三维平衡训练系统的研制

姚洁涤兰蕾何协达熊波魏妮张长杰谢辉

4.湘雅二医院长沙410219

【摘要】随着感觉统合训练在儿童早教和中小学体育教学中的普及以及在成人痴呆、脑卒中后的恢复的运用，我们设计了三维平衡训练系统并拟制作并运用于临床观察先对缺血性脑卒中病人进行感觉统合训练，与传统感觉统合训练比较临床疗效。拟训练3个月后分别给予每组患者进行感觉统合能力，注意力，日常行为，日常生活能力，智力的评估。该仪器可增强训练的趣味和效率，提高临床疗效。

【关键词】感觉统合；三维平衡系统；脑卒中

Abstract：Withtheincreaseofsensoryintegrationtraininginchildren'searlyeducationandthepopularityofPEteachinginprimaryandsecondary，aswellasinadultsaphreniaorstrokerehabilitation，wehavedesignedthreedimensionalbalancetrainingsystemandwillproduceanduseitinclinicalobservationinadultwithischemicstrokecomparewithtraditionalapparatus，After3monthsoftrainingsensoryabilities，attentionspan，behavioraswell，dailyliving，assessmentofintelligencewillbegiven。Theinstrumentcanenhancethetasteandefficiencyoftraining，improvingclinicalefficacy.

Keywords：sensoryintegration；threedimensionalbalancetrainingsystem；stroke

1.研究意义

感觉统合（sensoryintegration，SI）是指大脑和身体相互协调的学习过程，指机体在环境内有效利用自己的感官，以不同的感觉通路（视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉、前庭觉和本体觉等）从环境中获得信息输入大脑，大脑再对其信息进行加工处理，（包括：介释、比较、增强、抑制、联系、统一），并作出适应性反应的能力，简称“感统”[1-2]。1972年由美国南加州大学爱尔丝博士（J.Ayres）[3]根据脑功能研究，提出感觉统合理论。爱尔丝博士认为感觉统合是指将人体器官各部分感觉信息输入组合起来，经大脑统合作用，完成对身体内外知觉做出正确反应。有研究表明感觉统合训练可使感受器接受更多的传入性神经冲动激活脑细胞促进大脑功能的可塑性发展[4]。感觉统合是脑加工分析组织环境刺激并对其做出反应的能力。实质上，它是我们和环境交互作用的能力，是人认知和情感反应的基础。如果脑不能完成上述某一种或多种功能，不能对某种或多种刺激做出反应，就是感觉统合失调（sensoryintegrationdysfunction，SID）。

运动对肢体产生的刺激可以改善、健全大脑的功能。感觉统合训练能够提高身体运动的能力和改善心理结构，能够改善身体各个关节的协调工作能力和肢体相互配合能力。

2.国内外研究现状及发展动态分析

西方的许多国家从70年代开始就已经在幼儿园普及“儿童感统智能训练馆”[5]，蒙台梭利也非常强调感官训练来促进儿童的智力发育[6]。从感觉统合现有的研究看基本上都是Ayres的观点为基础。Ayres的研究认为，改善感觉统合能力有助于提高儿童的注意力和语言，阅读能力，减少多动，提高学业成绩[7]。研究着多是针对感觉统合失调进行了研究，如Clark等对Ayres的理论进行了较全面地分析，得出感觉统合失调主要包括五个方面：身体运动协调障碍，结构和空间知觉障碍，前庭平衡功能障碍[8]。

目前国内对感觉统合失调的干预措施主要是运动疗法，用到的运动项目有滑梯爬上及滑下平衡木站立与走动木马旋转跳蹦蹦床袋鼠跳单杠吊缆球类运动等[9]国内报道的训练方法有：郭玉芹等[10]针对不同类型失调，采取不同的训练方法，分密集训练间隔训练或家庭训练，为期半年，取得了明显效果，对胆小，内向，粘人儿童治愈率达100%；对多动，注意力不集中，学习困难儿童的显效率达86.6%；对孤独儿童的显效率达87.5%其方法是训练前静坐听音乐10分钟，密集训练以滑行板为主，逐渐加强其强度和难度，而后再依类型不同选不同的训练项目，每次120分钟，最后给特殊训练如瑞文试题描绘画板等，同时指导家长科学育儿，少唠叨多激励多让孩子动脑动手等，并掌握儿童心理，配合治疗此外，蔡丽如等[11]采用集体训练个别心理指导及家长配合三结合的治疗方法也使儿童的感觉统合失调得到明显改善刘晓莉[12]除了用运动项目对儿童进行感觉统合训练外，还进行了特殊训练心理干预行为矫治以及家长干预争取教师配合特殊训练包括语言表达图形识别拼图左右分辨等心理干预包括对个别心理问题严重的儿童进行心理咨询行为矫治是运用学习原理，采用红花台代币法对适宜的行为给予奖励，使之正强化，对不合适行为给予漠视或暂时剥夺一些权利，以示惩罚，家长干预包括让家长了解感觉统合失调的有关知识和干预内容儿童的心理卫生知识正确的教养方式等。

总之，目前感觉统合训练主要用于运动感觉障碍，心理及精神障碍，智力和发育低下等，也有用于治疗成人痴呆、脑卒中后的恢复等。近期逐步用于儿童早教和体育教学[13-14]。感觉统合的理论涉及了非常广泛的脑功能研究领域。但它对各种感觉与脑功能关系以及与人类各种行为之间联系的确切机制尚未完全阐明。感觉统合治疗在临床上的应用范围，方法组成，治疗效果及机制均有待于进一步探讨。

感觉统合训练的关键是能同时给予受试者前庭、肌肉、关节、皮肤触摸、视、听、嗅等多种刺激，并将这些刺激与运动相结合，能改善他们身体协调和平衡，加强他们对于空间和结构的把握。感觉统合训练涉及心理、大脑和躯体三者之间的相互关系。

3.自动控制系统三维平衡训练系统的研制

3.1三维平衡训练系统的设计制作：根据机械学和自动控制原理设计和制作并加进当今感觉统合训练元素，进行调试安装。

如图所示，我们初步设计了三维平衡训练系统。进一步的安全措施和加进声，光，色彩，玩具等元素下一步考虑。整个系统通过按钮实现自动控制。

图1三维平衡训练系统原理说明图

1-座椅2-弹性滚轮3-平衡导轨4-运动滚轮5-三维运动导轨6-调速电机

7-减速器8-皮带轮9-皮带10-主轴11-抱杆12-传动杆13-柔性连接索

如图1的上面部分为系统机械部分正视图，下面为轨道和所在圆形曲面的俯视图。调速电动机6通过减速器7，经皮带轮8和皮带9将旋转运动传递到主轴10上；主轴10带动驱动杆12，通过柔性索13带动座椅1的运动滚轮4沿三维导轨运动；三维运动轨道5提供包含上下、前后和左右的三维随机运动；弹性轮2和平衡导轨3在座椅做随机三维运动时提供辅助支撑，保证座椅不倾覆。

在设计原理图的基础上，制作并调试三维平衡训练系统。加进奥尔夫音乐的播放功能，可触摸卡通人物，蒙台梭利教具，全脑开发教具，并固定于椅子和抱杆的某部位保证不会移动掉落损坏。后续制作，改进和调试过程遵循安全第一的原则，方便使用的原则和人体工程学原理。需请专家进行安全评估再使用。

机械传动技术和自动控制技术用于感觉统合训练仪器的研发，与传统感觉统合训练相比，增添了乐趣，提高了劳动效率，提高了临床疗效。

4.研制自动控制系统三维平衡训练系统并运用于临床观察的意义

目前国内感觉统合训练器械以简单运动器械为主，大多以儿童主动参与游戏的形式来进行训练。比较知名的公司有香港的儿保乐公司（http：//www.ebl-play.com/cn/index.asp）的感觉统合活动室，多感觉活动室。启智灵公司（http：//www.qizhiling.com/index.aspx）的感觉统合教具，蒙台梭利教具，全脑开发教具，奥尔夫音乐教具也很有特色。但除开传统的木马，吊车，很少有新颖好玩的机电一体化感觉统合自动控制系统。研制机电一体化感觉统合自动控制系统能提高感觉统合训练的乐趣，解放一部分治疗师的劳动，提高感觉统合训练的效率。随着感觉统合训练在儿童早教和中小学体育教学中的普及以及在成人痴呆，脑卒中后的恢复的运用，这种背景下我们设计了三维平衡训练系统的机械部分并即将制作并运用这个系统来进行感觉统合训练的疗效观察，具有非常好的临床意义和应用与市场前景。

5.下一步的研究计划

将三维平衡训练系统并运用于临床。并与传统感觉统合竖抱筒训练相比较，研究三维平衡训练系统对患者感觉统合能力，日常生活能力，行为和智力等的影响。

5.1三维平衡训练系统对患者感觉统合能力的影响。评定标准：感觉统合能力发展评定量表。标准分数低于40分被评为有此项的轻度失调，低于30分为严重失调。

5.2三维平衡训练系统对患者日常行为的影响。评定标准：Rutter行为评定量表，选用家长问卷。

5.3三维平衡训练系统对患者日常生活活动能力的影响。评定标准：患者日常生活活动能力评分（ADL评分）。

5.4三维平衡训练系统对患者智力的影响。评价标准：瑞文智力测验（SPM）。

5.5训练完成1月和3月进行随访。

参考文献：

[1]CappaSF，BenkeT，ClarkeS，etal.EFNSguidelinesoncognitiverehabilitation：reportofanEFNStaskforce[J].EuropeanJournalofNeurology，2005，12（9）：665-680.

[2]MollerP.Multimodalsensoryintegrationinweaklyelectricfish：abehavioralaccount[J].JournalofPhysiology-Paris，2002，96（5）：547-556.

[3]ACBundy，SJ．Lane．Sensoryintegration：theoryandpractice[M]．Philadelphia：F．A．DavisCompany，2002.4．

[4]梁月冰，黎雪松，邓瑞娟，等.老年痴呆患者认知功能训练效果观察[J].护理学报，2006，13（11）：1-3.

[5]孙泉.小学低年级体育活动中开展感觉统合训练的可行性研究[D].上海师范大学，2010.

[6]玛丽亚.蒙特梭利[J].台北：桂冠图书股份有限公司，1994.

[7]AyresAJ.Sensoryintegrationandlearningdisorders[M].LosAngeles：WesternPsychologicalServices，1972.

[8]ClarkMD.LateProterozoiccrustalevolutionoftheMidyanregion，northwesternSaudiArabia[J].Geology，1985，13（9）：611-615.

[9]张胜彪．儿童感觉统合失调及运动疗法[J]．鞍山师范学院学报，2005，7（2）：87－89．

[10]郭玉芹，等．儿童感觉统合失调的原因训练方法及其疗效研究[J]．中国妇幼保健，2000，15（12）：766－767．

[11]蔡丽如，高瑛瑛，王盈盈．儿童感觉统合失调的特征及训练效果[J]．中国临床康复，2004，8（24）：5095．

[12]刘晓莉．儿童感觉统合失调的现状及其干预实验研究[D]．山西医科大学硕士学位论文，2004．

[13]李茜.基于感觉统合原理的幼儿感统训练玩教具设计研究[D]．南京艺术学院硕士学位论文，2013年.

[14]李淑萍.基于感觉统合训练理论的基础体育教学研究[J]．吉林体育学院学报，2013，2：105-108.

作者介绍：

姚洁涤（1973-），郴州市第一人民医院副主任治疗师。主要从事针灸和康复的理论和临床研究。

通讯作者：兰蕾，长沙市雷锋大道9公里处长沙医学院，邮编：410219.

基金资助：郴州市科技局一般项目（cz201417）；湖南省卫生厅一般项目（B2014-176）；国家自然科学基金课题（81173326）