頸椎旋提手法教學機器人用于旋提手法規(guī)范化培訓的自身對照研究

霍路遙 符碧峰 馮天笑 卜寒梅 蘇瑾 吳思 李遠棟 王平△ 馮敏山 楊光

目前神經(jīng)根型頸椎病(CSR)以保守治療為主，中醫(yī)手法治療是有效的治療手段[1-3]。頸椎旋提手法由朱立國教授創(chuàng)立，經(jīng)臨床研究證實確有療效[4-5]，但手法技術的傳承訓練難以規(guī)范統(tǒng)一。眾多研究者從運動學角度分析手法操作特征，基于此方面前期研究，并以王平教授負責的“國家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)藥循證能力建設項目”為契機，對旋提手法教學機器人在頸椎旋提手法規(guī)范化培訓中的效果進行分析，以期為旋提手法的規(guī)范化提供參考，為后續(xù)多中心臨床研究打下基礎。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院以及天津、甘肅、山東、內(nèi)蒙古、陜西、江蘇、廣東、吉林等地各協(xié)作單位中已熟練掌握頸椎治療手法且臨床工作5 a以上的20名骨傷科醫(yī)師作為培訓對象，進行自身前后對照研究，20名醫(yī)師均未接受過頸椎旋提手法教學機器人進行培訓；以頸椎旋提手法教學機器人(見圖1)為固定的培訓設備。

圖1 頸椎旋提手法教學機器人裝置

1.2 方法

選取已熟練掌握頸椎治療手法且臨床工作5 a以上的20名骨傷科醫(yī)師，先通過旋提手法教學機器人采集每位醫(yī)師在體質量指數(shù)(BMI)設定為正常狀態(tài)下的手法操作關鍵力學參數(shù)(預牽引為、提巧力、最大作用為、提扳時間、旋轉幅度、俯仰幅度)。然后通過旋提手法教學機器人對20名醫(yī)師進行2周手法規(guī)范化培訓，培訓后再次使用該系統(tǒng)進行考核并采集數(shù)據(jù)。比較培訓前和培訓后總合格率、合格次數(shù)、標準差(S)、變異系數(shù)(CV)等數(shù)據(jù)指標，以客觀評價頸椎旋提手法教學機器人在手法操作規(guī)范化培訓方面的作用效果。

1.2.1培訓內(nèi)容 以頸椎旋提手法規(guī)范化操作步驟(國家中醫(yī)藥管理局百項中醫(yī)臨床實用技術推廣項目)為操作規(guī)范。

2)讓患者的頭部水平旋轉至極限角度，最大屈曲，然后再旋轉達到有固定感。

3)醫(yī)生以肘部托患者下頜，輕輕向上牽引3～5 s。

4)囑其放松肌肉，肘部用短力快速向上提拉，操作成功可以聽到一聲或多聲彈響。

5)應用提、拿等手法再次將頸肩部肌肉放松1～2 min。

1.2.2培訓方法 對20名醫(yī)師通過視頻演示及PPT教學，講解頸椎旋提手法的操作要點，然后并在旋提手法教學機器人裝置上進行訓練。每位醫(yī)師每天訓練5次，每周訓練5 d，共訓練2周。

1.2.3操作過程 每位醫(yī)師均在正常體質量指數(shù)狀態(tài)下，依照操作規(guī)范各進行3次操作(見圖2)，對每次操作的6項核心指標(預牽引力、提扳力、最大作用力、提扳時間、旋轉幅度、俯仰幅度)和考核成績進行記錄，記為培訓前考核結果(見圖3)。隨后對20名醫(yī)師進行頸椎旋提手法操作規(guī)范化培訓，同前方法進行考核，并記錄相關數(shù)據(jù)。

（1）國際市場環(huán)境不穩(wěn)定。民營企業(yè)的發(fā)展受國際市場環(huán)境的影響較大，對于一些外向型的民營企業(yè)來說，國際市場環(huán)境波動和國際關系的好壞影響著企業(yè)的生死存亡。

圖2 培訓人員操作

圖3 操作中力與時間曲線

1.2.4手法合格判定 培訓前與培訓后合格判定方法一致。將相應的力學指標在考核系統(tǒng)中進行了設置，參考指標如下[5]。

1)體質量指數(shù)19～23(正常人群)的參考值范圍：預加載力為(142.10±47.75)N，最大作用力為(227.95±61.45)N，扳動力為(116.91±37.53)N。

2)體質量指數(shù)23～25(超重人群)的參考值范圍：預加載力為(170.62±31.16)N，最大作用力為(262.40±40.18)N，扳動力為(131.03±25.77)N。

3)體質量指數(shù)>25(肥胖人群)的參考值范圍：預加載力為(200.51±39.40)N，最大作用力為(341.53±54.68)N，扳動力為(155.13±34.30)N。

4)扳動時間控制在200 ms以內(nèi)。

5)扳動前后受試者的頸部旋轉角度差值<4°。

每3次操作中，至少2次合格，則判定本次考核合格(見圖4)。

圖4 數(shù)據(jù)輸出界面

1.3 觀察指標

每次考核過程中的預牽引力、提扳力、最大作用力、提扳時間旋轉幅度、俯仰幅度的測量值、合格率、標準差和變異系數(shù)。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 培訓前后總合格率的比較

培訓前總合格率為25%，培訓后總合格率為90%。經(jīng)χ2檢驗，χ2=17.289，P<0.05，提示培訓前后總合格率的差異有統(tǒng)計學意義，培訓后總合格率明顯高于培訓前(見表1)。

表1 培訓前后總合格率比較

2.2 培訓前后合格次數(shù)比較

經(jīng)W檢驗，培訓前和培訓后P<0.05，不符合正態(tài)分布，故采用兩相關樣本非參數(shù)檢驗。培訓前合格次數(shù)為1.30(1，1.75)，培訓后合格次數(shù)為2.50(2，3)，經(jīng)檢驗Z=-3.510，P<0.05，提示培訓前后合格次數(shù)的差異有統(tǒng)計學意義，培訓后合格次數(shù)高于培訓前(見表2)。

表2 培訓前后合格次數(shù)

2.3 培訓前后關鍵力學指標合格率比較

培訓前預牽引力合格率為73.3%，提扳力合格率為36.7%，最大作用力合格率為26.7%；培訓后預牽引力合格率為95.0%，提扳力合格率為91.7%，最大作用力合格率為90.0%。經(jīng)χ2檢驗，培訓前后比較的χ2分別為10.568、39.468、49.509，P均<0.05，提示培訓前后各項力學指標合格率的差異有統(tǒng)計學意義，培訓后各項力學指標合格率明顯高于培訓前。經(jīng)χ2檢驗，培訓前后的提扳時間、旋轉幅度和俯仰幅度差異無統(tǒng)計學意義(見表3)。

表3 培訓前后關鍵力學指標合格率(次)

2.4 培訓前后關鍵力學參數(shù)的統(tǒng)計學描述

培訓前預牽引力為(15.41±5.42)N，提扳力為(9.75±4.77)N，最大作用力為(19.15±6.72)N，CV分別為0.325、0.489、0.351；培訓后預牽引力為(16.46±1.44)N，提扳力為(9.98±1.99)N，最大作用力為(26.7±3.72)N，CV分別為0.087、0.199、0.139，可見培訓前各項參數(shù)的標準差和變異系數(shù)明顯大于培訓后(見表4)。說明培訓后的各項力學參數(shù)更加穩(wěn)定，每位醫(yī)師的操作較培訓前更加規(guī)范統(tǒng)一(見圖5)。

表4 培訓前后關鍵力學參數(shù)

圖5 培訓后多次操作力學曲線

3 討論

科學技術的發(fā)展和學科之間的融合為手法醫(yī)學研究帶來了方法學的重要突破，國內(nèi)外研究者對手法操作的力學指標進行量化和數(shù)學模型重建[8-11]，分析得到力學曲線，總結出操作成功的要素，對于制定規(guī)范統(tǒng)一的考核標準和教學模式有重要意義。有研究者將教學模擬器、虛擬現(xiàn)實(VR)技術等應用于臨床教學及考核[12-14]，通過更加客觀、可量化的手段將抽象的知識結構展示出來，進行針對性的訓練。中國中醫(yī)科學院望京醫(yī)院的眾多學者通過物理學、運動學方法對手法操作進行量化研究，總結出了操作過程中的關鍵力學參數(shù)和運動軌跡，概括了旋提手法的力學特征，前期研究結果表明左右手操作無差異，作用力的大小與患者體質量指數(shù)的變化相關，并得出不同體質量指數(shù)下的各項作用力大小的范圍[15]。本研究使用的教學機器人是中國中醫(yī)科學院朱立國教授等聯(lián)合研發(fā)的模擬器，主要由頭部模型、頸部模擬裝置、脊柱模擬裝置和控制系統(tǒng)組成，機械設計從外形、頸部功能、頸部在旋提手法操作過程中的力學變化等方面入手，選擇運動和連接方式、確定機械的自由度、確定連桿參數(shù)和關節(jié)變量；根據(jù)臨床手法力學及運動力學數(shù)據(jù)，設計3種機械狀態(tài)以模擬3種不同體型(正常、超重、肥胖)在旋提手法過程中的力學變化，盡可能模仿人體頭頸部在旋提手法過程中的受力特性；控制系統(tǒng)包括力學信號的實時檢測系統(tǒng)、力學參數(shù)評價分析系統(tǒng)和人機調(diào)控系統(tǒng)[16-17]。在旋提手法量化研究的基礎上，對旋提手法教學機器人進行研發(fā)和臨床應用研究，結果表明該方法用于手法培訓穩(wěn)定可靠，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法[18-19]。

中醫(yī)骨傷科手法歷史悠久[20]，但正骨手法有操作的風險性，在學習傳承上多采用“口口相傳，手手相授”的傳統(tǒng)方式，強調(diào)“手摸心會”，操作時力的大小、方向、速度需要在緩慢的學習過程中領悟和摸索；再加上頸椎旋轉類手法存在一定的風險，初學者實際操作的機會少，使得學習效果難以得到客觀、規(guī)范、統(tǒng)一的檢驗，行之有效的手法技術難以實現(xiàn)推廣應用；由于學習、訓練的方法不同，臨證之時也難以做到規(guī)范統(tǒng)一。本研究結果顯示：培訓前20名醫(yī)師預牽引力、提扳力、最大作用力的標準差(5.42、4.77、6.72)和變異系數(shù)(0.352、0.489、0.351)較大，組內(nèi)同質性低，說明每位醫(yī)師操作時的發(fā)力存在著較大的差異。一方面，由于培訓前每名觀察對象已經(jīng)有多年臨床操作經(jīng)驗，且以旋扳手法為主，形成了肌肉記憶，因而實施頸椎旋提手法時難以掌握動作要領；另一方面，所選觀察對象來自全國各地，所受的手法技術培訓及訓練方法各不相同，無統(tǒng)一規(guī)范的教學和考核方法，這是培訓前力學參數(shù)同質性較低的重要原因，反映出對旋提手法操作進行規(guī)范化培訓的必要性。

在合格率和合格次數(shù)方面，本研究結果顯示培訓前20名醫(yī)師的考核總合格率為25.0%，合格次數(shù)為1.30(1，1.75)，明顯低于培訓后的總合格率(90.0%)和合格次數(shù)(2.50(2，3))；培訓前預牽引力、提扳力、最大作用力的合格率分別為73.3%、36.7%、26.7%，明顯低于培訓后的95.0%、91.7%、90.0%，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，培訓效果良好。培訓前后的提扳時間、旋轉幅度、俯仰幅度的合格率均較高，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，說明旋提手法操作過程中難以掌握的部分為力量大小的控制，尤其是提扳力(合格率為36.7%)和最大作用力(合格率為26.7%)，培訓后提扳力(合格率為91.7%)和最大作用力(合格率為90.0%)的合格率明顯提升，變異系數(shù)(CV提扳力=0.199、CV最大作用力=0.139)明顯小于培訓前(CV提扳力=0.489、CV最大作用力=0.351)，組內(nèi)同質性提高，說明經(jīng)過旋提手法教學機器人訓練，各位醫(yī)師對操作要點的掌握更加準確熟練，操作更加穩(wěn)定，體現(xiàn)出旋提手法教學機器人作為訓練平臺的優(yōu)效性，在旋提手法規(guī)范化培訓過程中有著良好的培訓效果。標準差和變異系數(shù)方面，培訓后預牽引力、提扳力、最大作用力的標準差分別為1.44、1.99、3.72，變異系數(shù)分別為0.087、0.199、0.139，明顯低于培訓前(S=5.42、4.77、6.72，CV=0.352、0.489、0.351)，培訓后的力學指標更加穩(wěn)定，各項力學數(shù)據(jù)的離散程度低。說明使用教學機器人進行培訓，可以使各位醫(yī)師快速掌握頸椎旋提手法的操作要領，通過大量可重復的訓練，達到穩(wěn)定、規(guī)范、統(tǒng)一的要求。

本研究以頸椎旋提手法教學機器人為培訓儀器，結果顯示通過本方法進行教學、訓練可實現(xiàn)手法的統(tǒng)一標準化，合格率高，培訓效果良好，對手法技術的傳承、推廣有重要的意義。同時服務于本循證能力建設課題，為后期穩(wěn)定旋提手法的力學特征要素，研究頸椎旋提手法的臨床應用療效打下基礎。