Lokomat機器人訓練時長對腦卒中偏癱患者步行功能提升效果的臨床研究

楊宇德,陳中華,李錫民,梁振宇,梁鎮(zhèn)宏,李東梅

腦卒中是全球成人致死、致殘的第二大常見病因,高達80%的患者遺留有運動障礙的問題,嚴重影響了患者的日常生活活動能力和生存質量,給患者和社會帶來沉重的負擔[1-3]。臨床研究顯示,患者及家屬最迫切解決的運動功能是步行,因為步行功能障礙是患者日常生活活動參與受限的直接和關鍵因素[4-5]。下肢機器人作為輔助智能工具,已有不少研究證實其可以改善腦卒中偏癱患者的步行和平衡功能[6-7],但不足的是這些研究僅限于有效性的分析[7-11],關注是否存在更優(yōu)的訓練時長方案尚未有相關報道。下肢機器人訓練時長過短,患者可能未達到最佳的訓練效果,而時長過長,也容易陷入患者訓練后疲勞,浪費康復資源。因此本研究將探討下肢機器人訓練時長對不同步行功能水平的卒中患者步行能力恢復的影響,進一步完善、規(guī)范下肢機器人的臨床治療方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2021年7月～2022年12月茂名市人民醫(yī)院康復醫(yī)學科收治的120例腦卒中步行功能障礙患者,其中功能性步行量表(functional ambulation category scale,FAC)評級為0～1級的低水平步行功能患者60例,FAC評級為2～3級的高水平步行功能患者共60例。本研究已通過茂名市人民醫(yī)院倫理委員會審批(批件號:PJ2021MI-K081-01)。入選標準:年齡30～70歲;診斷符合第四屆全國腦血管疾病會議制定的腦卒中診斷標準[12],具有明確的影像學病灶;生命體征平穩(wěn),能配合完成各項量表評估;病程在12個月內;FAC分級0～3級;有足夠的能力參加1h的訓練;簽署知情同意書。排除標準:顱腦外傷、腫瘤及感染等其他中樞神經系統(tǒng)疾病;體重大于100kg;存在嚴重并發(fā)癥、嚴重肌痙攣;小腦病變;既往下肢有嚴重的關節(jié)疾病或下肢深靜脈血栓的患者;正在服用影響肌張力的藥物;嚴重認知障礙。將低、高水平步行功能組的各60名患者根據隨機數字表法分為3小組,每小組20人,下肢機器人訓練時長分別設定為20min、30min、40min。各組一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義,見表1。

表1 各組患者一般資料比較

1.2 方法 各組患者均接受常規(guī)康復訓練+機器人訓練。常規(guī)康復訓練:包括①運動治療:采用肌力及肌耐力訓練、牽伸技術、關節(jié)活動度訓練等并配合神經生理學療法進行康復訓練,同時給予各項轉移訓練、平衡協(xié)調訓練及步行功能訓練等,每次40min;②物理因子治療:主要采用神經肌肉電刺激及電子生物反饋等治療,每次30min;③針刺治療:采用普通針刺治療,每次30min;④肢體氣壓治療20min。以上治療1次/d,5次/周,治療4周。Lokomat下肢機器人訓練:采用瑞士生產的Lokomat下肢智能康復機器人進行訓練,跑臺速度(1.3～1.5)km/h,減重參數設定為動態(tài)減重,每天訓練1次,每周5次,治療4周,根據組別給予患者20/30/40min時長的訓練。整個訓練過程由獲得Lokomat下肢康復機器人培訓合格證書的專業(yè)康復治療師協(xié)助完成,保證患者在正常的運動模式下進行。

1.3 評定標準 在治療前和治療4周后分別對患者進行評估。包括①簡化下肢Fugl-Meyer運動功能量表(Fugl-Meyer assessment,FMA)[13]:一共17項,每項評分0～2分,總分34分,得分越高則運動功能越好;②Berg平衡量表(Berg balance sale,BBS)[14]:共14項,每項評分0～4分,總分56分,得分越高則平衡功能越好;③FAC[15]:分0～5級,共6個級別,分別賦予0～5分,分數越高則步行功能越好。治療前后均由同一位治療師完成所有評定,觀察患者治療前后下肢運動功能、平衡功能、步行功能的變化。

2 結果

120例患者均完成了4周的訓練,訓練過程無不良反應。各組患者治療前后的FMA、BBS、FAC評分比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。低水平步行功能組的組間比較結果顯示,下肢機器人訓練時長為20min患者治療后的FMA、BBS、FAC評分提高程度優(yōu)于其余2組(P<0.05),而在高水平步行功能組,下肢機器人訓練時長為40min患者治療后的FMA、BBS、FAC評分提高程度優(yōu)于其余2組(P<0.05)。見表2,表3。

表2 低水平組內機器人不同訓練時間患者治療前后運動功能、平衡功能、步行功能比較 分,

表3 高水平組內機器人不同訓練時間患者治療前后運動功能、平衡功能、步行功能比較 分,

3 討論

卒中后偏癱患者步行受限的主要原因包括偏癱側肢體運動能力、平衡能力的下降以及異常步態(tài)的出現等。下肢康復機器人能夠以特定的運動參數及運動模式為患者提供標準化、針對性及重復性的步態(tài)訓練,利用中樞神經系統(tǒng)的重塑和代償功能,幫助患者運動功能的恢復,建立正確的步行模式,彌補了傳統(tǒng)訓練的諸多不足[16-17]。2016年AHA/ASA《成年人卒中康復和恢復指南》指出[18]:可以考慮使用機器人輔助運動訓練結合傳統(tǒng)康復治療改善卒中患者的運動功能和移動能力,對早期行走不能或行走能力下降的患者可在進行機器人輔助步行訓練(II b級推薦,A級證據)。同前人研究結果一致[19-21],本研究同樣證明了下肢機器人對卒中患者步行功能的促進作用,患者下肢運動能力、平衡性以及步行分級均較前改善。就算患者每天僅接受了20min的訓練,這比常規(guī)設定的30min還少,但患者仍然可從中獲益,這可能與下肢機器人強調主動參與、正確的重心轉移和行走模式密切相關,因為在常規(guī)運動訓練中,治療師最困難的是反饋和調整患者重心變化及異常步態(tài)。包譯等[22]的研究也表明,下肢機器人可有效避免患者在康復治療中出現髖關節(jié)外展外旋及足下垂等異常步態(tài)。

本研究結果還表明了Lokomat下肢機器人訓練時長對不同步行功能水平卒中患者的步行恢復確有影響。對于FAC為0和1級的患者,訓練時長為20min時對患者步行功能的提高效果最佳,而訓練時長為40min時對FAC為2和3級患者步行功能的提高效果最理想。其中考慮原因一:患者步行功能分級較低時,患者整體的運動功能較差,其在20min前的運動狀態(tài)最佳,而在20min后隨著運動耐力的下降,患者難以維持最佳的運動狀態(tài),下肢各肌群逐步進入疲勞狀態(tài),導致20min之后的訓練效果不佳。原因二:另外,運動時間越久,身體內產生的自由基也越多,其數量與清除它的超氧化物歧化酶存在同步變化,而在超過一定的時間后,酶的活性卻沒有隨著運動量的升高而升高,患者功能低耐力低,很難有效地清除身體在運動時間超過20min產生的過量的自由基,從而導致超過這個運動時間,患者機體處于瀕臨運動損傷的狀態(tài),所以運動時間在20min效果更佳。原因三:運動結束時機體的即刻肌糖原水平都會明顯下降,加上患者骨骼肌糖原儲能低,進行長時間的訓練消耗比較大,同時恢復慢。而步行能力水平高的患者,往往整體運動功能較好,可以接受更長的治療時間以保證該組患者的運動效果,因此40min治療較20min及30min更理想。這需要今后的臨床工作中進一步深入探究其關系,也為Lokomat的臨床操作提供了新的思路。

本研究使用FMA、BBS、FAC等評估量表進行評定,僅能對下肢康復機器人臨床療效進行觀察,評估結果缺乏更多更加客觀的指標數據,諸如表面肌電信號、三維步態(tài)分析等更全面數據的采集,未能對其相關機制進行分析及驗證。這將是未來課題組進一步需要探討和研究的方向。

綜上所述,Lokomat下肢機器人訓練能有效改善腦卒中偏癱患者運動功能障礙,當患者處于較低水平步行功能時,短時間的步行訓練(20min)便可獲得較好的訓練效果,而患者步行功能水平較高時,相對較長的步行訓練(40min)時康復效果更佳,值得臨床推廣應用。