上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練對(duì)亞急性腦卒中患者認(rèn)知和上肢運(yùn)動(dòng)功能的效果

蘇麗麗，方小養(yǎng)，林玲，李海燕

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科，浙江溫州市325000

0 引言

卒中后認(rèn)知障礙(post-stroke cognitive impairment,PSCI)是發(fā)生于卒中后并持續(xù)3～6個(gè)月以認(rèn)知損害為特征的臨床綜合征，發(fā)生率80%[1-2]。PSCI使患者無(wú)法很好配合康復(fù)訓(xùn)練，阻礙軀體功能恢復(fù)，影響日常生活活動(dòng)能力(activities of daily living,ADL)，降低患者生活質(zhì)量和生存時(shí)間，家庭與社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)顯著增加[3]。Nys等[4]的一項(xiàng)研究表明，卒中后6個(gè)月，認(rèn)知障礙患者軀體、心理和社會(huì)等整體功能狀態(tài)明顯下降。

腦卒中后肢體功能障礙往往與認(rèn)知功能障礙同時(shí)出現(xiàn)，約80%患者上肢功能受損，且與下肢相比，運(yùn)動(dòng)功能障礙康復(fù)更難，治療時(shí)間更長(zhǎng)，預(yù)后不理想[5]。上肢在日常工作和生活中扮演著重要角色，上肢功能障礙極大降低腦卒中患者ADL 和生活質(zhì)量，改善上肢功能是腦卒中康復(fù)的核心要素[6]。高強(qiáng)度、可重復(fù)和以特定活動(dòng)為導(dǎo)向的康復(fù)訓(xùn)練更加有效[7]。

傳統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練過(guò)程單一，缺乏趣味性，康復(fù)效果不理想；而傳統(tǒng)上肢一對(duì)一訓(xùn)練往往無(wú)法為患者提供密集和重復(fù)性治療[8]。上肢康復(fù)機(jī)器人能將任務(wù)導(dǎo)向與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，有效改善患者上肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度、靈活性和控制能力[9]，促進(jìn)腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能和ADL 提高[10-11]。同時(shí)，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練具備高強(qiáng)度、高重復(fù)、豐富環(huán)境刺激等特性，是認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練的重要補(bǔ)充手段[12-13]。本研究旨在探討上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練對(duì)亞急性期腦卒中患者認(rèn)知功能、上肢運(yùn)動(dòng)功能及ADL的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年9 月至2020 年9 月，在溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科住院的亞急性期腦卒中伴認(rèn)知障礙偏癱患者65例，均符合腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)[14]，并經(jīng)影像學(xué)檢查確診。其中5例脫落，最終完成60例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①首次發(fā)??；②病程3～6 周；③病情穩(wěn)定，無(wú)意識(shí)障礙，能配合治療；④中度認(rèn)知障礙，簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)評(píng)分12～18 分[15]，小學(xué)及以上文化程度；⑤并發(fā)偏癱；⑥知情同意并簽署知情同意書(shū)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①?lài)?yán)重視聽(tīng)障礙和/或言語(yǔ)功能障礙，不能配合治療；②既往有精神病史、重度抑郁或自殺傾向；③嚴(yán)重臟器功能不全。

使用RAS 1.0 生成樣本量為65，分組數(shù)量為2 的隨機(jī)數(shù)字表，交予獨(dú)立第三方保存，試驗(yàn)結(jié)束前保密。隨機(jī)數(shù)字及分組名稱(chēng)按順序編碼后封存于信封內(nèi)，每次患者入選后，由獨(dú)立第三方打開(kāi)對(duì)應(yīng)信封，研究對(duì)象即被分配到對(duì)照組或試驗(yàn)組。

對(duì)照組32 例，1 例病情變化退出，1 例提早出院要求放棄試驗(yàn)；試驗(yàn)組33 例，2 例因病情變化退出，1 例提早出院自動(dòng)退出。最終完成60 例，每組30 例。兩組一般資料無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。見(jiàn)表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經(jīng)溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)審批。

1.2 方法

兩組均接受常規(guī)藥物治療和常規(guī)康復(fù)，并行作業(yè)治療20 min；對(duì)照組隨后采用常規(guī)認(rèn)知訓(xùn)練20 min，試驗(yàn)組隨后采用上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練20 min。每天1次，每周5 d，共4周。

1.2.1 常規(guī)治療

藥物治療包括阿司匹林、氯吡格雷、他汀類(lèi)藥物、依達(dá)拉奉等。常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練包括運(yùn)動(dòng)治療(關(guān)節(jié)松動(dòng)訓(xùn)練、肌力訓(xùn)練、平衡協(xié)調(diào)訓(xùn)練、步態(tài)訓(xùn)練等)、理療(電療、熱療、聲療、水療等)、吞咽言語(yǔ)治療、針灸等。作業(yè)治療，包括上肢/手功能訓(xùn)練(用鑰匙開(kāi)鎖、拿杯子喝水、翻書(shū)等)以及ADL 訓(xùn)練(穿脫衣物、床椅轉(zhuǎn)移、進(jìn)食等)。

1.2.2 認(rèn)知訓(xùn)練

認(rèn)知訓(xùn)練遵循個(gè)體化原則。①注意力訓(xùn)練：包括猜測(cè)游戲、數(shù)字排序、刪除作業(yè)等。②記憶力訓(xùn)練：采用外部輔助策略和內(nèi)部重建策略進(jìn)行訓(xùn)練，包括撲克牌記憶、看圖說(shuō)話(huà)、提示卡片等。③計(jì)算能力訓(xùn)練：包括做算術(shù)題、累加累減等。④執(zhí)行能力訓(xùn)練：包括折紙、手工制作等。⑤空間結(jié)構(gòu)及定向力訓(xùn)練：畫(huà)圖、拼圖、堆積木等。⑥思維推理訓(xùn)練：排列數(shù)字、物品歸類(lèi)、模擬超市購(gòu)物等。

1.2.3 上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練

采用ArmGuider?上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)(上海卓道醫(yī)療科技有限公司)。用綁帶將患者上肢固定于(或主動(dòng)抓握)操作桿，患者根據(jù)屏幕提示移動(dòng)操作桿完成任務(wù)。系統(tǒng)包括多模塊訓(xùn)練內(nèi)容，如數(shù)星星、比較數(shù)字大小、四則運(yùn)算并將結(jié)果移動(dòng)到目標(biāo)位置；在不同場(chǎng)景下，選出與目標(biāo)圖案一致的圖案，并移到目標(biāo)位置；患者移動(dòng)操作桿，將六邊形元素拼出各種形狀，并為其添加相應(yīng)顏色；模擬購(gòu)物、取水澆花、選菜吃飯、清潔窗戶(hù)等；通過(guò)記憶移動(dòng)操作桿，選擇指定的撲克牌；水果忍者游戲，患者觀察屏幕中出現(xiàn)的水果并移動(dòng)操作桿將其斬?cái)?，期間需要躲避障礙物。訓(xùn)練模式有被動(dòng)、助力(1～5 級(jí))和阻力(1～5 級(jí))，每個(gè)模塊時(shí)間可調(diào)，一次訓(xùn)練可添加多個(gè)模塊，一個(gè)模塊結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入下一模塊訓(xùn)練，可根據(jù)患者情況選擇針對(duì)性訓(xùn)練。

1.3 評(píng)定方法

采用蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)[16]和MMSE 聯(lián)合評(píng)估認(rèn)知功能，F(xiàn)ugl-Meyer 評(píng)定量表-上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)[17]評(píng)估上肢運(yùn)動(dòng)功能，改良Barthel 指數(shù)(modified Barthel Index,MBI)[17]評(píng)估ADL。由專(zhuān)人完成，評(píng)定者對(duì)分組情況不知情。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料符合正態(tài)分布，以()表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布，以M(QL,QU)表示，采用秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。入組前MBI 與MoCA、MMSE、FMA-UE、FMA-UE 手臂、FMA-UE 腕手及FMA-UE上肢協(xié)調(diào)性的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)性分析(符合正態(tài)分布)或Spearman相關(guān)性分析(不符合正態(tài)分布)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 MoCA

干預(yù)前，兩組MoCA 總分及各子項(xiàng)目分均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。干預(yù)后，試驗(yàn)組MoCA 總分及除語(yǔ)言外的子項(xiàng)目分均較治療前明顯提高(P＜0.01)；對(duì)照組MoCA 總分及除命名、抽象和延遲回憶外的子項(xiàng)目分均較治療前顯著提高(P＜0.001)。干預(yù)后，試驗(yàn)組MoCA 總分及延遲回憶、視空間與執(zhí)行功能、命名、注意、抽象5 個(gè)子項(xiàng)目分高于對(duì)照組(P＜0.05)；試驗(yàn)組語(yǔ)言評(píng)分低于對(duì)照組(P＜0.05)。見(jiàn)表2。

表2 兩組干預(yù)前后MoCA評(píng)分比較

2.2 MMSE

干預(yù)前，兩組MMSE總分及各子項(xiàng)目分均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)；干預(yù)后，兩組MMSE總分和各子項(xiàng)目分均較治療前提高(P＜0.05)；干預(yù)后，試驗(yàn)組MMSE 總分及除定向外的子項(xiàng)目分較對(duì)照組提高(P＜0.05)。見(jiàn)表3。分文化程度(小學(xué)/初中及以上)比較，結(jié)果相似。見(jiàn)表4、表5。

表3 兩組干預(yù)前后MMSE評(píng)分比較

表4 兩組小學(xué)文化程度干預(yù)前后MMSE評(píng)分比較

表5 兩組初中及以上文化程度干預(yù)前后MMSE評(píng)分比較

2.3 FMA-UE

干預(yù)前，兩組FMA-UE 總分及各子項(xiàng)目分均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。干預(yù)后，試驗(yàn)組FMA-UE總分及各子項(xiàng)目分均提高(P＜0.05)；對(duì)照組FMA-UE總分及手臂、腕手項(xiàng)目分顯著提高(P＜0.001)。干預(yù)后，試驗(yàn)組FMA-UE 總分及手臂項(xiàng)目分較對(duì)照組明顯提高(P＜0.01)。見(jiàn)表6。

表6 兩組干預(yù)前后FMA-UE評(píng)分比較

2.4 MBI

干預(yù)前，兩組MBI 評(píng)分無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。干預(yù)后，兩組MBI 評(píng)分均顯著提高(P＜0.001)，試驗(yàn)組評(píng)分明顯高于對(duì)照組(P＜0.01)。見(jiàn)表7。

表7 兩組干預(yù)前后MBI評(píng)分比較

2.5 相關(guān)性分析

干預(yù)前，患者M(jìn)BI評(píng)分與FMA-UE總分及各子項(xiàng)目分正相關(guān)(P＜0.05)，與MoCA和MMSE評(píng)分正相關(guān)(P＜0.01)。見(jiàn)表8。

表8 相關(guān)性分析結(jié)果

3 討論

認(rèn)知障礙主要體現(xiàn)在注意力、執(zhí)行力、視空間結(jié)構(gòu)能力障礙等。存在認(rèn)知障礙的患者往往難以集中注意力，訓(xùn)練不得要領(lǐng)，所學(xué)到的運(yùn)動(dòng)技巧無(wú)法應(yīng)用于日常生活，康復(fù)效果事倍功半[18]。上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練是以任務(wù)為導(dǎo)向的趣味性游戲作為訓(xùn)練內(nèi)容，并可不斷重復(fù)，更易調(diào)動(dòng)患者積極性，并將所習(xí)得的技能泛化到其他未訓(xùn)練的任務(wù)活動(dòng)中，提高患者主動(dòng)解決問(wèn)題能力，改善上肢功能和認(rèn)知功能[19-20]。上肢功能和認(rèn)知的改善有助于ADL提高。

MoCA較MMSE更敏感，但特異性稍差[21]，Roalf等[22]推薦兩者聯(lián)合使用。MMSE 和MoCA 均與患者受教育程度相關(guān)，MMSE 相對(duì)簡(jiǎn)單，存在“天花板效應(yīng)”；MoCA相對(duì)較難，存在“地板效應(yīng)”[21]。本研究以MMSE 作為篩查量表，結(jié)合MoCA 與MMSE 對(duì)患者進(jìn)行綜合評(píng)估。研究顯示，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練較常規(guī)認(rèn)知訓(xùn)練效果更好，與此前的研究結(jié)果一致[23-24]。這一結(jié)果對(duì)不同文化程度患者的認(rèn)知功能無(wú)明顯差異。

在MoCA 評(píng)分方面，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練的效果主要體現(xiàn)在視空間與執(zhí)行功能、命名、注意、抽象、延遲回憶等方面。本研究采用的上肢康復(fù)機(jī)器人，包括運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、多種虛擬情景等各種刺激，能促進(jìn)情緒和注意力相關(guān)區(qū)域活動(dòng)，提高患者訓(xùn)練的興趣和積極性，加速腦功能恢復(fù)[25-26]；本系統(tǒng)有模擬真實(shí)情景的任務(wù)導(dǎo)向性訓(xùn)練，如購(gòu)物、選菜吃飯、清潔窗戶(hù)等，可促使患者解決問(wèn)題能力提升，認(rèn)知功能改善[27]。此外，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練不僅能接受上肢重復(fù)性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)刺激，訓(xùn)練過(guò)程中產(chǎn)生的視覺(jué)反饋、聽(tīng)覺(jué)反饋、情景反饋及獎(jiǎng)懲反饋等，形成豐富的環(huán)境刺激[28]。豐富的環(huán)境刺激可以激活與細(xì)胞重塑相關(guān)的基因表達(dá)，促進(jìn)軸突延伸和新突觸聯(lián)系建立，增加神經(jīng)可塑性[29]。樹(shù)突棘是突觸重塑的重要區(qū)域[30]。對(duì)大鼠的研究表明[31-32]，豐富環(huán)境刺激可增加樹(shù)突分支、樹(shù)突棘和突觸的數(shù)量，增加大鼠神經(jīng)干細(xì)胞、成神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)增殖細(xì)胞向腦梗死區(qū)遷移。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性是卒中后認(rèn)知康復(fù)的基礎(chǔ)，豐富的環(huán)境刺激可促進(jìn)大鼠神經(jīng)元、突起再生，加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重塑，并使功能腦區(qū)轉(zhuǎn)移，促進(jìn)腦功能重組。

但試驗(yàn)組言語(yǔ)評(píng)分甚至低于對(duì)照組，這可能與患者在訓(xùn)練過(guò)程中較少語(yǔ)言輸出有關(guān)；兩組定向評(píng)分無(wú)顯著性差異，這可能由于試驗(yàn)組訓(xùn)練過(guò)程較少涉及定向相關(guān)任務(wù)活動(dòng)，而對(duì)照組則常規(guī)進(jìn)行定時(shí)定向方面的認(rèn)知訓(xùn)練。

MMSE 的評(píng)定結(jié)果與MoCA 結(jié)果相似，但語(yǔ)言評(píng)分試驗(yàn)組優(yōu)于對(duì)照組，可能由于MMSE語(yǔ)言部分涉及執(zhí)行功能內(nèi)容，如要求患者聽(tīng)清指令后并執(zhí)行指令內(nèi)容。

FMA-UE 評(píng)分顯示，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練對(duì)上肢協(xié)調(diào)性可能有一定改善作用，在手臂運(yùn)動(dòng)方面改善效果優(yōu)于對(duì)照組。本研究采用的上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練采用力反饋技術(shù)，可根據(jù)患者情況及時(shí)調(diào)整助力或阻力大小，引導(dǎo)患者以正常模式進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高上肢活動(dòng)度和控制能力，強(qiáng)化上肢力量。上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練所提供的各種感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)信息輸入，促進(jìn)大腦相應(yīng)功能重塑[33]，結(jié)合情景性任務(wù)導(dǎo)向性訓(xùn)練，增加偏癱上肢本體感覺(jué)輸入。另外，還可根據(jù)患者上肢功能障礙水平，定制不同種類(lèi)和難度的任務(wù)，如直線(xiàn)、斜線(xiàn)、齒輪狀、圓形等運(yùn)動(dòng)軌跡，從而提高運(yùn)動(dòng)功能。人機(jī)互動(dòng)的趣味性游戲訓(xùn)練能提高患者的興趣和積極性，患者更容易堅(jiān)持[34]。上肢機(jī)器人可提供高強(qiáng)度、高重復(fù)性的任務(wù)導(dǎo)向性訓(xùn)練，對(duì)大腦產(chǎn)生重復(fù)性刺激，激活鄰近未受損的腦組織部分補(bǔ)償功能損傷[35]，并使大腦功能重建得到強(qiáng)化和鞏固。

兩組手腕及上肢協(xié)調(diào)性方面的治療效果相差無(wú)幾，可能因?yàn)榛颊哂?xùn)練過(guò)程中，手被固定于操作桿上，手和手腕活動(dòng)較少，同時(shí)涉及上肢速度、靈活性方面的任務(wù)訓(xùn)練較少。

本研究顯示，干預(yù)后，試驗(yàn)組MBI評(píng)分高于對(duì)照組。本研究所采用的訓(xùn)練不僅涉及認(rèn)知功能、上肢運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)結(jié)合ADL 訓(xùn)練，通過(guò)情景性任務(wù)導(dǎo)向訓(xùn)練，促進(jìn)特定活動(dòng)技能的獲得，不斷提高患者ADL能力[24]。本研究顯示，MBI 與認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能均呈正相關(guān)，腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能和認(rèn)知功能改善本身，就可以促進(jìn)ADL提高。

本研究未進(jìn)行遠(yuǎn)期隨訪(fǎng)；缺乏對(duì)手、腕部功能鍛煉的模塊內(nèi)容；虛擬情景訓(xùn)練不是沉浸式，訓(xùn)練效果不夠理想；所涉及的指標(biāo)均為量表，缺乏量化指標(biāo)。后續(xù)可繼續(xù)完善研究。

綜上所述，上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練可改善亞急性期腦卒中患者的認(rèn)知功能、上肢運(yùn)動(dòng)功能和ADL，是亞急性期腦卒中康復(fù)的一種有效手段。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。