在儿童群体中，脑瘫（Cerebral Palsy，CP）是导致运动残疾的常见病因，它会引发一系列运动、发育和姿势方面的障碍，给孩子们的生活带来诸多不便。其中，步态受损是 CP 患儿面临的突出问题，严重影响了他们的活动能力和生活质量。机器人辅助步态训练（Robot-assisted Gait Training，RGT）作为一种新兴的康复手段，在理论上能够为 CP 患儿提供高剂量、高强度且具有针对性的训练，有望改善他们的步态。然而，实际应用中却发现，不同患儿对 RGT 的反应差异很大，有些孩子接受训练后效果显著，而有些则效果不佳。这一现象让医学专家们十分困惑：到底是什么原因导致了这种差异呢？为了揭开这个谜团，来自哈佛医学院（Harvard Medical School）等多个机构的研究人员展开了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》上，为理解 CP 患儿 RGT 治疗效果的差异提供了新的视角。
研究人员为了开展这项研究，采用了多种关键技术方法。首先，选取了 13 例 6 - 18 岁、被诊断为痉挛性 CP 且处于粗大运动功能分级系统（Gross Motor Function Classification System，GMFCS）I - IV 级的患儿作为研究对象。在实验过程中，利用表面肌电图（Electromyography，EMG）技术采集患儿训练前后下肢肌肉的电活动数据，并借助非负矩阵分解（Non - negative Matrix Factorization，NNMF）算法对这些数据进行分析，以提取肌肉协同作用。同时，通过一系列临床测试，如 GMFM - 88 量表评估、10 米步行测试（10 MWT）、6 分钟步行测试（6 MWT）以及爱丁堡视觉步态评分（Edinburgh Visual Gait Score，EVGS），来量化患儿的运动功能和步态质量。
研究结果如下：
- CP 患儿的肌肉协同作用特点：在 RGT 前，几乎所有参与者都表现出三种肌肉协同作用，少数为两种。这些肌肉协同作用的组成和激活模式与正常对照组相比存在明显差异。具体来说，GMFCS III 级和 IV 级的患儿，其肌肉协同作用在组成（即各肌肉对协同作用的贡献权重）和时间激活（即协同作用随时间的激活程度）方面，与正常规范的肌肉协同作用偏差更大。通过混合效应回归模型分析发现，GMFCS 水平与肌肉协同作用特征之间存在显著的相关性，这表明功能限制的严重程度与肌肉协同作用的紊乱程度密切相关。
- RGT 对肌肉协同作用的影响：研究发现，RGT 后肌肉协同作用发生了变化。例如，通过卡方检验发现，第一肌肉协同作用（Syn 1）的余弦相似度值在训练后有显著改善，且该改善在最受影响的腿上表现得更为一致。然而，不同参与者之间肌肉协同作用的变化模式差异较大，在第二（Syn 2）和第三（Syn 3）肌肉协同作用上，变化的一致性较差，体现出个体间的高度复杂性。
- 肌肉协同作用与临床结局的关系：从组水平分析来看，RGT 后 GMFM - 88 量表的 D 和 E 部分以及 EVGS 评分有显著改善，6 MWT 评分也有接近显著的改善，但 10 MWT 评分无明显变化。尽管通过肯德尔相关性检验未发现肌肉协同作用变化与临床结局之间存在显著关联，但在一些个体案例中，却观察到肌肉协同作用特征的显著变化与较大的运动功能改善同时出现。比如，Sub 12 在 RGT 后肌肉协同作用数量增加，多个肌肉协同作用的余弦相似度值改善，同时在多个临床维度上都有明显的运动功能提升；而 Sub 05 肌肉协同作用变化不明显，仅在一个临床结局上有改善。
研究结论和讨论部分指出，该研究表明 CP 患儿对 RGT 的运动功能改善存在显著差异，并且至少在部分患儿中，RGT 后的运动功能改善与肌肉协同作用的变化有关，这些变化使得肌肉协同作用更接近正常规范的模式。然而，由于本研究存在样本量小、参与者异质性大以及正常肌肉协同作用数据来源并非匹配年龄和性别的儿童等局限性，未来需要更大样本量的研究来进一步探索。一方面，可以利用聚类分析技术识别 CP 患儿对 RGT 的不同反应模式，找到具有相似肌肉协同作用与临床结局关联的亚组；另一方面，可以在 RGT 过程中实时监测肌肉协同作用，通过反馈调整训练参数，引导患儿募集更接近正常的肌肉协同作用，从而优化 RGT 治疗方案，提高治疗效果，为 CP 患儿的康复带来新的希望。
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