下肢康復(fù)機(jī)器人在腦卒中偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能障礙中的應(yīng)用研究

孟祥鳳 商曉英 馮天甜 王滌 徐浩繁 朱旺龍

腦卒中經(jīng)常威脅人類的生命與健康，近年來(lái)其致殘率高于80%，重殘率高于40%[1-2]。運(yùn)動(dòng)功能障礙是腦卒中患者遺留的主要問(wèn)題，這對(duì)他們的生活質(zhì)量影響很大，運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)是腦卒中患者迫切的康復(fù)需求和康復(fù)目標(biāo)之一。近年來(lái)，大量研究表明，在患者進(jìn)行康復(fù)治療時(shí)，延長(zhǎng)治療時(shí)間或增加訓(xùn)練次數(shù)都有助于患者功能改善[3-6]。而康復(fù)機(jī)器人可滿足這一需求，它貫穿了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)以及機(jī)器人等眾多領(lǐng)域，自動(dòng)化程度不但高且有效[7]?，F(xiàn)代下肢康復(fù)機(jī)器人不僅可以模擬正常步行姿勢(shì)，而且可以通過(guò)減重科學(xué)地訓(xùn)練下肢運(yùn)動(dòng)功能有障礙的患者[8]。通過(guò)模擬正常的行走模式訓(xùn)練下肢肌肉以恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)步行功能的控制作用，進(jìn)而改善下肢運(yùn)動(dòng)功能[9]?；谝陨媳尘?，本文就下肢康復(fù)機(jī)器人在腦卒中偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能障礙中的應(yīng)用做一綜述。

1 下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)

A1下肢康復(fù)機(jī)器人是廣州一康醫(yī)療設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司參考國(guó)外“下肢康復(fù)機(jī)器人”后研發(fā)推出，是一種集電動(dòng)站立床、減重步行訓(xùn)練系統(tǒng)和類似MOTORMED的下肢智能反饋系統(tǒng)三種常用康復(fù)設(shè)備于一體的新型訓(xùn)練系統(tǒng)。

1.1 電動(dòng)起立床 電動(dòng)起立床是一種使患者由仰臥位或坐位到直立位的重要康復(fù)手段，它通過(guò)步幅的調(diào)整使踝關(guān)節(jié)做全范圍被動(dòng)活動(dòng)，達(dá)到預(yù)防墜積性肺炎、褥瘡和骨質(zhì)疏松等并發(fā)癥的目的，使康復(fù)進(jìn)程加快。

電動(dòng)起立床主要包括上部懸吊帶、腰部綁帶和髖關(guān)節(jié)固定帶等懸吊裝置、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)桿、踏板、站立床板、配套軟件及按鈕器。當(dāng)用綁帶將患者穩(wěn)定于站立床后，調(diào)節(jié)按鈕器使患者升高至站立(站立范圍：0°～90°)，根據(jù)患者的功能，在操作界面設(shè)置相應(yīng)步幅(膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度：0°～25°)、步頻(0～80步/min)及治療時(shí)間，設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕開(kāi)啟站立和下肢被動(dòng)步行訓(xùn)練模式。1.2 減重步行訓(xùn)練系統(tǒng) 減重下步行訓(xùn)練可減輕身體承重，為患者提供合適的身體支持，使下肢的殘余功能得以發(fā)揮[10]。

減重綁帶分為肩部減重綁帶，腹部綁帶，胯下綁帶，腿部綁帶，腳面綁帶五種，穿戴使用順序?yàn)椋焊共拷墡в每酃潭?置于髖關(guān)節(jié)以上位置)—胯下綁帶用卡扣固定—肩部減重綁帶用卡扣固定-腿部綁帶用卡扣固定(置于髕骨上緣兩橫指)—腳部綁帶用卡扣固定(注意不要綁到踝關(guān)節(jié))—調(diào)整萬(wàn)向踏板(適應(yīng)患者足內(nèi)外翻)—調(diào)節(jié)腳寬(與肩同寬)—讓患者握住緊停開(kāi)關(guān)。

1.3 類似MOTORMED的下肢智能反饋系統(tǒng) 下肢智能反饋系統(tǒng)不僅具備以坐位下踏車訓(xùn)練為主的MOTOmed的功能，而且具備視覺(jué)反饋系統(tǒng)，萬(wàn)向踏板方向任意可調(diào)，讓患者以最舒適的步態(tài)進(jìn)行訓(xùn)練并在訓(xùn)練中逐步矯正足型。通過(guò)提供周期性生物負(fù)載，刺激患者足部本體感覺(jué)，有助于大腦神經(jīng)重塑。

在患者訓(xùn)練過(guò)程中，下肢智能反饋系統(tǒng)能感受到患側(cè)下肢肌張力的變化，當(dāng)肌張力升高發(fā)生痙攣時(shí)，系統(tǒng)的電子線路檢測(cè)到后會(huì)立刻停止馬達(dá)，開(kāi)啟防痙攣模式，當(dāng)痙攣解除后，系統(tǒng)會(huì)降低預(yù)設(shè)的速度以適應(yīng)患者身體情況[11]。通過(guò)不停刺激患側(cè)下肢和本體感覺(jué)感受器以達(dá)到減少肌張力亢進(jìn)的目的。而且下肢智能反饋系統(tǒng)可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓患者身臨其境地進(jìn)行情景互動(dòng)鍛煉，增添了治療過(guò)程的趣味性。此外，下肢康復(fù)機(jī)器人通過(guò)對(duì)稱性訓(xùn)練模式可鍛煉兩側(cè)下肢步態(tài)同步性，介于兩側(cè)下肢具有協(xié)同匹配性，通過(guò)對(duì)稱性訓(xùn)練可使患側(cè)肢體模擬健側(cè)運(yùn)動(dòng)模式，促進(jìn)患側(cè)下肢康復(fù)[12]。

2 在腦卒中偏癱患者運(yùn)動(dòng)功能障礙中的應(yīng)用

作為一種智能的訓(xùn)練系統(tǒng)，下肢康復(fù)機(jī)器人會(huì)根據(jù)偏癱患者所處的不同階段以運(yùn)動(dòng)模式配上視覺(jué)反饋來(lái)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能的引出，是常規(guī)康復(fù)的有效補(bǔ)充[13]。劉洋等[14]研究發(fā)現(xiàn)，予腦卒中偏癱患者早期聯(lián)合應(yīng)用下肢康復(fù)機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)療法可使患者的步行功能和平衡功能均明顯提高，效果大于只有單純康復(fù)訓(xùn)練的對(duì)照組，可以推廣。吳李秀等[15]研究結(jié)果表明，對(duì)照組應(yīng)用下肢康復(fù)機(jī)器人后功能改善情況明顯優(yōu)于訓(xùn)練前，且肌張力和步行能力也明顯改善。溫金亞等[16]研究發(fā)現(xiàn)，觀察組股四頭肌、繩肌評(píng)分與FMA、BBS評(píng)分治療后均大于對(duì)照組，表明下肢康復(fù)機(jī)器人對(duì)患者運(yùn)動(dòng)、平衡功能的改善和肌力的增強(qiáng)有更好的療效。張銀亮等[17]研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)組伸膝肌群肌力和屈髖肌群肌力以及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均比對(duì)照組高，證實(shí)下肢康復(fù)機(jī)器人輔以步行訓(xùn)練可避免腦卒中偏癱患者異常運(yùn)動(dòng)模式的發(fā)生，重復(fù)的運(yùn)動(dòng)可以鞏固關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，提高下肢肌群的力量，改善患者下肢運(yùn)動(dòng)功能，促進(jìn)康復(fù)。高春華等[11]認(rèn)為，予下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練的觀察組病人FMA-LE和BBS評(píng)分及股四頭肌MMT分級(jí)Kendall百分比評(píng)分均優(yōu)于治療之前及同期對(duì)照組，表明下肢康復(fù)機(jī)器人可使腦卒中偏癱患者運(yùn)動(dòng)能力得以改善。

3 下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練的可能機(jī)制

對(duì)腦卒中偏癱患者而言，腦功能重組是患者功能恢復(fù)的重要指標(biāo)[18]。應(yīng)用下肢康復(fù)機(jī)器人讓患者進(jìn)行減重下步行鍛煉有助于中樞神經(jīng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上的代償和重組，在下肢康復(fù)機(jī)器人帶動(dòng)下進(jìn)行的關(guān)節(jié)屈曲伸展負(fù)重行走訓(xùn)練，可以增加肌肉、結(jié)締組織的蠕變和肌梭傳入率的適應(yīng)，通過(guò)反復(fù)高密度強(qiáng)化訓(xùn)練，可以緩解痙攣[11]。同時(shí)高強(qiáng)度訓(xùn)練可促進(jìn)大腦皮質(zhì)能量代謝，提高受損半球運(yùn)動(dòng)區(qū)激活能力和神經(jīng)系統(tǒng)代償水平，有利于腦卒中偏癱患者下肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[19]。

根據(jù)神經(jīng)可塑性原理[20]，感官系統(tǒng)將多種信息輸入后，患者本體感覺(jué)感受器受到患者不斷模仿、重復(fù)學(xué)習(xí)以及恰當(dāng)視覺(jué)反饋的刺激，在損傷的腦組織周圍可創(chuàng)建新的神經(jīng)反饋通路，促進(jìn)下肢運(yùn)動(dòng)功能改善。

現(xiàn)代腦損傷恢復(fù)理論提出，患側(cè)下肢經(jīng)過(guò)不斷重復(fù)的隨意運(yùn)動(dòng)練習(xí)，促進(jìn)訓(xùn)練的肢體部位在相應(yīng)皮質(zhì)區(qū)增大，提高神經(jīng)興奮傳遞效率，有規(guī)律地引導(dǎo)患者進(jìn)行動(dòng)作訓(xùn)練，可糾正異常的運(yùn)動(dòng)模式，以此激活新的神經(jīng)環(huán)路并創(chuàng)建正常的運(yùn)動(dòng)程序來(lái)提高患者肢體運(yùn)動(dòng)功能[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，常規(guī)的康復(fù)訓(xùn)練要完全地控制好患者的軀干及髖膝踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性至少需要2～3位治療師參與，而且很難達(dá)到負(fù)重、邁步、平衡的有機(jī)結(jié)合，此外，治療師的工作狀態(tài)和專業(yè)水平也會(huì)影響訓(xùn)練效果，不斷重復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練更是需要治療師具有較強(qiáng)的體力和耐力，這不僅加重了治療師的工作強(qiáng)度，而且效率很低。漫長(zhǎng)的康復(fù)進(jìn)程還會(huì)加重患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。但下肢康復(fù)機(jī)器人加入后，一位治療師即可通過(guò)設(shè)置相關(guān)參數(shù)讓患者在不同強(qiáng)度下反復(fù)地模擬行走，而且系統(tǒng)具備的交互式游戲模式可讓患者在一定程度上提升訓(xùn)練依從性，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)也可讓治療師隨時(shí)察覺(jué)到患者不同情況而做出相關(guān)調(diào)整[15]。所以在常規(guī)康復(fù)治療基礎(chǔ)上予以腦卒中偏癱患者應(yīng)用具有漸進(jìn)性、重復(fù)性及可以定時(shí)定量的下肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練，不僅可讓患者模擬正常的行走模式，提高下肢肌力和平衡功能，幫助患者建立信心，而且可讓患者主動(dòng)參與訓(xùn)練以達(dá)到縮短康復(fù)周期，減少醫(yī)療費(fèi)用的目的。

綜上所述，下肢康復(fù)機(jī)器人作為一種科學(xué)有效的治療手段，既為腦卒中偏癱患者下肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)提供了新思路，也為下肢康復(fù)機(jī)器人的推廣提供了實(shí)踐依據(jù)與理論支持[13]。