不同雙側上肢訓練模式對
中風復健成效之文獻回顧
黃琬倩
1楊婕淩
1吳菁宜
1林克忠
2摘要
雙側上肢訓練為目前暢行的上肢復健途徑之一,現有之雙側練習文獻以對稱性
雙側訓練之研究為主。本文歸納分析所有類型雙側上肢訓練之治療模式及療效,並
統整各實證研究之證據力層級,以提供臨床治療師應用或未來研究之指引。
經由
PubMed 等文獻搜尋引擎,檢索中風雙側上肢訓練之實證文獻,根據執行
任務是否具對稱性分為對稱與不對稱性兩類,對稱性訓練再依不同治療模式分成機
械輔助式、非機械輔助式及結合式三種類型。療效評估之種類係依國際健康功能與
身心障礙分類架構分析。
本回顧共收錄
28 篇實證研究,經分析後,總體而言發現雙側上肢訓練較一般
復健呈現較佳療效。在對稱性雙側訓練的多種方案中,對於重度動作受損病患,適
合用純機器手臂輔助之雙側訓練,中至輕度病患,可用節律性聽覺指引之雙側訓
練、非機械輔助式,或合併神經肌肉刺激之雙側訓練。療效大多呈現在身體結構層
級,對於活動層級與參與層級的成效較有限,可能因為對稱性雙側任務在日常生活
所占比例較低。此回顧所收錄之研究文獻中,不對稱性僅一篇,結果無法突顯該訓
練的優勢,未來研究值得透過隨機控制試驗探討不對稱性雙側任務訓練之成效。
此篇文獻回顧透過分析各種模式雙側上肢訓練,提供臨床上針對不同類型的中
風病患選擇合適的治療模式的參考依據;雙側訓練療效在日常生活或參與層級的概
化程度,建議未來研究上可以選擇與上肢相關的評量項目做進一步的分析。
關鍵詞:雙側上肢訓練,中風,神經復健
長庚大學臨床行為科學研究所職能治療組1 國立臺灣大學醫學院職能治療學系(所)暨臺大 醫院復健部職能治療科2 通訊者:吳菁宜 長庚大學職能治療學系 桃園縣龜山鄉文化一路259 號前 言
日常生活中許多活動的執行需仰賴兩側 肢體間的協調動作,中風患者上肢動作功能損 傷,儘管有自發性功能恢復,能復原至正常動 作 功 能 的 病 患 仍 不 到 15% (Hendricks, Van Limbeek, Geurts, & Zwarts, 2002);這些感覺動 作的失能會影響個案日常活動的運作,造成其 功能獨立性降低;因此,中風患者患側上肢之 復健治療一直是臨床及研究關注的焦點。當代 提倡之密集性復健治療手法中,雙側上肢訓練 在 急 性 至 慢 性 中 風 患 者 上 得 到 正 面 的 療 效 (Stewart, Cauraugh, & Summers, 2006),且可應 用在動作受損程度較嚴重的患者 (Cauraugh & Summers, 2005; Stewart et al., 2006),因而成為 廣泛被討論的手法之一。
治療之理論機制
雙側上肢訓練分為對稱性及不對稱性,兩 者根據之原理不同,以下將分別說明: 1.對稱性雙側訓練:雙側上肢訓練基於其 訓練原則,讓雙手執行對稱性動作,其治療機 制可由(1)中樞神經對話模式;(2)神經可塑性; (3)感覺回饋貢獻進行解釋。根據中樞神經對話 模式,雙手協調動作是由兩套獨立的動作計畫 系統控制,而系統間可透過高層(胼胝體)及 低層(同側皮質脊髓路徑)的溝通系統傳遞動 作參數 (Cardoso de Oliveira, 2002);基於此概 念,雙側動作產生效應為胼胝體間抑制作用正 常化和強烈的耦合作用(coupling effect)促進神 經路徑的復原:腦傷後,神經網絡產生代償機 制導致健側腦過度活化,而患側腦被強烈抑 制 , 造 成 兩 腦 間 抑 制 作 用 (interhemispheric inhibition)失衡 (Cauraugh & Summers, 2005; Manganotti, Acler, Zanette, Smania, & Fiaschi,2008),而透過對稱性雙側動作可以將胼胝體間 的抑制作用正常化,促進患側腦的動作輸出 (Cauraugh & Summers, 2005; Murase, Duque, Mazzocchio, & Cohen, 2004)。且對稱性雙側動 作之動作參數一致,藉由高、低層溝通,使兩 側腦空間、時間上的參數達到耦合,能促進損 傷 後 剩 餘 的 神 經 通 道 的 投 射(projection) (Cauraugh & Summers, 2005)。
神經可塑性指的是在大腦會因為活動而 影響突觸及神經迴路改變的趨勢 (Cauraugh & Summers, 2005)。目前已有多份腦部造影研究 顯示雙側訓練可以引起神經重組,有的發生於 患 側 腦 的 活 性 增 加 或 健 側 腦 的 興 奮 性 減 少 (Cauraugh & Summers, 2005; Stinear & Byblow, 2004; Summers, et al., 2007);有的是增加健側 腦和小腦活化 (Luft et al., 2004)。 許多雙側訓練會合併感覺訊息的刺激,這 是由於在動作功能復原的過程中涉及大腦間 感覺動作整合 (interhemispheric sensorimotor integration),且在肢體協調性中,感覺傳入訊 息亦扮演重要的角色,故提倡在治療中加入感 覺回饋會使治療更具效應 (Carson & Swinnen, 2002;Cauraugh & Summers, 2005)。
2.不對稱性雙側訓練:此訓練與動作控制 理論中任務導向方法(task-oriented approach)的 概念類似,任務導向方法源自於動態系統理 論,指出職能表現與動作復原的機制來自於 人、環境、與職能活動的動態互動結果。因此, 在治療活動的設計上,強調以真實的物件、環 境及職能活動做為治療的媒介,使病人獲得較 具 功 能 性 之 動 作 能 力(Phipps & Roberts, 2006);功能性神經照影研究指出,透過任務導 向訓練,可增加患側腦初級感覺動作皮質區及 感覺動作神經網絡中許多區域的活化,這些反 應 與 病 人 在 功 能 性 動 作 之 獲 得 是 有 關 聯 的
(Schaechter, 2004)。日常生活中有許多不對稱 的雙手任務,故藉由練習不對稱的功能性雙側 任務,來達到改善動作功能之目的。 針對雙側上肢訓練的研究,過去有Stewart 等學者統整至 2005 年的系統性文獻回顧及後 設分析結果,然而其囊括的治療模式並未包含 機器輔助式,且未標示證據力層級;近年也有 文獻回顧提出雙側訓練的優勢及療效(張雅棻 等,2008; McCombe Waller & Whitall, 2008); 然而,在功能性的活動中,許多雙側任務是不 對稱的,即兩手個別執行不同時間、空間、力 量 參 數 的 動 作 , 根 據 任 務 導 向 方 法 (task-oriented approach),以功能性治療活動(包 含不對稱之雙側活動)介入可以改善中風患者 在日常生活功能的進步。過去少有研究探討不 對稱雙側動作訓練的相對貢獻。因此,本篇文 獻回顧除了增加近一年的相關研究,並將所有 類型之雙側訓練重新分類,包含對稱及不對稱 性雙側訓練:歸納分析各類型治療模式及療 效,並統整各實證研究之證據力層級,以提供 臨床治療師應用或未來研究方向之指引。
方 法
本 篇 搜 尋 文 獻 方 式 使 用 PubMed 、 Medline、Scopus 文獻搜尋引擎,鍵入關鍵字: bilateral/bimanual training/coordination/stroke/ hemiplegic/ rehabilitation,蒐集 1996 年至 2009 年5 月的文獻參考資料,篩選條件包括受試者 為中風患者,有接受雙側上肢動作訓練,治療 後針對患側手改變情形之結果評量;本篇由兩 位作者摘錄各研究之實驗設計、收案標準與人 數、介入方案與時間、療效評量內容與結果等 資訊,並進行分類及判定證據力層級,當結果 不一致時,由第三位作者協助判定。 本篇依據雙側訓練屬性分為對稱及不對 稱性:在對稱性雙側訓練中,分為機械輔助 式、非機械輔助式、結合式三類;其中,機械 輔助式訓練又依其治療模式不同,細分成純機 器 手 臂 輔 助 之 雙 側 訓 練(Robot-assisted arm training)和節律性聽覺指引之雙側上肢訓練 (repetitive bilateral arm training with rhythmic cuing, BATRAC)。結合式雙側訓練有兩種模式:合併神經肌肉刺激與合併虛擬實境 (圖 1)。
療效評估內容與結果,則是參考國際健康功 能與身心障礙分類 (International Classification of Functioning, Disability and Health frame work, ICF) (World Health Organization, 2001)之架構分析,分 為身體結構層級、活動層級及參與層級。
依 據 美 國 職 能 治 療 學 會 (American Occupational Therapy Association, AOTA)提出 實證研究之證據力層級 (Lieberman & Scheer,
2002) (見附錄),將各式雙側訓練之實證研究 依其研究設計、樣本數、內在效度、外在效度 加以評定:研究設計層級愈高表示愈符合隨機 控制型研究;樣本數分級是依據每組情境樣本 數是否大於20;內在效度層級愈高,表示研究 結果無其他替代解釋;外在效度之層級愈高, 代表所取之樣本可代表母群體且治療順應當 代潮流,研究結果之概化性愈強,可做為臨床 治療者之介入指引。
結 果
28 篇實證研究中含對稱性 27 篇,不對稱 性1 篇;在對稱性雙側訓練中,機械輔助式 13 篇(純機械手臂7 篇,BATRAC6 篇),非機械 式輔助式8 篇;結合式 6 篇(合併神經肌肉刺 激 5 篇、合併虛擬實境 1 篇)。各研究之收案 標準、治療方案、療效評估內容與結果以及證 據力層級結果收錄於表1-1 至表 1-4。證據力層級結果
除了個案報告不予評定外,其餘 26 篇結 果統整如下:研究設計之證據力層級I 類之真 實驗設計15 篇,層級 II 之準實驗設計 3 篇; 層級III 之前實驗設計 4 篇,層級 IV 之單一受 試者實驗設計4 篇。受試者人數介於 2~97 位 間,樣本數屬A 類僅 4 篇,B 類 22 篇。內在 效度證據力層級1 有 10 篇,層級 2 有 13 篇, 層級3 有 3 篇;外在效度證據力層級 a 有 6 篇, b 層級 15 篇,c 層級 5 篇。治療類型與內容
一、對稱性雙側訓練
1.機械輔助式雙側訓練:此訓練模式之特徵 為兩手皆固定在儀器上,利用機器輔助患側手動 作,藉由標準化的動作進行高度重複性之動作訓 練。其中,純機械手臂輔助的特色是機器手臂可 提供特定速度及關節活動度,且有多種模式可以 根據病患動作能力選擇,如:被動、主動帶被動、 主動、給予阻力 (Chang, Tung, Wu, Huang, & Su, 2007; Hesse, Schulte-Tigges, Konrad, Bardeleben, & Werner, 2003; Hesse et al., 2005; Lum, Burgar, Shor, Majmundar, & Van der Loos, 2002; Lum et al., 2006)或是不同動作複雜度 (Hesse, et al., 2007); 更簡單的設備,僅由健側手主動動作帶動患側手 執行被動、有節奏性之對稱性動作 (Stinear &Byblow, 2004)。根據機型的不同,針對上肢不同 關節進行訓練,包括近端 (Chang et al., 2007; Lum et al., 2002; Lum et al., 2006)、遠端動作 (Hesse et al., 2003; Hesse et al., 2005; Stinear & Byblow, 2004)或多關節動作 (Hesse et al., 2007)。
BATRAC 的特色是利用節拍器提供聽覺
指引,無提供被動模式,病患雙手握住 T 型
桿,主動進行節律性之同向與反向之手臂近端 伸展/屈曲雙側動作 (Luft et al., 2004; McCombe Waller, Liu, & Whitall, 2008; McCombe Waller & Whitall, 2004, 2005; Richards, Senesac, Davis, Woodbury, & Nadeau, 2008; Whitall, Waller, Silver, & Macko, 2000)。
2.非機械輔助式雙側訓練:定義為受試者 兩手皆主動完成訓練所要求的動作。早期文獻 將此類型訓練定義為雙側等運動學型態訓練 (bilateral isokinematic training, BIT),即雙手同 時 執 行 獨 立 但 對 稱 之 動 作 型 式 的 功 能 性 任 務,其治療性活動包含堆疊積木、放置插棒、 模擬喝水等,依據病人能力選擇可完成的任務 (Lewis & Byblow, 2004; Mudie & Matyas, 1996, 2000)。近幾年之文獻,雖未在文獻中稱其訓練
模式為BIT,但採取相同的動作型式執行功能
性任務 (Lin, Chang, Wu, & Chen, 2008; Morris, et al., 2008; Platz, Bock, & Prass, 2001; Summers et al., 2007; Tijs & Matyas, 2006)。治 療活動內容與 BIT 相似 (Morris et al., 2008; Summers et al., 2007),或是將日常活動或是治 療活動會使用的任務以雙側對稱的模式訓練 (Lin et al., 2008) ;也有強調動作執行過程之雙 手仿畫任務 (Tijs & Matyas, 2006);若病人能 力不足以完成設定之任務,修正性治療改以執 行與原先任務所包含動作要素相似的其他活 動 (Morris et al., 2008)。
3.結合式雙側訓練:合併神經肌肉刺激模 式,是在訓練時於受試者患側手臂貼上電極, 當受試者主動收縮達到設定之閾值,便提供表 面電刺激協助手部做出完全的伸展動作;訓練 內 容 為 手 腕/ 手 指 伸 展 之 純 動 作 訓 練 (Cauraugh, Coombes, Lodha, Naik, & Summers, 2009; Cauraugh & Kim, 2002; Cauraugh & Kim, 2003; Cauraugh, Kim, & Duley, 2005)或執行功 能 性 任 務 (Chan, Tong, & Chung, 2009) ; Cauraugh 等學者 (2009)認為增加健側手的慣 量更能與雙側動作在神經學上的證據一致,便 在結合是雙側訓練中,於健側手加上重量。 合併虛擬實境之模式僅 Merians 等學者 (2007)一篇個案研究報告,該訓練是在虛擬實 境中,執行雙側動作任務,分為兩個訓練系 統:一為訓練手部動作以改善手指個別動作之 鋼琴訓練;另一系統則是針對近端動作的雙手 接球任務。
二、不對稱性雙側訓練
針對不對稱性雙側訓練,僅Desrosiers 等 學者 (2005)的研究中,在一般對稱性雙側任務 外,加入了不對稱性雙側任務:兩手使用的強 度不同,一手操作,一手輔助;主要是針對受 損程度較嚴重之個案,患側手可執行輔助手的 角色。治療時間
治療時間依各類型治療有所不同,在對稱 性雙側訓練中:機械輔助式中的純機器手臂治 療之時間介於3~8 週,每次 15~60 分鐘 (Chang et al., 2007; Hesse et al., 2007; Hesse et al., 2003; Hesse et al., 2005; Lum et al., 2002; Lum et al., 2006; Stinear & Byblow, 2004);BATRAC 之訓練時間為6 週,每週訓練 3 次,每次 1 小時(訓
McCombe Waller et al., 2008; McCombe Waller & Whitall, 2004, 2005; Whitall et al., 2000),另
有修正式之療程,將介入濃縮至2 週,每週 4
天,每次訓練時間增加至2.25 小時 (Richards
et al., 2008)。非機械輔助式雙側訓練,較短的 為期1 週 (Platz et al., 2001; Summers et al., 2007),其餘介於 3~8 週,每次 20 分鐘至 2 小 時 (Lewis & Byblow, 2004; Lin et al., 2008; Morris et al., 2008; Mudie & Matyas, 1996, 2000; Tijs & Matyas, 2006)。合併神經肌肉刺激模式
之治療時間均為2 週,每次 90 分鐘 (Chan et
al., 2009; Cauraugh et al., 2009; Cauraugh & Kim, 2002, 2003; Cauraugh et al., 2005);合併虛
擬實境模式為每天90 分鐘之訓練,每週 3 天,
共3 週 (Merians et al., 2007)。
不對稱性雙側訓練,在每天 45 分鐘的雙
側訓練治療中,有 15 分鐘是執行非對稱性雙
側任務,每週進行 3~4 天之治療,持續 5 週
(Desrosiers, Bourbonnais, Corriveau, Gosselin, & Bravo, 2005)。
療效評量內容
在身體結構層級評量上,包括上肢動作功 能、力量、動作控制的能力及腦部生理活動。 動作功能多用Fugl-Mayer Assessment 與 Wolf Motor Function Test 評估,遠端動作的改善, 則使用Box and Block Test 或 Nine-Hole Peg Test 反應;以靈敏度較高的運動學分析方法評
估動作控制能力;在肌肉力量和ROM 上,使
用臨床方法或儀器量測其改變量;腦部生理活
動的改變則以顱穿刺磁刺激術 (transcranial
magnetic stimulation, TMS)或功能性磁振造影 (functional magnetic resonance imaging, fMRI) 的方式分析。 部分研究會評估活動層級的表現,主要 反 應 受 試 者 的 日 常 生 活 功 能 , 使 用 的 工 具 有針對整體表現的 Barthel index、Functional Independence Measure;也有僅針對日常生活中 牽涉上肢任務表現如:University of Maryland Arm Questionnaire for Stroke (UMAQS)、Motor Activity Log (MAL)。參與層級方面,使用 Nottingham Health Profile (Morris et al., 2008) 及Stroke Impact Scale (Lin et al., 2008)反映生 活品質的改變。
療效評量結果
一、對稱性雙側訓練
1.機械輔助式雙側訓練之療效主要在身體 結構層級方面,包括動作功能、動作控制及肌 肉力量;以下依治療特性不同,分別說明其結 果。純機械手臂輔助訓練可改善重度動作受損 中風病患之動作受損情形、肌力與張力,且具 留存作用 (Chang et al., 2007; Hesse et al., 2003; Hesse, et al., 2005; Lum et al., 2002, 2006);在動 作控制方面,動作速度、動作策略、動作平順 度在治療後有顯著的改善,然而這些效果無法 留存 (Chang et al., 2007);腦部生理活動結果 上,無論是急性或慢性病患均可促進其患側腦 動 作 皮 質 之 興 奮 性 (Stinear & Byblow, 2004)。活動層級方面,日常生活功能無明顯的 改善 (Lum et al., 2002, 2006)。BATRAC 可改善輕至中度動作受損患者
動作受損情形、動作控制與肌力 (Luft et al.,
2004; McCombe Waller et al., 2008; McCombe Waller & Whitall, 2004);改善患側手在動作策 略 、 動 作 平 順 度 與 健 側 手 的 空 間 特 質 表 現 (McCombe Waller et al., 2008)。活動層級的表 現上無一致的結果,但仍有研究顯示病患在接 受 訓 練 後 , 可 改 善 日 常 生 活 功 能 表 現 (McCombe Waller & Whitall, 2004; Waller &
Whitall, 2005)。修正式 BATRAC,僅增加患側 手的使用頻率,並未改善動作表現 (Richards, et al., 2008)。
2.非機械輔助式雙側訓練的療效亦反映在 身體結構層級。對於輕至中度之中風病患可改 善其動作控制表現 (Mudie & Matyas, 1996, 2000),特別是近端關節 (Lin et al., 2008)及動 作執行的時間特質 (Summers et al., 2007);但 是針對精細動作或是提昇動作品質,與單側訓 練結果相比,無法突顯雙側訓練效果 (Morris et al., 2008; Platz et al., 2001; Tijs & Matyas, 2006)。腦部生理結果呈現在健側腦皮質區興奮 性的減少 (Summers et al., 2007)。活動層級 上,日常生活功能的表現均未達顯著的改善 (Lin et al., 2008; Morris et al., 2008)。參與層級 的表現結果也不明顯,與單側訓練或侷限誘發
療法相比,均無法顯示雙側訓練之優勢 (Lin et
al., 2008; Morris et al., 2008)。
3.合併神經肌肉電刺激模式,在身體結構 層級上,可改善動作損傷、執行功能性任務之 表 現 及 關 節 活 動 度 , 且 具 中 至 大 之 效 應 值 (Chan et al., 2009);在精細動作、肌肉力量、 動作控制表現上也顯著改善 (Cauraugh et al., 2005, 2009; Cauraugh & Kim, 2002, 2003);此 外,當給予健側手荷重時,肌肉持續收縮的表 現上較佳 (Cauraugh et al., 2009)。然而在活動 層 級 上 , 日 常 生 活 功 能 表 現 未 達 顯 著 改 善 (Chan et al., 2009)。合併虛擬實境之模式,亦 觀察身體結 構層級方面的改變,從 Merians 之個案報告中,在力學表現及訓練任務執行表 現均有進步。
二、不對稱性雙側訓練
無論在身體結構層級或是活動層級雖然 在治療後皆達改善,但與一般復健治療合併雙 側、單側訓練組相比,無法達顯著差異,且無 法 突 顯 不 對 稱 雙 側 訓 練 的 療 效 差 異 (Desrosiers et al., 2005) 。討 論
一、證據力層級
(一)對稱性雙側訓練 1.機械輔助式雙側訓練:純機器手臂輔助 治療中,證據力層級雖不一,但大多以隨機分 派之真實驗設計為主,可提供較強的證據力。 樣本數有兩篇屬 A 類,其餘 B 類,人數每組 介於 5~12 人,尚具樣本代表性;內在效度方 面,由於實驗組的治療強度均比控制組強,因 此難以排除因為治療強度不同而造成療效差 異之替代解釋;研究以中重度中風患者為探討 對象,概化結果侷限於受損程度嚴重者,給予 中度外在效度。 BATRAC 類 的 研 究 設 計 種 類 多 , 涵 蓋 I~III;樣本數上雖均屬 B 類,但受試者異質性 低,且結果一致性高,故仍具代表性;內在效 度上,無法釐清療效是否來自於額外感覺回饋 而非雙側訓練本身。 2.非機械輔助式雙側訓練:具有正面療效 研究 (Lin et al., 2008; Mudie & Matyas, 1996, 2000; Summers et al., 2007)之研究設計涵蓋 I、 III、IV,早期多為單一受試者研究設計,樣本 數少,證據力層級較低。近年有隨機分派、雙 盲之真實驗設計,樣本數足,內在及外在效度 均佳的實證研究 (Lin et al., 2008),提昇了此類 型治療的證據力層級;研究以中輕度中風患者 為探討對象。此類型雙側訓練,外在效度普遍 較佳,臨床又易執行,若未來隨機控制試驗可 持續累積,並具正面療效,則可廣泛應用在臨 床上。3.結合式雙側訓練:合併神經肌肉刺激模 式證據力層級尚佳,採隨機分派之真實驗設 計,以中輕度中風患者為探討對象,雖然樣本 不多,但同質性高,可具代表性;內在效度上, 受限於難以釐清療效是否為神經肌肉刺激提 供之回饋;不過此治療模式多有正面結果,且 易於臨床複製。合併虛擬實境模式之訓練目前 僅有1 份個案報告結果,無法提供有效之證據 力,未來可持續發展隨機控制試驗或是增加樣 本數之研究,提供臨床或研究更進一步的展 望。 (二)不對稱性雙側訓練 不 對 稱 雙 側 訓 練 僅 一 篇 , 證 據 力 層 級 IB2b,主要限制在於治療模式包含多種治療, 難以釐清療效,又原本之復健治療可能造成療 效的飽和;不過此類型治療活動以功能性任務 為主,臨床應用普遍,值得未來透過隨機控制 試驗探討其訓練成效。 整體而言,隨著治療模式的發展,近年證 據力層級高之實證研究有逐漸增加的趨勢,使 得雙側訓練推廣至臨床使用更具說服力。以下 就雙側訓練之適用對象、整體療效、治療時 間、以及在各層級之效應做進一歩分析。
二、雙側上肢訓練治療療效
適用對象與療效:對於重度動作受損之病 患,以機械輔助式中的純機器手臂輔助之雙側 訓練最具效果。因為治療難度較低:以純動作 訓練為主,又有機器手臂的輔助。輕至中度損 傷患者,適合使用機械輔助式之BATRAC、非 機械輔助式或合併神經肌肉刺激模式之雙側 訓練;這是由於這類型治療,患側手需具備主 動動作之能力。對於輕度中風之病患,由於已 具備大部分動作能力,需要進一步要求動作品 質或是精細操作的能力;合併神經肌肉刺激模 式之雙側訓練可改善抓握任務的表現,仍在適 用範圍。 由於慢性病患狀況穩定,為大多實驗採取 的 對 象 , 在 對 稱 性 雙 側 訓 練 均 可 獲 得 療 效 (Hesse et al., 2003; Lin et al., 2008; Summers et al., 2007; Chan et al., 2009; Cauraugh et al., 2009; Cauraugh & Kim, 2002, 2003 )。針對急性 ~亞急性中風病患,純機器手臂輔助治療可以 加速復原的速度 (Lum et al., 2006)並得到療效 (Hesse et al., 2005; Lum et al., 2006),而非機械 輔助式之效用則不明顯 (Morris et al., 2008; Platz et al., 2001)。 治療時間:治療強度可能會影響療效結 果,若為簡單的動作訓練,練習的次數多或治 療的時間夠長,可以有良好的成效,如:合併 神經肌肉刺激式訓練中,在單次 90 分鐘的治 療時間內執行 90 次以上的練習,持續兩週。 機械手臂治療一次治療時間為60 至 90 分鐘, 共約2-6 個星期,雖依不同機型而有不同的治 療時間,但單就單一動作練習的練習次數都有 60 次以上甚至到 200 下以上;BATRAC 則是 在 1 小時的療程中,每重複相同動作 10 分鐘 後休息5 分鐘,共 6 週。非機械輔助式訓練, 治療總週數不一致,介於1~8 週,但以可達正 面療效的單次治療時間來看,除了Lin 等學者 (2008)單次治療時間較長為 2 小時外,部分研 究以執行任務的次數呈現,如每個任務重複練 習30~50 次。其餘未能突顯雙側訓練療效的研 究單次治療時間約20~30 分鐘,執行 3~4 項任 務,而其療效的限制或許就是因為治療時間太 短,練習次數不足有關 (Morris et al., 2008); 因為在此類型訓練中,個案需主動動作而無其 他輔助,功能性治療活動又涉及較複雜的多關 節活動,因此建議此類型的治療劑量可以再提 高可能更能反映療效。在療效追蹤結果上,機械輔助訓練的療效 可持續2-6 個月 (Chang et al., 2007; Hesse et al., 2005; Lum et al., 2006; Whitall et al, 2000);非機 械輔助式訓練,其療效可持續半年 (McCombe Mudie & Matyas, 1996, 2000);結合式訓練目前 無療效追蹤的研究,是未來可以探討的領域。 治療時間也可解釋不對稱性雙側訓練無 法突顯療效的可能原因,因過去研究僅有 15 分鐘的不對稱訓練,強度不大,故建議未來若 要以此類型治療模式介入,應將治療強度增加 至與對稱性治療相當的強度,較可能獲致不對 稱雙側訓練之療效。 概化程度:各式雙側訓練對於身體結構層 級的改善多有顯著的效果,但較難將療效概化 至活動層級與參與層級的表現。 身 體 結 構 層 級: 即 改 善 動 作 損 傷 程 度
(Waller & Whitall, 2008)。部分文獻指出訓練遠 端 動 作 , 其 療 效 可 轉 移 至 近 端 的 動 作 表 現 (Cauraugh et al., 2009; Cauraugh & Kim, 2002, 2003; Hesse et al., 2005),但若訓練近端動作, 效 果 無 法 轉 至 遠 端 (McCombe Waller & Whitall, 2004, 2005)。此外,治療活動的特質是 純動作訓練或是具功能性的任務訓練,也會影 響療效的概化程度,大體而言,純動作訓練可 有效改善動作損傷情形,而功能性任務訓練對 於患側手功能性的恢復有較佳的效益。雙側訓 練的成效也可以反映在雙側任務的表現上,只 是較少文獻探討 (McCombe Waller & Whitall, 2008),也是未來研究可進一步探討。 活動層級:由於雙側訓練主要著重在改善 患者上肢動作,對於日常生活功能方面的改善 仍有落差;以牽涉上肢任務而言,若為單側任 務,患者可能傾向使用健側手代償,因此在評 估結果上較不易看出差異;而雙側任務中,由 於日常生活中較少任務是兩手同步動作,而以 不對稱性任務居多,以動作學習的觀點,可能 使類化效果有限。另一方面,在回顧的研究 中,所使用的日常生活功能量表,有些量表涉 及行動力、認知、溝通能力或者肛門控制能力 等,由於上肢動作訓練較無涉及上述類別的訓 練,該部分項目較不適合作為上肢動作訓練之 評估工具。 參與層級:在所回顧的實證研究中,極少 研究評估生活品質的改變,而其研究結果亦無 顯著改善,其原因可能是要改善中風患者生活 品質,移行能力扮演重要角色(Morris et al., 2008),且並未強調患側手之使用 (Lin et al., 2008),未來可以生活品質量表中,與動作較相 關的向度,作為評估動作訓練可能對生活品質 之動作領域的效應。 綜合上述,雖雙側訓練整體而言呈現令人 印象深刻的療效,但未來研究中,可進一歩探 討結合機器輔助與功能性任務的訓練,是否可 提昇在日常生活上的改善,或者可續列性結合 機器輔助與非機器輔助之雙側訓練,或者結合 單雙側訓練,以期強化療效;在活動與參與層 級的療效評量工具,應以上肢功能或動作功能 為主的評估工具,較能反映真正的治療成效。
結 論
綜合以上結果得知,目前以對稱性雙側治 療為大宗,且各類型訓練大多有正向療效;純 機器手臂輔助之雙側訓練適合重度動作受損 病患,中至輕度動作受損的病患,可用節律性 聽覺指引之雙側訓練、非機械輔助式,或合併 神經肌肉刺激之雙側訓練。未來研究宜在活動 與參與層級的評量上,選用以上肢粗動作、精 細 動 作 為 主 的 功 能 活 動 為 日 常 生 活 功 能 量 表,以及以生活品質動作領域的項目為探究生活品質動作次領域的變化。
參考文獻
張雅棻、黃琬倩、林娜翎、黃昱、紀皇如、吳 菁宜 (2008)。中風病患雙側動作訓練療效 之文獻回顧。台灣職能治療研究與實務雜 誌,4,頁 1-16。Cardoso de Oliveira, S. (2002). The neuronal basis of bimanual coordination: recent neurophysiological evidence and functional models. Acta psychological, 110, 139-159. Carson, R. G., & Swinnen, S. P. (2002).
Coordination and movement pathology: models of structure and function. Acta psychological, 110, 357-364
Cauraugh, J. H., Coombes, S. A., Lodha, N., Naik, S. K., & Summers, J. J. (2009). Upper extremity improvements in chronic stroke: Coupled bilateral load training. Restorative Neurology and Neuroscience, 27, 17-25. Cauraugh, J. H., & Kim, S. (2002). Two coupled
motor recovery protocols are better than one: Electromyogram-triggered neuromuscular stimulation and bilateral movements. Stroke, 33(6), 1589-1594.
Cauraugh, J. H., & Kim, S. B. (2003). Chronic stroke motor recovery: Duration of active neuromuscular stimulation. Journal of the Neurological Sciences, 215(1-2), 13-19. Cauraugh, J. H., Kim, S. B., & Duley, A. (2005).
Coupled bilateral movements and active neuromuscular stimulation: Intralimb transfer evidence during bimanual aiming. Neuroscience Letters, 382(1-2), 39-44.
Cauraugh, J. H., & Summers, J. J. (2005). Neural plasticity and bilateral movements: A rehabilitation approach for chronic stroke. Progress in Neurobiology, 75(5), 309-320. Chang, J. J., Tung, W. L., Wu, W. L., Huang, M.
H., & Su, F. C. (2007). Effects of Robot-Aided Bilateral Force-Induced Isokinetic Arm Training Combined With Conventional Rehabilitation on Arm Motor Function in Patients With Chronic Stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 88(10), 1332-1338. Chan, M. K. L., Tong, R. K. Y., & Chung, K. Y.
K. (2009). Bilateral upper limb training with functional electric stimulation in patients with chronic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair, 23(4), 357-365. Desrosiers, J., Bourbonnais, D., Corriveau, H.,
Gosselin, S., & Bravo, G. (2005).
Effectiveness of unilateral and symmetrical bilateral task training for arm during the subacute phase after stroke: A randomized controlled trial. Clinical Rehabilitation, 19(6), 581-593.
Hendricks, H. T., Van Limbeek, J., Geurts, A. C., & Zwarts, M. J. (2002). Motor recovery after stroke: A systematic review of the literature. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 83(11), 1629-1637. Hesse, S., Schmidt, H., Werner, C., Rybski, C.,
Puzich, U., & Bardeleben, A. (2007). A new mechanical arm trainer to intensify the upper limb rehabilitation of severely affected patients after stroke: Design, concept and first case series. Europa
Medicophysica, 43(4), 463-468. Hesse, S., Schulte-Tigges, G., Konrad, M.,
Bardeleben, A., & Werner, C. (2003). Robot-assisted arm trainer for the passive and active practice of bilateral forearm and wrist movements in hemiparetic subjects. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 84(6), 915-920.
Hesse, S., Werner, C., Pohl, M., Rueckriem, S., Mehrholz, J., & Lingnau, M. L. (2005). Computerized arm training improves the motor control of the severely affected arm after stroke: A single-blinded randomized trial in two centers. Stroke, 36(9),
1960-1966.
Lewis, G. N., & Byblow, W. D. (2004). Neurophysiological and behavioral adaptations to a bilateral training
intervention in individuals following stroke. Clinical Rehabilitation, 18(1), 48-59. Lieberman, D., & Scheer, J. (2002). AOTA's
evidence-based literature review project: An overview. American Journal of
Occupational Therapy, 56(3), 344-349. Lin, K. C., Chang, Y. F., Wu, C. Y., & Chen, Y. A.
(2008). Effects of constraint-induced therapy versus bilateral arm training on motor performance, daily functions, and quality of life in stroke survivors.
Neurorehabil Neural Repair. , Epub ahead of print.
Luft, A. R., McCombe-Waller, S., Whitall, J., Forrester, L. W., Macko, R., Sorkin, J. D., et al. (2004). Repetitive bilateral arm training and motor cortex activation in chronic
stroke: A randomized controlled trial. Journal of the American Medical Association, 292(15), 1853-1861.
Lum, P. S., Burgar, C. G., Shor, P. C., Majmundar, M., & Van der Loos, M. (2002).
Robot-assisted movement training compared with conventional therapy techniques for the rehabilitation of upper-limb motor function after stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 83(7), 952-959.
Lum, P. S., Burgar, C. G., Van Der Loos, M., Shor, P. C., Majmundar, M., & Yap, R. (2006). MIME robotic device for
upper-limb neurorehabilitation in subacute stroke subjects: A follow-up study. Journal of Rehabilitation Research and
Development, 43(5), 631-642.
Manganotti, P., Acler, M., Zanette, G. P., Smania, N., & Fiaschi, A. (2008). Motor cortical disinhibition during early and late recovery after stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair, 22(4), 396-403.
McCombe Waller, S., Liu, W., & Whitall, J. (2008). Temporal and spatial control
following bilateral versus unilateral training. Human Movement Science, 27(5), 749-758. McCombe Waller, S., & Whitall, J. (2004). Fine
motor control in adults with and without chronic hemiparesis: Baseline comparison to nondisabled adults and effects of bilateral arm training. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 85(7), 1076-1083. McCombe Waller, S., & Whitall, J. (2005). Hand
rehabilitation in chronic stroke. Clinical Rehabilitation, 19(5), 544-551.
McCombe Waller, S., & Whitall, J. (2008). Bilateral arm training: Why and who
benefits? NeuroRehabilitation, 23(1), 29-41. Merians, A., Lewis, J., Qiu, Q., Fluet, G., Talati,
B., & Adamovich, S. (2007). Strategies for incorporating bilateral training into a virtual environment. Paper presented at the 2007 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering, CME 2007, Beijing.
Morris, J. H., van Wijck, F., Joice, S., Ogston, S. A., Cole, I., & MacWalter, R. S. (2008). A Comparison of Bilateral and Unilateral Upper-Limb Task Training in Early Poststroke Rehabilitation: A Randomized Controlled Trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 89(7), 1237-1245.
Mudie, M. H., & Matyas, T. A. (1996). Upper limb retraining following stroke: Effects of bilateral practice. Journal of Neurologic Rehabilitation, 10, 167-184.
Mudie, M. H., & Matyas, T. A. (2000). Can simultaneous bilateral movement involve the undamaged hemisphere in
reconstruction of neural networks damaged by stroke? Disability and Rehabilitation, 22(1-2), 23-37.
Murase, N., Duque, J., Mazzocchio, R., & Cohen, L. G. (2004). Influence of Interhemispheric Interactions on Motor Function in Chronic Stroke. Annals of Neurology, 55(3), 400-409.
Phipps, S. C., & Roberts, P. S. (2006). Motor learning. In H. M. Pendleton & W.
Schultz-Krohn (Eds.), Pedretti's occpational therapy: practice skills for physical
dysfunction (pp. 791-800). United states: Mosby.
Platz, T., Bock, S., & Prass, K. (2001). Reduced skilfulness of arm motor behaviour among motor stroke patients with good clinical recovery: Does it indicate reduced automaticity? Can it be improved by unilateral or bilateral training? A kinematic motion analysis study. Neuropsychologia, 39(7), 687-698.
Richards, L. G., Senesac, C. R., Davis, S. B., Woodbury, M. L., & Nadeau, S. E. (2008). Bilateral arm training with rhythmic auditory cueing in chronic stroke: Not always efficacious. Neurorehabilitation and Neural Repair, 22(2), 180-184.
Schaechter, J. D. (2004). Motor rehabilitation and brain plasticity after hemiparetic stroke. Progress in Neurobiology, 73(1), 61-72. Stewart, K. C., Cauraugh, J. H., & Summers, J. J.
(2006). Bilateral movement training and stroke rehabilitation: A systematic review and meta-analysis. Journal of the
Neurological Sciences, 244(1-2), 89-95. Stinear, J. W., & Byblow, W. D. (2004).
Rhythmic bilateral movement training modulates corticomotor excitability and enhances upper limb motricity poststroke: A pilot study. Journal of Clinical
Neurophysiology, 21(2), 124-131. Summers, J. J., Kagerer, F. A., Garry, M. I.,
Hiraga, C. Y., Loftus, A., & Cauraugh, J. H. (2007). Bilateral and unilateral movement training on upper limb function in chronic stroke patients: A TMS study. Journal of the Neurological Sciences, 252(1), 76-82. Tijs, E., & Matyas, T. A. (2006). Bilateral
training does not facilitate performance of copying tasks in poststroke hemiplegia. Neurorehabilitation and Neural Repair, 20(4), 473-483.
Wenderoth, N., Debaere, F., & Swinnen, S. P. (2004). Neural networks involved in cyclical interlimb coordination as revealed by medical imaging techniques. In S. P.
Swinnen & J. Duysens (Eds.) Neuro-Behavioral Determinants of
Interlimb Coordination: A Multidisciplinary Approach, (pp.187-222). Boston: Kluwer. Whitall, J., Waller, S. M., Silver, K. H. C., &
Macko, R. F. (2000). Repetitive bilateral arm training with rhythmic auditory cueing improves motor function in chronic
hemiparetic stroke. Stroke, 31(10), 2390-2395.
World Health Organization. (2001). International classification of functioning, disability and health. Geneva, Switzerland: World Health Organization.
附錄. 職能治療研究之證據力層級 (Lieberman & Scheer, 2002) 層級 定義 I 隨機控制型研究設計 II 非隨機控制型研究設計—兩組 III 非隨機控制型研究設計—一組(治療組)前後測 IV 單一受測者研究設計 研 究 設 計 NA 敘述性研究;個案報告 A 每組樣本數≧20 樣本數 B 每組樣本數<20 1 高內在效度:研究結果無替代解釋 2 中內在效度:缺乏隨機取樣/分配而有試圖控制 內 在 效 度 3 低內在效度:研究結果有兩個以上之替代解釋 a 高外在效度:受試者可代表母群體,且治療順應當代潮流 b 中外在效度:介於高與低外在效度間 外 在 效 度 c 低外在效度:樣本異質性高,無法瞭解治療效應是否用於其診斷之所有樣 本,或治療不符合當代潮流
Effects of Different Bilateral Arm
Training in Stroke Rehabilitation:
A Literature Review
Wan-Chien Huang
1, Chieh-Ling Yang
1,
Ching-Yi Wu
1, Keh-Chung Lin
2Abstract
Bilateral arm training (BAT) is one of the contemporary treatment
approaches to upper-limb rehabilitation. Previous research on BAT has focused
on symmetrical BAT. The purpose of this review was to synthesize the empirical
studies of BAT including symmetrical or asymmetrical movement patterns,
together with analysis of level of evidence for each study.
PubMed databases were used to identify relevant studies involving
controlled trials of BAT for stroke patients. Twenty-eight eligible studies were
located. We classified BAT, according to the protocols, into training that
involved symmetrical or asymmetrical patterns of movements. Three types of
symmetrical BAT including mechanical, non-mechanical and coupled protocols
were identified. Most studies presented positive outcome in favor of BAT.
However, effects of training were demonstrated primarily in the level of body
structure. Limited evidence was reported for outcomes in the level of activities
and participation. One possible reason is that bilateral symmetrical tasks are less
commonly encountered in daily life than asymmetrical tasks. One article
involving asymmetrical BAT was identified. Future research may further study
the effects of asymmetrical BAT using randomized controlled trials.
This review analyzing diverse types of bilateral training programs provided
clinicians guidelines for clinical practice for different levels of severity of stroke
patients. Future research may employ clinical measures evaluating the
movement domains of ADL and QOL to further understand the efficacy of BAT
at the activity and QOL levels.
Key words: Bilateral arm training, Stroke, Neurorehabilitation
Graduate Institute of Clinical Behavioral Science, Chang Gung University1
School of Occupational Therapy, College of Medicine, National Taiwan University and Division of Occupational Therapy, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, National Taiwan University Hospital2
Correspondence: Ching-Yi Wu, 259 Wen-Hwa 1st Road, Kwei-Shan, Taoyuan, Taiwan