康復(fù)機(jī)器人在臨床中的應(yīng)用進(jìn)展及展望

王陶陶，古劍雄

20世紀(jì)80年代初期，我國(guó)現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)開始起步［1］，隨后康復(fù)治療師職業(yè)應(yīng)運(yùn)而生?？祻?fù)治療師指運(yùn)用專業(yè)的知識(shí)技能對(duì)功能障礙患者進(jìn)行評(píng)估、制定康復(fù)處方并進(jìn)行治療的專業(yè)技術(shù)人員［2］。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開始研究康復(fù)機(jī)器人，但早期康復(fù)機(jī)器人普遍體積大、安裝復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)形式少、功能相對(duì)簡(jiǎn)單，其僅能幫助患者做一些簡(jiǎn)單的關(guān)節(jié)活動(dòng)或肌力加強(qiáng)訓(xùn)練［3］。近年隨著研究深入及技術(shù)進(jìn)步，康復(fù)機(jī)器人正在向多功能、操作簡(jiǎn)單且更加智能化的方向發(fā)展［4］，且其在臨床中的應(yīng)用效果也越來越得到人們的認(rèn)可。對(duì)于康復(fù)治療師而言，可以利用康復(fù)機(jī)器人分擔(dān)一些工作任務(wù)，另外也需要充分了解智能化的康復(fù)機(jī)器人，思考如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到最佳康復(fù)治療效果。筆者通過檢索文獻(xiàn)綜述了康復(fù)機(jī)器人在臨床中的應(yīng)用進(jìn)展、存在的問題及展望，旨在為康復(fù)機(jī)器人的臨床推廣、應(yīng)用提供參考。

1 康復(fù)機(jī)器人的定義及分類

康復(fù)機(jī)器人主要指用于輔助性治療的機(jī)器人，是以康復(fù)醫(yī)學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)器人技術(shù)生產(chǎn)的治療設(shè)備的統(tǒng)稱［3］。康復(fù)機(jī)器人可根據(jù)其針對(duì)的功能障礙類別分為認(rèn)知言語(yǔ)障礙治療類和運(yùn)動(dòng)障礙治療類［5］，其中認(rèn)知言語(yǔ)障礙治療類又可分為注意力障礙治療、記憶力障礙治療及言語(yǔ)障礙治療等；運(yùn)動(dòng)障礙治療類根據(jù)應(yīng)用部位又分為上肢康復(fù)機(jī)器人和下肢康復(fù)機(jī)器人［6］，上肢康復(fù)機(jī)器人可分為末端牽引式、外骨骼式康復(fù)機(jī)器人，下肢康復(fù)機(jī)器人可分為踏板式、床式及外骨骼式康復(fù)機(jī)器人等，外骨骼式康復(fù)機(jī)器人根據(jù)其驅(qū)動(dòng)器類型又可分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)及人工肌肉驅(qū)動(dòng)四種［7］。研究表明，外骨骼式康復(fù)機(jī)器人具有自由度大、應(yīng)用方便等特點(diǎn)，其中人工肌肉驅(qū)動(dòng)外骨骼式康復(fù)機(jī)器人因其更接近人體組織、順應(yīng)性更強(qiáng)、成本較為低廉、安全可靠等特點(diǎn)而成為近年來的研究熱點(diǎn)［8］。

2 康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用

康復(fù)機(jī)器人作為康復(fù)治療的一種設(shè)備，目前主要用于各種疾?。ㄈ缒X癱、腦卒中、脊髓損傷、帕金森病、自閉癥等）導(dǎo)致的功能障礙的治療，具有改善患者功能狀況、提高患者日常生活自理能力及社會(huì)交流能力等作用［9］。

2.1 康復(fù)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)功能障礙中的應(yīng)用進(jìn)展 康復(fù)機(jī)器人在腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能障礙中的應(yīng)用最為廣泛［10］，種類也更多，其中上肢外骨骼式康復(fù)機(jī)器人是一種可穿戴式設(shè)備，可在立體空間進(jìn)行肢體功能訓(xùn)練，且移動(dòng)方便，適用于不同場(chǎng)所。孫長(zhǎng)城等［11］研究表明，連續(xù)4周采用ReoGo上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練（30 min/次，5次/周）對(duì)患者的肩功能及肘功能均有良好的改善作用。此外，CAPPELLO等［12］研究表明，軟體式康復(fù)機(jī)器人手套可改善脊髓損傷上肢癱瘓患者手的力量和靈巧性，改善患者日常生活活動(dòng)能力。對(duì)于不完全性及完全性脊髓損傷患者，VAN DIJSSELDONK等［13］研究發(fā)現(xiàn)，下肢外骨骼式康復(fù)機(jī)器人在家庭和社區(qū)環(huán)境中作為一種鍛煉設(shè)備具有很好的潛力，其可促進(jìn)脊髓損傷患者身心健康。除腦卒中、脊髓損傷等患者的下肢行走問題外，WALLARD等［14］研究發(fā)現(xiàn)，康復(fù)機(jī)器人輔助訓(xùn)練療法對(duì)腦癱患兒的姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)具有促進(jìn)作用。

2.2 康復(fù)機(jī)器人在認(rèn)知言語(yǔ)功能障礙中的應(yīng)用進(jìn)展 康復(fù)機(jī)器人在人機(jī)智能交互方面的進(jìn)步，尤其是在交互過程中展示出的豐富情感變化是其用于認(rèn)知言語(yǔ)功能障礙治療的基礎(chǔ)［15］。在兒童康復(fù)領(lǐng)域，面向孤獨(dú)癥患兒的康復(fù)機(jī)器人可增強(qiáng)患兒的敘事能力和手勢(shì)交流能力［16］，不僅降低康復(fù)訓(xùn)練成本，還能很大程度地提高康復(fù)治療效果。國(guó)外一項(xiàng)對(duì)比社區(qū)老年人進(jìn)行傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練與康復(fù)機(jī)器人認(rèn)知訓(xùn)練效果的研究顯示，康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練組老年人前扣帶回皮質(zhì)變薄較少，表明康復(fù)機(jī)器人能更好地緩解與年齡相關(guān)的結(jié)構(gòu)性腦部變化，進(jìn)而改善認(rèn)知功能［17］。CASTILLO等［18］研究發(fā)現(xiàn)，將康復(fù)機(jī)器人用于腦損傷導(dǎo)致的語(yǔ)言失用癥中，能有效幫助治療師為患者提供安全、強(qiáng)化的康復(fù)訓(xùn)練。目前，國(guó)內(nèi)康復(fù)機(jī)器人用于認(rèn)知言語(yǔ)功能障礙的研究報(bào)道尚少，但認(rèn)知障礙發(fā)病率較高［19］，故未來康復(fù)機(jī)器人在認(rèn)知言語(yǔ)功能障礙的治療中仍有很大的發(fā)展空間［20］。

3 康復(fù)機(jī)器人存在的問題

3.1 安全性 最初，引入康復(fù)機(jī)器人的主要目的是減輕康復(fù)治療師的體力勞動(dòng)［21］，但康復(fù)機(jī)器人是自動(dòng)化和程序化的機(jī)器，其是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行的，這樣就難免出現(xiàn)機(jī)器故障，而為了杜絕給患者造成二次損傷，人為監(jiān)控康復(fù)機(jī)器人還是十分必要的［22］。雖然現(xiàn)在的康復(fù)機(jī)器人功能更全面、更智能化，但安全問題依舊是值得擔(dān)憂的，不僅要考慮機(jī)器實(shí)體可能給患者造成的損傷，還要重視更加智能化的康復(fù)機(jī)器人可能帶來的隱私、倫理安全問題［23-24］，如康復(fù)機(jī)器人可能訪問、記錄和生成大量有關(guān)患者的個(gè)人數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)存在未經(jīng)個(gè)人同意被非法使用的風(fēng)險(xiǎn)，這無疑是康復(fù)機(jī)器人在大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)［25］。

3.2 實(shí)用性 康復(fù)機(jī)器人的實(shí)用性也是限制其發(fā)展的重要原因。眾所周知，康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、研發(fā)源于臨床思考［3］，是為了解決一些臨床問題；研發(fā)康復(fù)機(jī)器人后更需要在大規(guī)模人群中應(yīng)用，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并更新改進(jìn)，進(jìn)而才能給患者帶來更好的使用感，實(shí)現(xiàn)從研發(fā)到臨床應(yīng)用的完美轉(zhuǎn)換。而實(shí)際上，目前許多康復(fù)機(jī)器人的購(gòu)買及維修所需費(fèi)用較高［26］，實(shí)際操作不夠簡(jiǎn)單、方便，使其僅局限于大型醫(yī)院，且真正適合及能使用到的人數(shù)較少，實(shí)際使用率較低。另外，康復(fù)機(jī)器人使用率不高的原因還有患者及家屬擔(dān)心康復(fù)機(jī)器人的使用會(huì)使患者與治療師等真實(shí)個(gè)體的交流、互動(dòng)、接觸減少，導(dǎo)致患者出現(xiàn)智能機(jī)器設(shè)備依賴而社交能力減弱、康復(fù)積極性下降等問題。

3.3 使用指南缺失 近年康復(fù)機(jī)器人的研究熱潮也帶來了大量的相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品，康復(fù)機(jī)器人也從最初的簡(jiǎn)單機(jī)械化訓(xùn)練發(fā)展到可視化反饋，再到智能化評(píng)估、云數(shù)據(jù)共享等，前景一片光明；但對(duì)于康復(fù)機(jī)器人的治療效果尚存在爭(zhēng)議，雖然大多數(shù)研究均顯示出積極的效果，但也有研究得出不同的結(jié)論，如RODGERS等［27］研究指出，與常規(guī)訓(xùn)練相比，上肢康復(fù)機(jī)器人并未顯示出更好的治療效果。此外，一項(xiàng)Meta分析結(jié)果也顯示，上肢康復(fù)機(jī)器人對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)功能及日常生活能力的改善效果并未優(yōu)于傳統(tǒng)康復(fù)治療師的常規(guī)訓(xùn)練［28］。PIIRA等［29］研究中針對(duì)慢性不完全性脊髓損傷患者采用康復(fù)機(jī)器人輔助運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，結(jié)果顯示，康復(fù)機(jī)器人輔助運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不能幫助患者重建獨(dú)立行走功能，且對(duì)患者肌肉力量和平衡的影響并不明顯。

目前，臨床上對(duì)于康復(fù)機(jī)器人介入治療的時(shí)機(jī)、持續(xù)時(shí)間、訓(xùn)練頻率等均缺少有效的衡量標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)情況是根據(jù)康復(fù)治療師的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定康復(fù)訓(xùn)練方案，尚缺乏高質(zhì)量、大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照臨床研究進(jìn)行驗(yàn)證［30］；此外，針對(duì)各式各樣、具有不同特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)的康復(fù)機(jī)器人，不同康復(fù)方案的應(yīng)用效果尚不明確，因此制定康復(fù)機(jī)器人使用指南指導(dǎo)康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用尤為重要。

4 展望

康復(fù)機(jī)器人設(shè)備的智能化及使用的普遍化是科技進(jìn)步及各學(xué)科融合發(fā)展的必然結(jié)果。雖然目前康復(fù)機(jī)器人的治療效果還存在一些爭(zhēng)議，且廣泛推廣存在各種問題，但綜合考慮康復(fù)機(jī)器人在康復(fù)治療中的優(yōu)勢(shì)還是非常明顯的［31］，各相關(guān)領(lǐng)域?qū)ξ磥砜祻?fù)機(jī)器人的發(fā)展還是充滿信心及期待的。

4.1 康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)上更個(gè)體化、功能上更多樣化及使用更加安全、簡(jiǎn)便 目前，市面上的康復(fù)機(jī)器人存在的普遍現(xiàn)象是布局及操作是從正常人角度出發(fā)、設(shè)計(jì)的，而康復(fù)機(jī)器人的最終使用者應(yīng)是存在各種功能障礙的患者，不同類型及程度的功能障礙患者所能及所需使用的訓(xùn)練模塊具有較大差異，其治療方案需要經(jīng)過精確評(píng)估，因此未來康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展方向必定是能夠給不同患者提供更加規(guī)范化、精準(zhǔn)化、個(gè)體化的康復(fù)治療。

4.2 康復(fù)機(jī)器人走出大型醫(yī)院、研究所，走進(jìn)社區(qū)、家庭康復(fù)機(jī)器人作為一個(gè)多學(xué)科合作的項(xiàng)目，是通過醫(yī)師、康復(fù)治療師、患者及工程師的密切溝通和合作，再經(jīng)過不斷調(diào)整、試驗(yàn)讓其實(shí)用性得到最大限度的提升，讓康復(fù)機(jī)器人真正做到能夠大規(guī)模應(yīng)用，讓康復(fù)治療效果得到最大程度的體現(xiàn)?？祻?fù)治療是一個(gè)需要堅(jiān)持的漫長(zhǎng)過程，而通過康復(fù)機(jī)器人在社區(qū)或家庭提供持續(xù)治療和幫助，康復(fù)治療師通過云數(shù)據(jù)監(jiān)控及配合定期隨訪或許是未來康復(fù)治療模式的發(fā)展方向。

未來康復(fù)機(jī)器人仍會(huì)是康復(fù)醫(yī)學(xué)及智能工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)，且隨著不同功能康復(fù)機(jī)器人的研發(fā)，其使用指南也會(huì)越來越完善，而康復(fù)治療師及康復(fù)機(jī)器人攜手合作勢(shì)必開啟康復(fù)治療的新篇章。

作者貢獻(xiàn)：王陶陶進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)/資料整理，并撰寫論文；古劍雄進(jìn)行文章的可行性分析，負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理；王陶陶、古劍雄進(jìn)行論文及英文的修訂。

本文無利益沖突。