下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的臨床應(yīng)用研究▲

張 沖 覃美相

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣西南寧市 530023；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣西南寧市 530001)

下肢步態(tài)康復(fù)機(jī)器人是針對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)障礙的患者所研發(fā)的，以鍛煉下肢肌肉，恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)，提升患者行走能力，或?qū)崿F(xiàn)患者正常行走為目的的一種訓(xùn)練機(jī)器[1]。隨著社會(huì)人口年齡結(jié)構(gòu)的改變，老齡化社會(huì)現(xiàn)象越趨明顯，而相應(yīng)的老年人口的患病率(如腦血管意外、帕金森病、周圍神經(jīng)病變等)亦隨之上升。調(diào)查[2-4]發(fā)現(xiàn)，腦血管疾病死亡率位居國(guó)內(nèi)疾病死亡率的第一位，我國(guó)每年約有800萬人患腦血管疾病，其中超過150萬患者因此死亡，部分經(jīng)搶救存活的患者約75%會(huì)伴有不同部位、不同程度的功能障礙，其中下肢功能障礙占比最高。此外，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽車、摩托車等交通工具的普及和使用，使得交通意外事件導(dǎo)致的傷殘率不斷上升[5-6]。由此帶來的損害嚴(yán)重影響了患者的生存質(zhì)量，并加重了家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。為解決此類負(fù)性疾病和意外事件所導(dǎo)致的下肢功能障礙，臨床康復(fù)治療師指導(dǎo)的康復(fù)訓(xùn)練及機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練在近年得到迅速發(fā)展，而由于康復(fù)治療師個(gè)人水平及體格、力量等客觀條件的影響，治療和訓(xùn)練或存在個(gè)體差異。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人因具有規(guī)范權(quán)衡，可以最大限度地消除個(gè)體差異，保證患者被動(dòng)活動(dòng)的質(zhì)量，甚至能幫助患者在減輕肩荷的狀況下模擬正確行走方式等作用而備受重視[7]。

1 Lokomat步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人

Lokomat步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人于1990年由國(guó)外多所大學(xué)聯(lián)合研制，擁有主動(dòng)和被動(dòng)兩種訓(xùn)練模式，可供不同的訓(xùn)練對(duì)象調(diào)整不同的訓(xùn)練模式。在下肢步行訓(xùn)練機(jī)器人的輔助下，患者的步行訓(xùn)練時(shí)間和質(zhì)量可以得到明顯的提高。Lokomat的主動(dòng)控制策略[8-10]能調(diào)動(dòng)患者主動(dòng)訓(xùn)練的積極性，通過自主適應(yīng)操控、力/位混合操控、阻抗協(xié)同控制等將患者的主動(dòng)訓(xùn)練步態(tài)變得更加智能化[11]。同時(shí)，設(shè)備采用了生物實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)，有效保障患者在使用機(jī)器人訓(xùn)練中各項(xiàng)指標(biāo)的及時(shí)反饋，提高了訓(xùn)練的安全性，大大提升了患者主動(dòng)治療的積極性。Lokomat康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人比傳統(tǒng)康復(fù)療法更持久和更有效地為患者提供運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，且Lokomat康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能在訓(xùn)練過程中提供客觀反饋，使得治療師可以對(duì)治療方案進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，有效提高了康復(fù)效果[12]。Nam等[13]研究發(fā)現(xiàn)Lokomat康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能有效改善患者行走姿態(tài)，提高患者軀體及下肢的運(yùn)動(dòng)功能。Bonnyaud等[14]研究指出，Lokomat康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能有效改善下肢功能障礙患者的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能及下肢肌力、步態(tài)等。王輝等[15]將58例不完全性脊髓損傷患者分為兩組，各29例。在采用常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上，對(duì)照組予Lokomat下肢康復(fù)機(jī)器人步行訓(xùn)練，觀察組采用Lokomat步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人聯(lián)合運(yùn)動(dòng)想象治療，觀察治療前、治療4周、8周后兩組患者的下肢運(yùn)動(dòng)功能、平衡功能、步行能力和日常生活活動(dòng)能力的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組下肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分、Berg平衡量表、脊髓損傷步行指數(shù)Ⅱ和改良Barthel指數(shù)量表評(píng)分均較治療前明顯改善，治療8周的療效優(yōu)于治療4周，且觀察組的上述指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組(均P<0.05)。證實(shí)了Lokomat步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人聯(lián)合運(yùn)動(dòng)想象治療能有效改善不完全性脊髓損傷患者下肢運(yùn)動(dòng)功能、平衡功能、步行能力和日常生活活動(dòng)能力。郝正瑋等[16]采用隨機(jī)對(duì)照原則將40例缺血性腦卒中偏癱患者分為兩組，每組20例，治療組采用Lokomat康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人聯(lián)合常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練治療，對(duì)照組僅采用常規(guī)康復(fù)治療，均在治療前、治療5周后及治療10周后采用Fugl-Meyer下肢運(yùn)動(dòng)評(píng)分、關(guān)節(jié)活動(dòng)度作為評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行比較，結(jié)果治療后兩組患者偏癱側(cè)Fugl-Meyer下肢運(yùn)動(dòng)評(píng)分、關(guān)節(jié)活動(dòng)度均較治療前明顯改善(均P<0.05)，且治療組的改善幅度較顯著，與對(duì)照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說明Lokomat步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能明顯改善恢復(fù)期偏癱患者的下肢功能。

2 Lokohelp步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人

Lokohelp機(jī)器人具備讓患者主動(dòng)步行的能力，可主動(dòng)觸發(fā)膝關(guān)節(jié)伸展。Lokohelp機(jī)器人的矯形器安裝在跑步機(jī)步態(tài)訓(xùn)練器上，傾斜跑臺(tái)的設(shè)計(jì)可促進(jìn)髖關(guān)節(jié)牽拉，并且利用杠桿軌道來模擬步態(tài)，在機(jī)體結(jié)構(gòu)角度更有利于激活步態(tài)[17]。另外，訓(xùn)練器具備正常的踝足矯形運(yùn)動(dòng)模式，其感應(yīng)系統(tǒng)能有效防止患者訓(xùn)練時(shí)出現(xiàn)腿部突然無力而產(chǎn)生的傾倒，其有效合理的設(shè)計(jì)易于被患者接受[18-19]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過Lokohelp機(jī)器人訓(xùn)練后，患者步行過程中患肢負(fù)重時(shí)間延長(zhǎng)，重心轉(zhuǎn)移順暢度增加，在功能性步行量表評(píng)估中，6 min內(nèi)步行距離明顯增加，以及步行10 m所需要的時(shí)間有所減少[20]。Lokohelp機(jī)器人能夠減少腦卒中患者行走時(shí)身體重量對(duì)腿部的負(fù)荷，提高步行穩(wěn)定性，改善下肢伸肌協(xié)同運(yùn)動(dòng)，并且能避免足下垂、內(nèi)翻等異常步態(tài)的出現(xiàn)[21-22]。另外，Lokohelp機(jī)器人又具備微調(diào)功能，能夠保持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，矯正足下垂，調(diào)節(jié)患者關(guān)節(jié)活動(dòng)度、關(guān)節(jié)偏移范圍，降低步行能量的消耗，幫助患者高質(zhì)量地完成步行訓(xùn)練，促進(jìn)患者康復(fù)。有學(xué)者[23]在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上，采用Lokohelp機(jī)器人對(duì)腦卒中偏癱患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練治療，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練可以有效改善患肢運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性、協(xié)調(diào)性，提高下肢運(yùn)動(dòng)功能，改善患者的日常生活能力及生命質(zhì)量。亦有學(xué)者[24]認(rèn)為，在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上加入Lokohelp機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)治療，可以使患者步長(zhǎng)、步頻、步速增加，從而改善步行能力和平衡功能。田強(qiáng)元等[25]將100例腦卒中偏癱下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者隨機(jī)分成對(duì)照組和觀察組，各50例，對(duì)照組采用傳統(tǒng)治療師輔助步行功能訓(xùn)練，觀察組采用Lokohelp機(jī)器人行功能訓(xùn)練，療程6周。治療前后采用Fugl-Meyer評(píng)測(cè)法評(píng)定下肢運(yùn)動(dòng)功能及運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，采用功能性步行分級(jí)評(píng)定行走能力，采用Berg平衡量表評(píng)定下肢平衡能力，應(yīng)用美國(guó)步態(tài)分析系統(tǒng)測(cè)定步長(zhǎng)、步頻、步速。與治療前比較，兩組患者治療后Fugl-Meyer評(píng)分和Berg平衡量表評(píng)分及步長(zhǎng)、步頻、步速均明顯增加(均P<0.05)，表明Lokohelp機(jī)器人能使腦卒中偏癱患者下肢運(yùn)動(dòng)功能得到恢復(fù)，能夠改善其平衡功能，提高步行能力。

3 國(guó)內(nèi)下肢訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人研究狀況

國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的下肢步態(tài)訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人以廣州一康公司生產(chǎn)的下肢反饋訓(xùn)練系統(tǒng)為代表。其中A1下肢康復(fù)機(jī)器人是基于神經(jīng)可塑性原理，通過患者持續(xù)步行訓(xùn)練，達(dá)到步行模式的輸入以及分離運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)等治療效果，適用于行走或移動(dòng)功能不健全的患者，偏重于患者的早期康復(fù)訓(xùn)練。A1高仿真地模擬正常生理步態(tài)，根據(jù)患者的情況調(diào)整站立角度，達(dá)到減重狀態(tài)下的踏步訓(xùn)練。研究[26]發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)藥物及康復(fù)治療的基礎(chǔ)上，使用廣州一康公司生產(chǎn)的下肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，可以使腦卒中患者在早期不具有足夠承重和保持平衡能力的情況下進(jìn)行直立的步行訓(xùn)練，在一定程度上有效地減少肌肉張力的亢進(jìn)，是一種安全可靠的適用于腦卒中患者的早期訓(xùn)練方法。歐陽玉娟等[27]將60例偏癱患者隨機(jī)分為治療組和對(duì)照組，每組30例，治療組應(yīng)用康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)合常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練治療，對(duì)照組采用常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練治療，治療前和治療后兩組均采用Berg平衡量表評(píng)定平衡功能、用功能性步行分級(jí)評(píng)定步行能力，發(fā)現(xiàn)治療后治療組各項(xiàng)評(píng)分與對(duì)照組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)，說明康復(fù)機(jī)器人可以改善偏癱患者的軀體步態(tài)。有學(xué)者[28]采用隨機(jī)對(duì)照法觀察下肢康復(fù)機(jī)器人輔助步態(tài)訓(xùn)練與常規(guī)物理治療對(duì)腦卒中患者偏癱側(cè)膝關(guān)節(jié)本體感覺影響的差異性。將29例腦卒中恢復(fù)期偏癱患者，按隨機(jī)數(shù)字表法分為下肢康復(fù)機(jī)器人治療組(15例)和對(duì)照組(14例)，對(duì)照組接受常規(guī)物理治療，治療組在常規(guī)物理治療的基礎(chǔ)上增加下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練。兩組患者均于治療前及治療3周后應(yīng)用被動(dòng)定位、復(fù)位、運(yùn)動(dòng)變化閾值的方法測(cè)量偏癱側(cè)膝關(guān)節(jié)本體感覺位置覺、運(yùn)動(dòng)覺,站立位前伸試驗(yàn)、軀干平衡量表測(cè)試平衡功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)下肢康復(fù)機(jī)器人輔助步態(tài)訓(xùn)練能顯著改善腦卒中患者偏癱側(cè)膝關(guān)節(jié)本體感覺及平衡功能,對(duì)改善肢體功能、提高患者生存質(zhì)量具有重要意義。高春華等[29-30]學(xué)者認(rèn)為，在常規(guī)運(yùn)動(dòng)療法的基礎(chǔ)上，使用廣州一康公司生產(chǎn)的下肢康復(fù)機(jī)器人，能提高腦卒中患者下肢運(yùn)動(dòng)功能、平衡功能及步行能力，且優(yōu)于單一康復(fù)訓(xùn)練，若能結(jié)合運(yùn)動(dòng)想象療法，則效果更佳。

4 其他下肢訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人

高強(qiáng)[31]將50例腦卒中偏癱患者隨機(jī)分為觀察組與對(duì)照組，各25例，觀察組在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上采用浙江省嘉興學(xué)院附屬第二醫(yī)院、浙江大學(xué)邵逸夫醫(yī)院、廣州章和電器共同研發(fā)的下肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)(AVATAR-02型)進(jìn)行訓(xùn)練并結(jié)合高壓氧治療，對(duì)照組僅行早期常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練。兩組均連續(xù)訓(xùn)練6周，治療前后分別采用Berg平衡量表、下肢簡(jiǎn)式Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)評(píng)分、Holden步行能力分級(jí)量表觀察兩組患者的前后平衡功能、下肢運(yùn)動(dòng)功能、步行能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高壓氧結(jié)合下肢康復(fù)機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練治療在提高患者下肢步行能力上的療效比常規(guī)康復(fù)治療更優(yōu)。李正宇等[32]在常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上，使用常州友邦醫(yī)療公司生產(chǎn)的下肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練治療，發(fā)現(xiàn)此治療方式可以改善患者下肢的運(yùn)動(dòng)功能。盧利萍等[33]針對(duì)首發(fā)腦卒中偏癱患者，使用日本安川電機(jī)有限公司的下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)合常規(guī)基礎(chǔ)康復(fù)治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較早的康復(fù)訓(xùn)練及有效的機(jī)器人結(jié)合治療，可以有效地對(duì)抗下肢的伸肌模式，提高下肢肢體的運(yùn)動(dòng)功能，從而提高患者的站立位平衡功能、步行能力，進(jìn)一步提高日常生活活動(dòng)能力，減輕患者的殘疾程度，使其最大限度地回歸社會(huì)。

5 小 結(jié)

綜上所述，腦血管病變及腦外傷引起的神經(jīng)功能損害是現(xiàn)今社會(huì)面臨的重大健康問題，合理的康復(fù)訓(xùn)練是提高肢體偏癱及功能障礙患者生命質(zhì)量的有效途徑?？祻?fù)訓(xùn)練機(jī)器人的有效應(yīng)用在一定程度上突破了康復(fù)治療師在指導(dǎo)治療中受個(gè)人主觀條件影響的瓶頸，較大程度上促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。目前，我國(guó)下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的臨床應(yīng)用較廣泛，使用國(guó)外生產(chǎn)的機(jī)器人占比較高，而器械的規(guī)范性和選擇性尚未形成有效統(tǒng)一。當(dāng)前研究主要以觀察患者的功能改善情況為主，對(duì)于訓(xùn)練時(shí)間段、訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)短與功能改善程度關(guān)系的研究仍缺乏。作為國(guó)內(nèi)康復(fù)醫(yī)學(xué)學(xué)者，我們應(yīng)將更多的精力投入到國(guó)產(chǎn)下肢步態(tài)訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人的研發(fā)與臨床應(yīng)用中，提高本土的康復(fù)設(shè)備研制能力以及康復(fù)技術(shù)研究能力，從而縮小中國(guó)康復(fù)技術(shù)與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距；并將康復(fù)干預(yù)時(shí)間、干預(yù)時(shí)間長(zhǎng)短納入研究中，建立健全肢體功能障礙患者康復(fù)的訓(xùn)練模式。