关键词：下肢康复；术后康复；NASA 反重力跑步机
摘要
帕金森病 （PD） 是一种进行性神经退行性疾病，其特征是运动和非运动症状。它是第二常见的慢性进行性神经退行性疾病。PD 仍然缺乏已知的治愈或预防药物。目前的治疗方法主要解决症状，而不会阻止 PD 的进展，随着时间的推移，多巴胺能治疗的副作用变得更加明显。相比之下，物理疗法的副作用风险较低，对心血管有潜在益处，可能为患者带来更大的益处。反重力跑步机是一种新兴的康复治疗设备，安全性高，可最大限度地减少患者的恐惧，让他们更专注于正常、正确的步态，具有广阔的临床应用前景。基于此前提，本研究旨在总结和分析反重力跑步机在 PD 患者中的应用相关研究，为 PD 康复实践提供参考，为该领域未来的研究建立理论基础。
1 引言
帕金森病 （PD） 是一种进行性神经退行性疾病，其特征是运动和非运动症状 .它是第二常见的慢性进行性神经退行性疾病 .在过去 30 年中，患病率增加了 2.5 倍，目前全球总患病率超过 600 万 .静息震颤、强直、运动迟缓、姿势不稳和步态障碍构成了 PD 的主要运动体征，导致进行性损伤。步态冻结 （FOG） 被认为是帕金森病患者最致残的步态障碍之一，被定义为“尽管有行走的意图，但脚部短暂、阵发性地消失或向前进展明显减少”.患者经常描述说，当他们的上半身继续保持其原始运动时，他们的脚无法移动.一项系统评价表明，跑步机训练可增强 PD 患者的健康状况，并且是对 UPDRS 评分影响最显着的运动疗法干预。研究表明，47% 的 PD 患者表现出 FOG ，这是导致患者行动不便和跌倒风险升高 .此外，随着疾病的进展，PD 的非运动症状会恶化。这些症状主要与嗅觉减退、便秘、泌尿功能障碍、认知障碍、直立位低血压、记忆力减退、抑郁和睡眠障碍有关。导致患者的生活质量降低。
临床上，治疗包括脑深部刺激 （DBS） 和基于多巴胺的药物治疗 .尽管 DBS 是治疗 PD 、其侵入性、术后并发症的风险和昂贵的成本使其不如其他选择理想。药物治疗是 PD 的主要治疗方法，包括左旋多巴、甲基多巴和水飞蓟素，可以改善患者的运动症状。然而，多巴胺能药物对 PD 的疗效最终会消失并出现副作用。此外，现有的多巴胺能疗法只能缓解症状，不能阻止疾病的进展，并可能导致严重的并发症，如开关现象和 L-DOPA 诱导的运动障碍，使治疗过程进一步复杂化。.尽管应用了药物治疗，但 PD 患者的步态障碍仍然存在.研究表明，与未服用左旋多巴的患者相比，服用左旋多巴的患者发生 FOG 的风险更高。
相反，物理疗法的副作用风险和潜在的心血管益处较低，可能为患者提供更大的益处.近年来备受关注的水上运动疗法是一种利用水的特性（如浮力、湍流、静水压力和阻力）使患者能够在水中进行锻炼，从而提高肌肉力量、耐力和协调性的训练方法。一项系统评价显示，与陆上运动相比，水上运动疗法显着增强了患者的静态平衡。虽然水上运动疗法在 PD 早期对步态、平衡和活动能力的有益影响与陆基物理治疗相当，但理想的运动剂量、训练内容和有效持续时间仍有待商榷。最近的一项研究发现，36.5% 的 PD 患者在水中呼吸困难，并且由于他们的不对称运动特性，他们可能面临溺水的风险，这使得他们难以执行复杂的动作。此外，大约 30% 的患者会出现痴呆和严重的执行功能障碍，这会损害语义、情境记忆以及视觉空间感知和构建。这将对场地、水疗设备和监督人员提出更严格的要求。因此，水中运动疗法在老年中晚期 PD 患者的应用存在局限性。但是，反重力跑步机比传统的支撑带减肥训练系统更舒适，让患者更专注于正确的步态，并且可以提供更舒适的有氧运动和步行。基于这一前提，本文对反重力跑步机在 PD 患者中的应用和机制的相关研究进行总结和分析，以期为 PD 康复实践提供参考，并为该领域的未来研究建立理论基础。
2.反重力跑步机
跑步机在步态分析和康复训练方法中的使用已得到广泛应用，因为它们有助于执行各种步态周期，同时保持患者的自然步态表现。PD 的主要治疗目标之一是维持活动能力和身体机能。跑步机可以进行连续和有节奏的训练，这为模仿稳定步态所需的精确运动创造了完美的环境。然而，使用典型的跑步机时存在安全问题，因为患有中晚期帕金森病 （PD） 的人经常会出现认知障碍、躯体功能受损和更高的跌倒风险。
在太空飞行过程中长时间暴露在微重力下会导致宇航员的身体机能严重恶化。由美国国家航空航天局 （NASA） 开发的反重力跑步机是一种新型的体重支撑步行训练系统，它利用太空中的气压差来模拟地球的引力，以防止宇航员失去骨量和肌肉退化。它可以有效地最大限度地减少重力对他们身体的影响。今天，它越来越多地用于运动和临床环境，包括跑步受伤的患者 、骨关节炎 、脑瘫 、骨盆应力性骨折等。反重力跑步机作简单，对患者的要求相对较低。患者穿着专门设计的短裤，该短裤与与腰部对齐的安全气囊相连。该系统根据患者的体型和体重校准安全气囊。当空气被吹入时，气动系统的气压以 1% 的增量降低重力，最高可达 80%，将坠落的风险降低到几乎为零，并提供高度的安全性。它不仅可以减轻患者的恐惧，还有助于提高患者的积极性和依从性 .由于该设备的分散和均匀的重量支撑，患者的下肢可以在保持步态力学的同时更自然地摆动，这有利于神经肌肉再教育，并且更多通过生理运动模式.反重力跑步机不仅产生与水上运动疗法类似的效果，而且可以准确、逐步地调整患者的负重能力。美国食品和药物管理局已批准在门诊医疗和物理治疗诊所使用反重力跑步机，并且对颅内和全身血流动力学参数 .
3 反重力跑步机在帕金森病患者康复中的应用
3.1 改善帕金森病患者的姿势步态异常
在 PD 早期，患者的姿势异常主要表现为站立时躯干前屈或外屈，以及头颈部屈曲，当功能缺陷相对较小时，表明疾病进展的重要里程碑是冻结步态的开始。一项对 23 名 PD 患者翻身过程动力学的研究显示，PD 患者转弯更慢，需要更多步骤才能完成翻身动作.当患者出现姿势和步态症状时，死亡率往往会上升——主要是由于跌倒、髋部骨折等。通常，患有 PD 的人在开始下降后预期寿命会缩短 7 年.冻结步态的病理生理原因和决定因素是多方面的。Fasano 等人 发现导致冻结步态的病变部位在功能上与小脑背内侧的局灶区域相连;Lewis 等人提出，大脑中存在不同的病理生理回路，单个回路的改变或损伤会使整个神经网络失衡，最终导致僵硬步态的发展。
PD 患者可能在控制膝关节的肌肉中表现出过多的肌肉活动.患者可以通过大多数形式的身体活动来改善他们的步态 .在体重支持的环境中锻炼可促进 PD 患者下肢伸肌的正常激活，当体重支持接近 80% 时，伸肌关闭激活时间和峰值肌肉激活将恢复正常。PD 患者在低重力环境中可能会看到伸肌过度激活的减少，这可以帮助患者解决姿势不规则问题并有效管理下肢肌肉的张力。PD 患者受益于跑步机训练，可改善他们的步态和行走能力，包括步幅和步行速度.一项随机对照研究的结果表明，为期 8 周的跑步机训练显着改善了 PD 患者的步态和姿势稳定性。Rose 等人报告称，PD 患者在反重力跑步机上进行有氧运动 8 周后，平均步行距离增加了 10.6%。Baizabal-Carvallo 等人研究了 4 周的反重力跑步机训练对中度至重度步态冻结的 PD 患者的影响，揭示了步态速度和步幅增加。84% 的患者报告步态中度或显着改善，这表明即使在 MoCA 评分低（即存在认知缺陷）的 PD 患者中，反重力跑步机也有潜在益处。冻结步态的病理生理学错综复杂，反重力跑步机改善冻结步态的神经生理学机制尚未完全理解。然而，一些研究人员假设，在低重力条件下，减少的地面反作用力和减少的本体感觉输入可能会导致 PD 患者神经元运动回路与某些运动能力更好地整合，并且患者也可能能够通过改善他们的步态来增强神经元代偿机制。这可能会导致冻结步态的改善。年纪较大的 PD 患者在使用传统跑步机时可能会发现难以跑步或提高步行速度而不必担心跌倒。在反重力跑步机上稳步提高体重，直到能够支撑整个体重，使他们能够练习锻炼并逐渐增强对自己运动能力的自信心。
3.2 改善帕金森病患者的平衡和身体活动
身体活动被定义为由骨骼肌引起的导致能量消耗的任何身体运动.根据研究，那些定期、长时间、中度至高强度体育活动的人患 PD 的几率比久坐不动的人低 40%。肌肉无力和其他运动缺陷显着阻碍了 PD 患者参与体育活动的能力，导致身体活动水平显着降低。经常跌倒的 PD 患者在执行日常任务时也存在困难，并且强烈害怕再次跌倒。如果平衡缺陷和对跌倒的恐惧持续或恶化，这可能会阻止 PD 患者进行日常生活活动。Matinolli 等人表明疾病严重程度增加和姿势摇摆似乎是 PD 患者发生跌倒的最重要独立危险因素。最近一项对 PD 患者跌倒的调查显示，跌倒频率是同龄老年人的两倍 .
在受 PD 影响的小鼠中，运动已被证明可以增强多巴胺受体 DA-D2R，并且在 PD 患者 .研究表明，经过 4 周的反重力训练后，PD 患者的 Timed Up and Go 测试 （TUG） 缩短了 7 s，这显著改善了动平衡并降低了跌倒的风险。在矢状面和横截面平面中，PD 患者在进行 8 周的反重力跑步机训练后，在执行动平衡相关任务方面的表现有所提高，五次坐姿到站姿测试的完成时间缩短了 24% 证明了这一点。然而，这项研究的样本量很小，而且只有男性 PD 患者。需要进一步的研究来调查反重力跑步机对更大样本量的 PD 患者动态平衡和身体活动的影响。
3.3 改善帕金森病患者的认知障碍
PD 最常见的非运动症状之一是认知功能障碍;在诊断时，20%-33% 的个体有中度认知障碍 .研究表明，PD 患者的运动和运动学习缺陷与认知功能障碍之间存在显着相关性。然而，运动迟缓是 PD 患者轻度认知障碍的危险因素，并且该人群发生认知障碍的风险更高 .与健康对照相比，早期 PD 患者的血清 BDNF 水平显著降低。然而，实验动物研究表明，跑步机运动增加了 PD 大鼠模型纹状体中 BDNF 和 GDNF 的水平。上调 Nrf2 和 γGCLC 的水平，并逆转实质性黑质的多巴胺能神经变性 .它们通过调节神经营养因子来刺激突触形成和血管生成、抑制氧化应激并改善线粒体功能，从而发挥神经修复和神经保护作用。Johansson 等人 证明有氧运动通过刺激皮质纹状体感觉运动和认知控制网络的功能和结构可塑性来减少脑萎缩、稳定运动过程并提高 PD 患者的认知能力，而 Fisher 等人 表明运动会增加多巴胺能信号的神经可塑性。一项评论指出，在 PD 患者中，运动持续改善力量、柔韧性、运动控制和认知能力，从而获得更好的功能能力。这些发现与 PD 动物模型的发现一致。
除了提供与传统跑步机上的有氧训练类似的好处外，反重力跑步机也更适用于老年人、行动不便和中晚期 PD 患者。然而，关于运动疗法改善 PD 患者认知缺陷的研究仍然存在差距，未来需要纳入更多大样本、多中心、随机对照研究，以指导 PD 患者更多样化的康复治疗。
3.4 改善帕金森病患者的生活质量和睡眠障碍
PD 的运动和非运动症状显着影响生活质量，包括身体、心理、情感、社会和经济方面。一项荟萃分析显示，PD 患者在大多数生活质量指标上的得分低于健康对照组，尤其是在他们的身心健康方面。大量研究表明，抑郁症是影响生活质量的最重要因素，占生活质量损害的 60% .焦虑、冷漠和疼痛也与 PD 患者的生活质量相关 ，并且比运动症状的影响更大。患者的生活质量下降不仅会影响他们的治疗计划，还会缩短他们的预期寿命 .
反重力跑步机训练可以改善 PD 患者的生活质量和负面情绪。研究表明，经过 8 周的反重力跑步机运动后，PD 患者的 PDQ-39 指数有显着改善，综合指数平均增加 8.3 分，与健康对照组相比提高了 32.6%。Atan 等人 发现，在对 PD 患者进行为期 6 周的体重支持训练计划后，诺丁汉健康概况 （NHP） 的能量和身体活动亚组评分显着改善。动物实验表明，跑步机运动可预防抑郁样行为，并恢复 PD 小鼠纹状体和海马体中 proBDNF、BDNF 和 TrkB 的水平，表明运动训练对纹状体和海马体神经保护的有效性。然而，目前在调查 PD 患者生活质量、抑郁和焦虑的不同研究中使用的量表存在相当大的差异。例如，用于评估 PD 患者抑郁症的汉密尔顿抑郁量表 （HDRS） 和贝克抑郁量表 （BDI） 等几项研究措施尚未获得批准在该患者群体中使用。为了确保高质量的研究数据并实现相关研究之间的可比性，我们强烈建议研究人员在未来的研究中使用官方推荐或建议的量表，并提供有关所用统计程序的详细信息。
鉴于 PD 患者的运动和非运动症状造成的痛苦，以及焦虑、抑郁和药物不良反应的普遍存在，他们容易患上睡眠障碍，这会对疾病的消退产生负面影响。睡眠是 PD 最常见的非运动症状，患病率约为 47.66%–89.10% .研究表明，身体活动水平和理想的睡眠模式都与较低的 PD 风险独立相关，而具有高身体活动水平和理想睡眠模式的人患 PD 的风险最低。因此，提高身体活动水平和睡眠质量可能是预防 PD 的有希望的干预目标。一项研究指出，跑步机训练增加了皮质纹状体神经可塑性和多巴胺释放，从而改善了睡眠质量。跑步机训练代表了最直接的有氧运动类型，而反重力跑步机融合了传统跑步机的优点，在 PD 中更实用、更安全，可以有效改善 PD 患者的身体活动水平和睡眠障碍，从而提高他们的生活质量。然而，需要其他样本量更大、质量更高的研究来验证反重力跑步机对 PD 患者生活质量的影响。
4 结论和未来方向
最近的研究表明，反重力跑步机训练可有效改善 PD 患者的姿势步态异常，降低跌倒风险，并增强平衡功能和活动能力。此外，反重力跑步机训练为 PD 患者带来了巨大的好处，解决了认知缺陷、睡眠障碍和整体生活质量问题。本研究为 PD 患者的康复实践提供了参考，为更好地回归家庭和社会提供了新的康复思路。
然而，令人遗憾的是，调查反重力跑步机在 PD 和其他神经退行性疾病康复中的应用的研究仍然缺乏。现有研究主要强调增强帕金森病患者的步态异常和平衡功能，而忽视了认知缺陷和生活质量等方面等关键问题，这些问题对帕金森病患者有重大影响。因此，进一步的研究工作应包括大规模、多中心、随机对照试验，以解决这些差距并为 PD 患者康复提供全面指导。
此外，反重力跑步机的运动处方也是未来研究的一个方向。它包括运动持续时间、运动强度、运动频率、体重减轻百分比以及需要进一步调查的双重或多任务处理。此外，没有足够的循证医学支持来确定具有不同疾病过程的 PD 患者的最佳训练方案，因此需要进一步探索不同运动方案之间的效果差异及其疗效持续时间。未来的试验应采用严格的研究设计，同时使用主观和客观结局指标，并进行长期随访，以确定更有效的 PD 抗重力跑步机管理策略。
总之，反重力跑步机是一种新兴的康复设备，可以逐渐降低重力，从而减轻类似于水上疗法的体重，但安全性更高。它增强 PD 患者日常活动的潜力及其良好的临床应用前景使其成为一种安全有效的运动选择，特别有益于患有晚期 PD 和行动不便需要全面监督的老年人。