下肢步行機器人對脊髓損傷后日常生活能力及步行能力的影響

石芝喜，蔡朋，劉明檢，王楊

脊髓損傷是一種嚴重致殘性疾病，常造成截癱或四肢癱，使患者的日常生活活動(activities of daily living,ADL)能力、站立及行走功能喪失，生活質量明顯下降。隨著現代生物力學、生物工程學的發展，下肢步行矯形器對脊髓損傷的日常生活能力的提高在多年前已被報道[1]。但近年來，科學技術的高速發展，目前已有多種不同型號的下肢步行機器人投入到臨床實踐中，但對于步行機器人對脊髓損傷病人ADL能力的影響，特別是其中移動項的影響目前仍較少有報道，基于此，本研究采用步行機器人針對于ASIA評級C-D級脊髓損傷病人ADL能力的研究，并同時觀察其移動項的變化，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2011年～2015年在我院的頸段、胸段C-D級脊髓損傷患者40例，納入標準：所有病人需符合《脊髓損傷神經學分類國際標準(2011 年修訂版)》中C及D級的診斷標準；脊柱穩定性良好；選取平面：頸段(C4、C5、C6、C7)、胸段(T1、T4、T9)；雙下肢屈肌反射及伸肌反射無過度活躍；雙下肢各肌群肌張力≤2級(MAS)；病程<3個月；近期內無進行各類手術(2周內)。排除標準：不易控制的高血壓、糖尿病、體位性低血壓、嚴重的心肺疾病、血栓性疾病等；嚴重的骨質疏松；下肢外傷、不穩定性骨折、關節疼痛及關節活動度受限；認知功能障礙；體重>135kg；明顯雙下肢不等長。所有患者均簽署知情同意書。40例患者隨機分為2組各20例，①觀察組，男15例，女5例；平均年齡(33.21±9.57)歲；平均病程(1.7±1.21)個月。②對照組，男16例，女4例；平均年齡(33.21±8.65)歲；平均病程(1.55±1.18)個月。2組一般資料比較差異無統計學意義。

1.2 方法 對照組進行常規的運動治療，治療時間12周，每周一到周五約70min的運動治療，內容包括肌力訓練、平衡訓練、轉移、站立訓練、步行訓練、改善關節活動度的訓練等。肌力訓練，利用力量訓練設備如啞鈴、MTT及沙包等設備進行雙上肢及屈髖肌群、股四頭肌、小腿三頭肌、脛前肌等殘存肌群的抗阻訓練,以增強雙下肢與步行相關肌群的肌力訓練；平衡訓練，在治療師的指導下進行坐位平衡訓練，包括靜態平衡、重心自我調整及拋接球訓練等；轉移訓練，在治療師的指導下進行翻身起坐、床上移動等轉移訓練。根據患者的個體差異制定運動處方,一般依據訓練時患者的心率及次日患者的疲勞恢復情況進行運動處方的調整；站立訓練，在站立床的輔助下進行, 以增加心肺適應能力和促進下肢血液循環,此項主要用于病人早期還未能行走前的訓練,可防止體位性低血壓；步行訓練，對照組患者一般根據其功能情況先在平行杠內進行，再過渡到借助輔助器具進行平地的步行、步態及上下樓梯訓練；改善關節活動度的訓練，治療師采用牽伸技術等方法進行髖關節、膝關節、踝關節等關節活動度練習, 避免關節活動度攣縮，特別是伸髖及踝關節背屈的關節活動度。觀察組增加步行機器人訓練。每周一到周五各做1次步行機器人訓練，采用Hocoma公司生產的Lokomat下肢康復機器人(Lokomat Lower limbs Rehabilitative Robot)，型號為Lokomat PRO，由瑞士蘇黎世Balgrist大學附屬醫院脊髓損傷中心開發。該設備可供患者體重最大值為135kg， 身高最大值為200cm， 動態體重支撐：0～75kg， 動態體重支撐操作范圍(運動的垂直幅度)：18cm，靜態體重支撐最大值：135kg， 跑臺速度精度：+/-0.1km/h， 跑臺加速度：通過WUS或數據監測器可在至最大速度的范圍內變動。訓練時間為12周，治療由專門經過下肢康復機器人培訓的物理治療師協助完成，治療強度為30%～70%的減重支持，70%～90%的引導力量，1.2～1.7km/h 的步行速度，每次訓練40min，訓練中監測患者的心率，不能超過預計最大心率(220-年齡)×80%。同時給予其它的運動治療如轉移、平衡訓練、肌力訓練等，每日運動治療的總時間約30min。步行機器人減重的重量、給予的阻力、步行速度、關節的角度盡量根據病人的耐受程度調節。

1.3 評定標準 在治療前及治療后6周、12周分別由資深專業作業治療師采用改良Barthel指數(Modified Barthel Index,MBI)和功能獨立性評測(Functional Independence Measure,FIM)量表評定患者的ADL[2-4]。6min步行距離測試由資深的物理治療師完成評定，分值越高，表示獨立能力越好。

2 結果

治療6及12周后，2組患者MBI、FIM總分及2個量表中的步行項、上下樓梯項分值,6min步行距離測試分值均較治療前呈逐漸提高(均P<0.05)，且觀察組優于對照組(均P<0.05)。見表1，2。

與治療前比較，aP<0.05；與治療6周比較，bP<0.05；與對照組比較，cP<0.05

組別n治療前治療6周治療12周觀察組2018．21±11．2837．11±12．18ac72．35±11．23abc對照組2018．61±12．2126．21±10．12a55．21±9．51ab

與治療前比較，aP<0.05；與治療6周比較，bP<0.05；與對照組比較，cP<0.05

3 討論

本研究結果顯示，2組患者接受治療6周后MBI、FIM、6min步行距離的分值均有提高，而ADL中的移動項目(上下樓梯及步行)也都有提高，說明ASIA評級C-D級脊髓損傷患者不管是介入下肢機器人訓練加常規運動治療還是單純的運動治療,通過一定時期的訓練,隨著移動能力的提高,從而也使患者床椅轉移、使用廁所、穿衣、大小便控制均有不同程度的改善，而MBI、FIM的分值也相應地提高。同時，值得一提的是，不管是MBI、FIM總分及其中的移動項目分值，還是6min步行距離，觀察組分值均高于對照組，同樣說明下肢步行機器人結合常規的運動治療更有利于提高脊髓損傷病人的ADL能力及移動能力。

在C-D級的脊髓損傷病人中，最明顯的功能缺陷便是步行功能障礙，大多數患者有一定運動功能，但往往因力量不足、肌痙攣或屈肌反射及伸肌反射的影響，導致病人只能通過使用助行設備及非癱瘓上肢或下肢的代償作用才能實現步行，且這種通過代償及輔助的步行方式影響了患者步行時的協調性及正常步行功能的恢復[5]，同時步行能力及移動能力受限也明顯的影響了這類患者的ADL能力。在目前的康復治療中，主要是通過給予進行肌力訓練、牽伸訓練、站立訓練、平衡訓練及其它綜合康復治療等一系列治療后，等患者功能條件允許，才給予進行步行、步態訓練，最后患者在步行、步態改善方面也難以達到較佳的效果。為了尋找更好的訓練方法，部分有條件的醫院，會運用減重或不減重運動平板訓練。但是，由于需要治療師幫助的減重運動平板訓練對治療師的體力消耗較大，人員需要較多，從而使它的臨床應用受到限制。此外，對于體質較弱及C級的病人或肌痙攣嚴重的患者來說，也是難以應用的。且難以實現定量的、高強度的、針對性的、重復性的及早期介入的訓練，治療效果難以保證。近年來，隨著科技的不斷進步，已有多種形式的機器人設備被應用于神經康復領域[6]，但應用步行機器人對脊髓損傷移動能力及ADL能力的研究仍較少，僅有一些在步行方面的個例報道且眾說紛蕓，Mehrholz等[7]研究減重步行訓練系統和機器人輔助步態訓練與傳統地面步態訓練及其他形式的物理治療的研究，結果顯示，減重步行訓練和機器人輔助步態訓練相比地面步態訓練和其他形式的物理治療不會增加步行速度，但對步行距離的影響尚不清楚。Fleerkotte[8]通過研究評估抗阻控制機器人在慢性脊髓損傷病人行走能力和質量的影響。 結果顯示，使用抗阻控制步態訓練機器人進行步態訓練在慢性脊髓損傷病人的個體步行康復是可行的。它能提高步行的能力，肌肉的力量和質量。Hwang[9]通過隨機交叉試驗研究比較慢性脊髓損傷患者進行特定任務下機器人輔助步態訓練和力量訓練對步態及疼痛的效果。最后結論為慢性脊髓損傷患者依賴步行輔助設備與下肢力量訓練相比，不能更有效改善步行相關結果。然而，小樣本容量也限制數據解釋的普遍性和精度。Field等[10]研究脊髓損傷病人通過跑臺上徒手幫助步行、跑臺上電刺激幫助步行、地面電刺激幫助步行及Lokomat輔助步行觀察步行過程中減重的變化及步行速度的變換。其它的研究主要是機器人結合虛擬環境、生物反饋的研究[11-12]，而在國內，郭素梅等[13]進行了Lokomat全自動機器人步態訓練對不完全性脊髓損傷患者步行功能的影響的相關研究，得出的結論表明機器人自動步態訓練能夠有助于改善不完全性脊髓損傷患者的步行能力，但研究的樣本較小。從上述國內外的研究可以看出，步行機器人的發展在不斷地進步，但其在脊髓損傷的應用方面的研究還是缺乏的，本研究雖然同樣存在樣本容量小的問題，但從結果均可以看到正性的結果，且值得一提的是對照組20例病人中，C級進展至D級有2例，D級進展至E級1例，觀察組中，C級進展至D級有3例，D級進展至E級有2例。

綜上所述，C-D級脊髓損傷患者介入下肢機器人訓練及常規運動治療后,可改善患者的ADL能力及步行能力；而且更安全更有效，為C-D級脊髓損傷患者患者的訓練提供了一個新思路。

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