功能性电刺激(FES)对神经疾病患者单双任务行走中认知效率与步态模式的协同改善作用

推荐语：针对神经疾病患者足下垂导致的认知-运动干扰问题，德国海德堡大学团队通过单/双任务行走实验，探究功能性电刺激(FES)对认知率(cognition rate)和步态参数的影响。研究发现FES显著提升双任务行走时的认知率(0.25,p=0.005)，同步改善步速(0.07m/s)、步长(0.03m)和步宽(-1.12cm)，证实FES通过解放认知资源增强环境交互能力，为神经康复提供新策略。

　　

神经疾病患者常因足下垂(foot drop)导致步态异常和跌倒风险增加，传统踝足矫形器(AFO)虽能机械性矫正但限制活动自由度。功能性电刺激(Functional Electrical Stimulation, FES)通过激活残余神经肌肉功能，不仅改善步态还可能影响认知-运动协调能力，但其对双任务条件下认知资源分配的作用机制尚不明确。海德堡大学医院骨科团队在《Scientific Reports》发表研究，首次系统评估FES对神经疾病患者单/双任务行走中认知率和三维步态的协同影响。

研究采用三维运动捕捉系统(Vicon)和力板(AMTI)采集15例长期使用FES的神经疾病患者（含脑瘫、脊髓损伤等）的步态数据，通过线性混合模型分析FES条件(有/无)与任务类型(单任务ST/双任务DT)对认知率和步态参数的交互作用。双任务采用倒序减7运算，认知率计算公式为(正确回答数/总回答数)/行走时间×100%。

主要结果

1. 认知率提升：FES使双任务行走的认知率显著提高0.25(p=0.005)，表明患者能更高效分配注意力资源。
2. 步态参数改善：
   • 步速：FES使ST/DT行走分别增加0.06m/s和0.07m/s(β=0.06,p=0.012)
   • 步长：增长0.03m(p=0.002)，步宽减少0.91cm(p=0.019)
   • 最大足尖摆动期 clearance 增加12.11mm(p=0.002)
3. 任务效应：DT导致步速降低0.09m/s、步长缩短0.03m，但FES可抵消此恶化趋势。

机制讨论
研究提出FES通过三重机制发挥作用：

1. 传入反馈调节：改变本体感觉输入，将运动控制从初级运动皮层(M1)转移至感觉皮层(S1)，降低意识控制需求
2. 中枢模式发生器(CPG)调控：节律性电刺激可能优化脊髓水平自动步态模式
3. 治疗性神经可塑性：长期使用增强皮质脊髓束重组，提升自主控制能力

该研究突破性地证实FES不仅是运动辅助工具，更能通过神经生理机制释放认知资源，这对需要环境交互的日常活动具有重要临床价值。步速提升达临床最小重要差异(MCID)阈值0.05-0.082m/s，步宽减少反映稳定性增强。未来研究可探索不同FES参数对认知-运动整合的差异化影响，为个性化康复提供依据。