科大学附属儿童医院医学伦理委员会审查，批号：201701021。

1.2方法

1.2.1分组通过信封法，将纳入患儿随机分为试验组和对照组，每组各20例。每例患儿治疗前后2次均由同1名治疗师进行评估，且该治疗师不参与到该患儿的治疗当中。评估、治疗人员均不了解患儿的分组情况。
1.2.2治疗方法2组患儿均接受常规康复训练：
①运动疗法：包括躯体功能训练、骨盆的控制、4点支持位的平衡反应、其他体位向4点支持位的转换。所有患儿接受运动疗法训练4周，每周5d，1次/d，30min/次。②感觉统合训练。③物理因子治疗。④中医推拿及针灸。以上常规的康复训练均由相同年资的康复治疗师进行。
在此基础上，试验组进行儿童爬行促通机器人训练，对照组进行徒手爬行训练。①儿童爬行促通训练机器人。采用DS-LF2A型儿童爬行促通机器人(南京鼎世医疗器械有限公司)进行训练。患儿躯干置于训练仪的腹托上，双手、双足置于特定的手托、足托上，保持身体4爬位，通过设备驱动，选择合适的爬行训练速度进行重复性四肢交替爬行训练(图1)。儿童爬行促通机器人训练4周，每周5d，1次/d，20min/次。②徒手爬行训练。治疗师与患儿选取一对一的训练方式。患儿取4点支撑位，治疗师跪立其后，扶持患儿肩部使一侧上肢负重，用拇指刺激主诱发带和辅助诱发带的刺激点，引起患儿另一侧上肢靶肌肉的应答反应，使其运动至前方，随之对侧下肢迈出，进行上下肢对角线的交替向前运动。徒手爬行训练4周，每周5d，1次/d，20min/次。

1.3评定指标

1.3.1GMFM-88[10]量表采用GMFM-88量表进行粗大运动功能评估，记录A(卧位和翻身)、B(坐)、C(爬和跪)、D(站立)、E(走、跑和跳)5个能区的原始分。评分标准里能完成指定动作记3分，部分(10%~100%任务)完成记2分，少量    (<10%任务)完成记1分，不能进行记0分。患儿的原始分越高，代表粗大运动功能发育的越好。通过公式将各能区原始分转换为各能区百分比(公式1)。总分百分比为5个能区百分比之和除以5(公式2)。重测信度组内相关系数(intraclasscorrelationcoefficient，ICC)值为0.9898[95%置信区间(0.9721，0.9868)]，测量者间信度ICC值为0.9875[95%置信区间(0.9684，0.9951)][11]。
公式1：=×100A+B+C+D+E5

1.3.2Gesell发育诊断量表(GesellDevelopmentalScale，GDS)[12]两组患儿治疗前后均采用GDS作为评价指标。根据患儿的功能状况，测发育年龄    (developmentalage，DA)。DA越高，代表相应功能越好。大运动行为的DA用于评估粗大运动功能，适应性行为的DA用于评估认知功能。

1.4统计学方法

采用Jamovi(1.6.23.0)软件进行数据分析。计量资料采用正态性检验，符合正态分布的数据以均数±标准差表示，非重复测量数据采用独立样本t检验进行组间比较，重复测量数据采用两因素重复测量方差分析法，若不满足球对称性，则采用Greenhouse-Geisser法校正自由度，检验时间效应、组别效应和时间×组别交互效应，若交互效应有统计学意义，则进行简单效应的分析，采用经Bonferroni校正P值的t检验进行两两比较；不符合正态分布的则采用中位数(下四分位数，上四分位数)表示，组内比较采用Wilcoxon符号秩检验，组间比较采用Mann-WhitneyU检验。计数资料采用例数表示，组间比较采用χ2检验。检验水准α=0.05，双尾检验。

2结果

2.1一般资料比较

试验组男11例，女9例，平均年龄(41.50±4.67)周。对照组男10例，女10例，平均年龄(41.40±6.62)周。两组患儿的性别(χ2=0.100，P=0.752)、年龄(t=0.053，P=0.962)比较，差异均无统计学意义。

2.2GMFM-88量表能区百分比

GMFM-88量表A、B和总能区百分比数据符合正态分布，不满足球对称性，采用经Greenhouse-Geisser校正自由度的两因素重复测量方差分析。结果显示，两组GMFM-88量表A能区百分比(时间：F=5162.667，P<0.001，偏η2=0.993；组别：F=13.779，P<0.001，偏η2=0.266；交互：F=192.667，P<0.001，偏η2=0.835)，B能区百分比    (时间：F=1078.176，P<0.001，偏η2=0.966；组别：F=68.514，P<0.001，偏η2=0.643；交互：F=165.585，P<0.001，偏η2=0.813)和总能区百分比(时间：F=2703.373，P<0.001，偏η2=0.986；组别：F=51.662，P<0.001，偏η2=0.576；交互：F=321.949，P<0.001，偏η2=0.894)的时间效应、组别效应和交互效应均有统计学意义(P<0.001)。
两两比较结果显示：治疗前，两组GMFM-88量表A、B、C和总能区百分比比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组GMFM-88量表A、B、C和总能区百分比比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；治疗前后，两组组内GMFM-88量表A、B、C和总能区百分比比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

项目	试验组	对照组	检验统计量	P值
GMFM-A(x±s)			t
治疗前	68.63±2.85	68.63±2.85	t=0.000	1
治疗后	89.22±2.74*	82.55±3.30*	t=6.955	0
GMFM-B(x±s)
治疗前	20.33±1.49	20.00±1.53	t=0.698	1
治疗后	37.50±2.68*	27.50±3.08*	t=10.954	0
GMFM-C[M(QL，QU)]
治疗前	0	0	−	−
治疗后	13.10(9.52，16.67)*	2.38(2.38，4.76)*	U=7.000	0
GMFM-总(x±s)
治疗前	17.79±0.83	17.73±0.85	0.251	1
治疗后	28.01±1.70*	22.70±1.46*	10.576	0

2.3GDS大运动行为和适应性行为评分

GDS大运动行为的DA和适应性行为DA数据符合正态分布，不满足球对称性，采用经Greenhouse-Geisser校正自由度的两因素重复测量方差分析。结果显示，两组GDS大运动行为DA评分(时间：F=623.168，P<0.001，偏η2=0.943；组别：F=88.680，P<0.001，偏η2=0.700；交互：F=158.879，P<0.001，偏η2=0.807)和适应性行为DA评分(时间：F=2850.451，P<0.001，偏η2=0.987；组别：F=22.298，P<0.001，偏η2=0.370；交互：F=86.695，P<0.001，偏η2=0.695)的时间效应、组别效应和交互效应均有统计学意义(P<0.001)。
两两比较结果显示：治疗前，两组GDS大运动行为和适应性行为DA评分比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组GDS大运动行为和适应性行为DA评分比较，差异均有统计学意义    (P<0.05)；治疗前后，两组组内GDS大运动行为和适应性行为DA评分比较，差异均有统计学意义    (P<0.05)。见表2。

3讨论

GDD是一种发育性残疾，多与患儿早产、体重过轻、出生时存在脑缺血缺氧等损伤有关[4，13]。考虑其存在运动和认知等多方面的功能障碍，严重影响患儿的生长发育[13]。爬行功能作为人类第一个里程碑式的运动能力，是粗大运动发育过程中的重要环节[14]。Forma等[15]认为早期婴儿的对角线爬行有助于后期直立行走的建立。通过爬行可编辑肌肉记忆，增强核心肌肉力量，改善小脑及前庭的平衡功能，诱导平衡功能的建立[16-17]。研究表明，现阶段常用的爬行训练的康复治疗技术有Bobath技术、Vojta手法中的反射性腹爬(R-K)法[18-19]，但存在训练强度和质量不够，人力资源要求高，异常的爬行模式难纠正等缺点。
本研究采用的儿童爬行促通训练机器人基于神经可塑性和运动再学习理论[20]。研究表明0~2岁是儿童中枢神经快速发展的阶段，在此期间中枢神经系统具有高度的可塑性[21]。通过任务导向性的重复性爬行训练可以重塑GDD儿童的皮质运动区的功能，诱导生理性运动模式，运动恢复更优化[22]。Angulo-Barroso等[23]研究发现运动发育迟缓患儿在经过跑步机训练后每分钟步数有所增加，步行质量得到有效提高。杜森杰等[24]对痉挛型双瘫患儿进行4周爬行促通训练机器人干预，发现相比较于徒手爬行训练和爬行架治疗，儿童爬行促通训练机器人治疗在粗大运动功能方面疗效更佳。本研究首次将爬行促通训练机器人运用于GDD患儿的治疗，从GMFM-88各能区角度全面分析爬行促通训练机器人对患儿粗大运动功能的影响，而不仅局限于患儿的爬行功能。对于儿童来言，动作-结果结合是学习新运动技能的必要组成部分[25]。爬行促通训练机器人持续不断地进行大量机械性的重复运动，通过强化学习向大脑输入正确的爬行模式[26]，抑制异常运动模式，带动GDD患儿模拟爬行运动，提高患儿下肢交互分离运动和四肢协调能力，建立功能性神经通路，有助于巩固习得的运动行为[27]。与此同时，本研究探索爬行促通训练机器人对患儿运动功能影响的同时是否能提高认知功能，结果显示训练后GDD患儿的粗大运动与认知功能均有所提高，更深入地阐述GDD患儿进行爬行促通机器人训练的作用原理，促进患儿的全面康复。
研究表明爬行训练对患儿的认知功能也有一定的促进作用[5，28-29]。Berger等[28]提出运动经验是自适应运动行为的关键相关因素。随着爬行动作的逐渐建立，为患儿提供新的学习机会，有助于儿童在面对环境的变化时能立即做出决策，对认知功能的改善具有积极作用。此外，Herbert等[5]发现爬行功能的建立可以提高9个月婴儿的记忆检索能力。有研究发现爬行与婴儿的空间认知能力成正相关，爬行时间越长，相应空间认知能的得分越高[14，30]。近年来亦有文献报道爬行训练可以增强神经连接，对脑功能的重组和激活有积极的促进作用，进而改善患儿的认知功能[27]。先前有关爬行对认知功能的影响往往仅局限于认知的某一部分，如记忆力、空间定向力等，但本研究聚焦儿童的适应性行为，包含感觉运动技能、沟通技能、生活自理技能及初步的社会化技能方面，涉及对外界刺激物的分解与组合，反映患儿认知行为发育的整体状况。
本研究的不足之处在于结局指标较少，观察周期较短，缺乏GDD患儿治疗后的持续跟踪随访，且尚未涉及儿童爬行促通训练机器人对GDD患儿精细功能、日常生活能力等其他各个发育领域的影响。
综上所述，不同形式的爬行训练均会提高GDD患儿的粗大运动和认知功能，但本研究采用的儿童爬行促通训练机器人较徒手爬行训练能较大程度地提高GDD患儿的粗大运动及认知功能，且节约人力成本，提高工作效率，保证患儿的治疗效果，为爬行训练的临床应用提供手段，为发育迟缓的全面康复提供理论依据。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。

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