Athos智能運動服結合MOTOmed智能運動訓練系統治療腦卒中上肢運動功能障礙的臨床研究

鐘毓賢，周維金，劉金玉

(中國人民解放軍海軍總醫院康復醫學科，北京 100048)

腦卒中在慢性疾病中對個體健康和生活的危害影響最大，2013年全球約有640萬人死于腦卒中[1]。2010年全球疾病負擔研究結果顯示，腦卒中作為一個全球性的健康問題，是影響傷殘調整壽命年第3位的原因[2]。同樣，世界銀行2011年的報告預測，至2020年中國會有2 000萬以上的腦卒中群體，至2030年腦卒中人數將達到3 000萬以上[3]。報告預計在未來數年，腦卒中導致的健康損失、傷殘將明顯增加，醫療衛生系統投入的康復治療負擔將越來越重。在此背景下，需要通過探索應用智能康復設備部分替代人工康復過程，以達到提高康復治療效率，在不影響療效條件下相對減少醫療成本、提高治療師治療效率的目的。故本研究選取價格相對低廉的Athos智能運動服與MOTOmed智能運動訓練系統相結合，探討其治療腦卒中偏癱患者上肢功能的臨床療效。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2016年9月至2017年2月入住本院康復醫學科病房的腦卒中偏癱患者48例，入選患者均需符合 1995 年全國第4次腦血管病學術會議通過的診斷標準[4]。入選標準：(1)經頭顱 CT 或 MRI檢查和臨床醫生確診為腦卒中；(2)生命體征平穩48 h以上，病程小于1個月；(3)均存在一側半球出血或梗死及一側肢體功能障礙；(4)患者坐位平衡能力大于或等于1級(能夠坐位訓練)；(5)患者偏癱側肱二頭肌肌張力小于或等于1級；(6)不伴有嚴重認知功能障礙[簡易智能精神狀態檢查量表(mini-mental state examinatlon，MMSE)>20分]，神志清楚；(7)自愿參加本次研究并簽署知情同意書；(8)生命體征穩定，檢查合作，病情穩定；(9)85歲以下。排除標準：(1)合并嚴重肝、腎功能不全，充血性心力衰竭、惡性腫瘤患者；(2)外地無法隨訪者；(3)既往有嚴重癡呆及精神病史者。研究過程中，3例因個人因素在研究過程中出院，1例因壓瘡轉至燒傷科病房治療，最終納入44例患者進行統計分析。此研究經過本院倫理委員會批準實施，入選患者均簽署臨床試驗知情同意書。在患者入組時，詳細記錄基線指標：腦卒中患者的年齡、性別、文化程度(文盲、小學、初中或技職校、高中或中專、大專、本科及以上)，職業，腦卒中類型(腦出血或腦梗死)等資料。將入院患者按隨機數字表法分為智能治療組和常規治療組，每組22例，兩組患者基線資料比較，見表1。

表1 兩組患者基線資料比較(n=22)

1.2方法

1.2.1治療方法 (1)常規治療組：采用常規的綜合康復治療，包括基本藥物治療、一對一徒手功能訓練、日常生活活動能力(activities of daily Living，ADL)訓練、肢體功能訓練、言語治療、光電理療、針灸等。康復護理包括良肢位擺放護理，下肢靜脈血栓預防護理，墜積性肺炎預防護理等。(2)智能治療組：將康復治療師針對上肢一對一訓練中的屈伸被動運動訓練、屈伸助動運動訓練、屈伸主動運動訓練、抗痙攣運動訓練內容替換為Athos智能運動服結合MOTOmed智能運動系統治療。①應用MOTOmed系統對患者進行上肢訓練，MOTOmed會實時根據張力變化通過反向運動抑制肌張力增高。訓練過程中，患者全程穿戴Athos智能運動服，智能運動服利用EMG技術記錄運動時肌纖維發出肌電信號，并實時通過平板屏幕上每塊模擬肌肉的顏色深淺變化(圖1)，給患者提供肌肉強度的反饋信息，進行選擇性肌力訓練。治療結束后，康復醫師對記錄下的訓練數據進行評估。②智能運動服評估肌力過程，患者穿戴智能運動服，完成康復醫師指定的評估動作，傳感系統則實時記錄運動過程中每塊關鍵肌肉的強度大小，最后統計動作過程中平均使用強度大小(圖2)。以上訓練內容均約40 min。其余治療均同常規治療組。

圖1 運動康復過程中熱圖的實時變化

圖2 運動過程結束左右運動肌的平均使用強度

1.2.2評價標準 在患者入組進行基線數據采集的同時及基線后1、3個月，進行Lovett肌力分級檢查、Athos智能運動服肌力檢測及Fugl-Meyer上肢運動功能量表評分(Fugl-Meyer assessment upper extremity，FMA-UE)和ADL的Barthel指數(barthel index，BI)評分,評估人員由康復專業的非本研究參與者擔任，評估人員和評估地點均同基線評估。由于Athos智能運動服是首次應用于康復治療臨床領域，故本研究選取肱二頭肌對其采集的數據進行了相關性驗證。

2 結 果

2.1患者肱二頭肌Lovett肌力分級與Athos智能運動服肌肉強度監測結果 本研究中44例納入統計的患者肱二頭肌Lovett肌力分級評估結果與Athos智能運動服肌肉強度監測結果呈明顯正相關(r=0.929，P<0.01)，見表2、圖3。

2.2兩組患者在各時間點的FMA-UP和BI評分比較 兩組患者在各時間點的FMA-UP和BI評分比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；與基線比較，兩組患者基線后1、3個月的FMA-UP和BI評分均明顯提高(P<0.01)，見表3。

表2 Lovett肌力分級與Athos肌肉強度Spearman秩相關性分析

圖3 肱二頭肌的Athos肌肉強度值測量值與Lovett肌力分級相關曲線圖

表3 兩組患者各時間點FMA-UP和BI的評分比較

a:P<0.01，與同組基線比較

3 討 論

Bobath 理論是以運動控制為核心，Rood技術同樣也包含牽伸、擠壓關節等運動，重視運動輸出和運動反應，因此，運動康復是解決腦卒中肢體運動功能障礙的主要手段，且已被基礎和臨床研究證實[5-6]。隨著人們生活水平的不斷提高，腦卒中患者群體的康復需求量逐漸增多，對康復的質量也更加重視，但運動康復治療師的數量尚未跟上康復需求。據資料統計，上海市康復醫師僅為585人，占總人口比例為25.41/100萬人口[7]；康復治療師共754人，康復治療師占總人口比例為32.75/100萬人口，故龐大的腦卒中后遺癥患者群體與人數有限的康復團隊之間形成了切實的“供需矛盾”。為解決這一問題，康復工程學發展迅速，國內外涌現出一批智能化的康復器械[8-9]。不同于電刺激儀、訓練床、助行器等傳統康復器械，智能康復器械能夠部分代替治療師進行運動康復治療[10-11]，它是康復器械與計算機結合的產物、軟件與硬件的結合。國外研究也證實了智能康復機器人在腦卒中康復方面能夠得取得和人工康復無明顯差異的臨床療效[12-13]，但其昂貴的價格達不到減少醫療投入的目的。因此本研究前期挑選了較為廉價的MOTOmed智能訓練系統輔助人工康復，并且MOTOmed的臨床治療效果已經被研究證實。DIEHL等[14]研究表明，MOTOmed可明顯提高腦卒中患者步行速度、穩定性及耐力。KAMPS等[15]對MOTOmed智能運動系統在家用訓練中的作用和效果進行了實驗，對比傳統康復治療，MOTOmed試驗組患者的步行距離、步行速度及“起立-走”計時測試均有明顯改善。雖然MOTOmed能夠自動檢測痙攣并通過反向運動抑制痙攣并且療效確切。但是，本研究在應用MOTOmed智能訓練系統治療腦卒中患者過程中仍發現3個主要問題：(1)目前對MOTOmed的康復應用均是簡單地在日常康復內容上疊加上MOTOmed治療，未體現MOTOmed系統在治療效率方面的優越性；(2)利用MOTOmed訓練過程中無有效的實時評估工具，簡單地靠患者主觀感受了解療效，康復過程中患者代償動作較多，無目標肌肉的運動強度提示及治療結束后的運動模式評估，故康復療效打折扣；(3)患者運動過程中缺少生物反饋作用。

通過前期觀察和研究總結，發現Athos智能運動服的兩個主要特性完全可以應用于臨床康復訓練和評估，即EMG實時監測特性和生物反饋特性。運動關鍵肌的EMG實時監測可以判斷，哪些肌肉力量較弱，需要強化訓練；哪些肌肉產生代償運動，需要抑制代償訓練。生物反饋特性，通過移動智能設備(手機或平板)屏幕上的模擬人體每個部位的顏色變化，即熱圖，提示腦卒中患者運動中每一塊關鍵肌的實時使用強度，患者則可以根據屏幕提示，有意識地主動調整自己運動模式，形成操作性條件反射，利于恢復正常的運動模式。因此，將Athos智能運動服與MOTOmed智能訓練系統結合可以解決上面發現的后兩個問題。至于第1個問題，本研究有目的地將康復治療師治療課程中的“上肢屈伸被動運動訓練、屈伸助動運動訓練、屈伸主動運動訓練、抗痙攣運動訓練”內容完全替代為“Athos智能運動服結合MOTOmed智能訓練系統”進行智能訓練，從而提高康復治療效率。

由于將Athos智能運動服首次應用于臨床康復，因此本研究選取了重要的運動肌“肱二頭肌”的強度進行相關性分析，結果提示，Athos智能運動服的強度測量值與臨床公認的Lovett肌力分級檢查結果呈明顯正相關，相關系數達到0.9以上，需要指出的是，Athos智能運動服的測量值是更為精確的定量數據，要優于半定量測定。另外，本研究結果表明，兩組患者在各時間點的FMA-UP和BI評分比較差異均無統計學意義(P>0.05)，但均明顯高于基線水平(P<0.01)。結果可以說明Athos智能運動服結合MOTOmed智能訓練系統能夠在不降低臨床療效基礎上替代康復治療師的部分康復內容，從而提高康復治療效率。

該研究在臨床應用過程中同樣存在不足之處：(1)Athos智能運動服雖應用于運動領域的監測和評估，但未設計專門的腦卒中運動模式，故在臨床實際應用過程中發現功能越好的患者，Athos智能運動服監測出來的肌肉應用強度值差別越大、越精確，因此需要進一步改進，如按照Brunnstrom分期設計運動模式或添加抗阻運動、主動運動、助動運動、被動運動模式，并且此類改進很容易實現。(2)由于客觀條件限制，本研究樣本量仍然不足，未實現多中心、大樣本的臨床試驗設計，需要下一步實現。(3)本研究未專門針對痙攣患者進行Athos智能運動服的評估，痙攣是否影響Athos智能運動服的評估結果仍值得商酌。

綜上所述，本研究結果證實，Athos智能運動服結合MOTOmed智能訓練系統能夠明顯改善腦卒中患者上肢運動功能，部分康復效果與康復治療師的一對一徒手訓練比較，差異無統計學意義(P>0.05)。結合智能運動服本身較廉價、無人值守和可重復使用特性，本研究認為Athos智能運動服結合MOTOmed訓練系統有利于減輕康復治療師一對一徒手訓練負擔，減少治療人員成本費用。

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