機器人輔助訓(xùn)練對腦卒中患者上肢功能的效果

何艷，張通

1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市 100068；2.中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院，a.運動療法3科；b.神經(jīng)康復(fù)科，北京市 100068

腦卒中是全球成年人致殘的主要原因之一[1]。超過85%的腦卒中患者存在運動功能障礙，日常生活活動難以獨立完成，導(dǎo)致生活質(zhì)量下降[2]；其中上肢運動功能致殘率更高，功能恢復(fù)也比下肢緩慢和困難[3]。上肢功能康復(fù)一直是腦卒中康復(fù)的重點和難點[4]?？祻?fù)機器人逐漸成為一種新的康復(fù)治療手段，對腦卒中患者上肢功能康復(fù)有重要意義[5-6]。目前我國智能機器人技術(shù)和智能控制技術(shù)已經(jīng)具備一定水平[7-8]，將這些先進技術(shù)應(yīng)用于智能康復(fù)領(lǐng)域，開發(fā)智能康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備非常必要。ReFlex Lite 型上肢康復(fù)系統(tǒng)由中國康復(fù)研究中心牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系、北京理工大學(xué)機器人研究所共同研發(fā)，北京蝶禾誼安信息技術(shù)有限公司生產(chǎn)。本研究觀察該系統(tǒng)輔助訓(xùn)練對腦卒中患者上肢運動功能的療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取北京博愛醫(yī)院2018 年8 月至2020 年10 月住院的腦卒中偏癱患者61 例，均符合1995 年中華醫(yī)學(xué)會第四屆腦血管病會議制定的缺血及出血性腦卒中診斷標準，并經(jīng)頭顱MRI或CT證實。

納入標準：①年齡18～80 歲；②存在上肢功能障礙；③意識清楚，聽理解正常；④簡易精神狀況檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)評分＞22 分；⑤同意參加試驗并簽署知情同意書。

排除標準：①認知功能障礙或精神障礙；②嚴重肩痛或骨裂、骨折等疾病，影響上肢活動；③嚴重心、肺、肝、腎等重要臟器功能衰竭；④情緒不穩(wěn)定或存在抑郁、焦慮障礙。

剔除與脫落標準：①主動退出；②無法耐受規(guī)定訓(xùn)練項目；③病情變化或突發(fā)其他疾病，主治醫(yī)生認為應(yīng)該終止試驗；④因客觀原因，如出院等，無法繼續(xù)試驗。

隨機數(shù)字表法將患者分為對照組(n=30)和觀察組(n=31)。觀察組1 例因上洗手間時摔下輪椅，導(dǎo)致肱骨骨裂，無法繼續(xù)訓(xùn)練而剔除，實際統(tǒng)計30例。

兩組一般資料無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經(jīng)中國康復(fù)研究中心醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(No.2017-094-1)。

1.2 方法

兩組均接受常規(guī)基礎(chǔ)藥物治療。對照組每天接受常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練2 次；觀察組每天接受常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練1次，機器人輔助訓(xùn)練1次。

1.2.1 常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練

對軟癱期患者，治療師在無痛或少痛范圍內(nèi)進行被動活動，維持正常關(guān)節(jié)活動度(range of motion,ROM)，誘發(fā)主動運動。對痙攣期患者，通過被動活動和牽拉維持ROM，緩解肌張力，促進主動運動。對于出現(xiàn)協(xié)同運動模式患者，治療師設(shè)計個性化治療方案，促進患者上肢分離運動，逐漸加強患者隨意運動的控制能力。每次30 min，共4周。

1.2.2 機器人輔助訓(xùn)練

ReFlex Lite 型上肢康復(fù)系統(tǒng)有被動和主動兩種訓(xùn)練模式，主動模式有輔助主動運動、無輔助主動運動和抗阻運動3種模式。還可以根據(jù)患者不同功能狀態(tài)，選擇不同運動模式，如伸肌/屈肌連帶運動模式、分離運動模式等。系統(tǒng)提供虛擬環(huán)境進行具有功能性和趣味性的游戲訓(xùn)練，患者產(chǎn)生的實時運動信息由傳感器記錄，進行視覺、語音實時反饋，在保證訓(xùn)練質(zhì)量的同時使患者感受到訓(xùn)練的樂趣。由治療師根據(jù)患者功能狀態(tài)，選擇合適的游戲。每次30 min，共4周。

1.3 療效觀察

訓(xùn)練前后由1名對分組不知情的治療師進行評定。上肢運動功能評定采用Fugl-Meyer評定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)，共33 項，總分66 分，評分越高說明運動功能越好。日常生活活動能力評定采用改良Barthel 指數(shù)(modified Barthel Index,MBI)，共10 項，總分100 分，評分越高說明日常生活能力越好。采用關(guān)節(jié)活動尺測量患者主動肩關(guān)節(jié)屈曲、伸展、內(nèi)旋、外旋、外展，肘關(guān)節(jié)屈曲，前臂旋前、旋后ROM，活動范圍越大說明運動能力越好。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 軟件記錄，SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件分析。計量資料經(jīng)檢驗符合正態(tài)分布，以()表示，治療前后組內(nèi)比較采用配對t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料采用χ2檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

訓(xùn)練后，兩組FMA-UE 和MBI 評分顯著提高(P＜0.001)，肩關(guān)節(jié)屈曲、伸展、內(nèi)旋、外旋、外展，肘關(guān)節(jié)屈曲，前臂旋前、旋后ROM 明顯提高(P＜0.01)。見表2、表3。治療前后差值比較，觀察組MBI 評分，以及肩關(guān)節(jié)屈曲、外旋ROM 高于對照組(P＜0.05)。見表4。

表2 對照組訓(xùn)練前后各項指標比較(n=30)

表3 觀察組訓(xùn)練前后各項指標比較(n=30)

表4 兩組各項指標治療前后差值比較

3 討論

本研究顯示，常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練能明顯改善腦卒中患者偏癱側(cè)上肢運動功能和日常生活活動能力，結(jié)合可穿戴智能上肢康復(fù)機器人進行輔助訓(xùn)練，療效更明顯，與此前的研究結(jié)果一致[9-12]。Meta 分析顯示[13]，機器人輔助治療對FMA-UE 評分有顯著效果，尤其對慢性腦卒中患者；但對功能獨立性測量評分的影響存在爭議，可能是因為研究存在較大異質(zhì)性。

機器人輔助訓(xùn)練的研究很少涉及上肢主動ROM測量。胡潔等[14]發(fā)現(xiàn)，機器人輔助訓(xùn)練明顯提高觀察組患者肩關(guān)節(jié)前屈、內(nèi)收和外展ROM。王平等[15]發(fā)現(xiàn)，機器人輔助訓(xùn)練明顯提高肘關(guān)節(jié)屈曲、前臂旋后ROM。

本研究顯示，機器人輔助訓(xùn)練只能進一步提高肩關(guān)節(jié)屈曲和外旋?？赡芤驗槿虢M患者大多發(fā)病3 個月左右，功能恢復(fù)還沒有到達遠端，且訓(xùn)練時間為4周，相對較短；機器人訓(xùn)練項目設(shè)計了較多對角線運動模式，患者比較容易進行大量重復(fù)訓(xùn)練，還有專門針對肩關(guān)節(jié)屈曲、外旋的訓(xùn)練游戲，患者近端ROM 得到更好改善。

研制的機器人在訓(xùn)練中具有連續(xù)、無疲勞、程序性和可評估等優(yōu)點；可以為患者提供上臂支持或阻力，使患者能夠在減重或負重狀態(tài)下訓(xùn)練，并科學(xué)設(shè)計不同連帶運動或分離運動模式；虛擬環(huán)境使患者有代入感和趣味性，能增加患者的訓(xùn)練積極性，提供的視聽反饋也有利于運動再學(xué)習[16-17]；虛擬游戲內(nèi)容科學(xué)，滿足患者功能恢復(fù)的要求；除游戲有分值排名外，傳感技術(shù)能捕捉患者的運動，并將患者每天訓(xùn)練情況制成圖表，使功能改善情況一目了然，從而激發(fā)患者康復(fù)的信心。

綜上所述，采用自行研制的機器人對腦卒中患者進行輔助訓(xùn)練，可有效提高偏癱患者上肢運動功能和日常生活活動能力，在某些方面優(yōu)于常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，值得進一步研究。

本輔助訓(xùn)練系統(tǒng)缺乏手功能訓(xùn)練模塊[18]，有待進一步開發(fā)。還可以運用MRI、腦電圖等觀察患者訓(xùn)練過程中腦功能反應(yīng)，使訓(xùn)練更有針對性，能精確地評價訓(xùn)練效果[19-20]。上肢機器人輔助訓(xùn)練對患者的感覺[21]、痙攣、注意力、認知功能等方面的影響也有待進一步探討。本研究對受試者分層不足，后續(xù)可觀察不同病情、病程、病位腦卒中患者機器人輔助訓(xùn)練的療效，還可進行多中心、大樣本研究，并加強對患者的隨訪觀察。