康復機器人在臨床中的應用進展及展望

王陶陶，古劍雄

20世紀80年代初期，我國現(xiàn)代康復醫(yī)學開始起步［1］，隨后康復治療師職業(yè)應運而生。康復治療師指運用專業(yè)的知識技能對功能障礙患者進行評估、制定康復處方并進行治療的專業(yè)技術(shù)人員［2］。20世紀90年代，我國開始研究康復機器人，但早期康復機器人普遍體積大、安裝復雜、運動形式少、功能相對簡單，其僅能幫助患者做一些簡單的關(guān)節(jié)活動或肌力加強訓練［3］。近年隨著研究深入及技術(shù)進步，康復機器人正在向多功能、操作簡單且更加智能化的方向發(fā)展［4］，且其在臨床中的應用效果也越來越得到人們的認可。對于康復治療師而言，可以利用康復機器人分擔一些工作任務(wù)，另外也需要充分了解智能化的康復機器人，思考如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，以達到最佳康復治療效果。筆者通過檢索文獻綜述了康復機器人在臨床中的應用進展、存在的問題及展望，旨在為康復機器人的臨床推廣、應用提供參考。

1 康復機器人的定義及分類

康復機器人主要指用于輔助性治療的機器人，是以康復醫(yī)學理論為基礎(chǔ)，結(jié)合機器人技術(shù)生產(chǎn)的治療設(shè)備的統(tǒng)稱［3］。康復機器人可根據(jù)其針對的功能障礙類別分為認知言語障礙治療類和運動障礙治療類［5］，其中認知言語障礙治療類又可分為注意力障礙治療、記憶力障礙治療及言語障礙治療等；運動障礙治療類根據(jù)應用部位又分為上肢康復機器人和下肢康復機器人［6］，上肢康復機器人可分為末端牽引式、外骨骼式康復機器人，下肢康復機器人可分為踏板式、床式及外骨骼式康復機器人等，外骨骼式康復機器人根據(jù)其驅(qū)動器類型又可分為電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動及人工肌肉驅(qū)動四種［7］。研究表明，外骨骼式康復機器人具有自由度大、應用方便等特點，其中人工肌肉驅(qū)動外骨骼式康復機器人因其更接近人體組織、順應性更強、成本較為低廉、安全可靠等特點而成為近年來的研究熱點［8］。

2 康復機器人的臨床應用

康復機器人作為康復治療的一種設(shè)備，目前主要用于各種疾病（如腦癱、腦卒中、脊髓損傷、帕金森病、自閉癥等）導致的功能障礙的治療，具有改善患者功能狀況、提高患者日常生活自理能力及社會交流能力等作用［9］。

2.1 康復機器人在運動功能障礙中的應用進展 康復機器人在腦卒中后運動功能障礙中的應用最為廣泛［10］，種類也更多，其中上肢外骨骼式康復機器人是一種可穿戴式設(shè)備，可在立體空間進行肢體功能訓練，且移動方便，適用于不同場所。孫長城等［11］研究表明，連續(xù)4周采用ReoGo上肢康復機器人訓練（30 min/次，5次/周）對患者的肩功能及肘功能均有良好的改善作用。此外，CAPPELLO等［12］研究表明，軟體式康復機器人手套可改善脊髓損傷上肢癱瘓患者手的力量和靈巧性，改善患者日常生活活動能力。對于不完全性及完全性脊髓損傷患者，VAN DIJSSELDONK等［13］研究發(fā)現(xiàn)，下肢外骨骼式康復機器人在家庭和社區(qū)環(huán)境中作為一種鍛煉設(shè)備具有很好的潛力，其可促進脊髓損傷患者身心健康。除腦卒中、脊髓損傷等患者的下肢行走問題外，WALLARD等［14］研究發(fā)現(xiàn)，康復機器人輔助訓練療法對腦癱患兒的姿勢和運動功能恢復具有促進作用。

2.2 康復機器人在認知言語功能障礙中的應用進展 康復機器人在人機智能交互方面的進步，尤其是在交互過程中展示出的豐富情感變化是其用于認知言語功能障礙治療的基礎(chǔ)［15］。在兒童康復領(lǐng)域，面向孤獨癥患兒的康復機器人可增強患兒的敘事能力和手勢交流能力［16］，不僅降低康復訓練成本，還能很大程度地提高康復治療效果。國外一項對比社區(qū)老年人進行傳統(tǒng)認知訓練與康復機器人認知訓練效果的研究顯示，康復機器人訓練組老年人前扣帶回皮質(zhì)變薄較少，表明康復機器人能更好地緩解與年齡相關(guān)的結(jié)構(gòu)性腦部變化，進而改善認知功能［17］。CASTILLO等［18］研究發(fā)現(xiàn)，將康復機器人用于腦損傷導致的語言失用癥中，能有效幫助治療師為患者提供安全、強化的康復訓練。目前，國內(nèi)康復機器人用于認知言語功能障礙的研究報道尚少，但認知障礙發(fā)病率較高［19］，故未來康復機器人在認知言語功能障礙的治療中仍有很大的發(fā)展空間［20］。

3 康復機器人存在的問題

3.1 安全性 最初，引入康復機器人的主要目的是減輕康復治療師的體力勞動［21］，但康復機器人是自動化和程序化的機器，其是根據(jù)預先設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)運行的，這樣就難免出現(xiàn)機器故障，而為了杜絕給患者造成二次損傷，人為監(jiān)控康復機器人還是十分必要的［22］。雖然現(xiàn)在的康復機器人功能更全面、更智能化，但安全問題依舊是值得擔憂的，不僅要考慮機器實體可能給患者造成的損傷，還要重視更加智能化的康復機器人可能帶來的隱私、倫理安全問題［23-24］，如康復機器人可能訪問、記錄和生成大量有關(guān)患者的個人數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)存在未經(jīng)個人同意被非法使用的風險，這無疑是康復機器人在大數(shù)據(jù)時代發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)［25］。

3.2 實用性 康復機器人的實用性也是限制其發(fā)展的重要原因。眾所周知，康復機器人的設(shè)計、研發(fā)源于臨床思考［3］，是為了解決一些臨床問題；研發(fā)康復機器人后更需要在大規(guī)模人群中應用，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并更新改進，進而才能給患者帶來更好的使用感，實現(xiàn)從研發(fā)到臨床應用的完美轉(zhuǎn)換。而實際上，目前許多康復機器人的購買及維修所需費用較高［26］，實際操作不夠簡單、方便，使其僅局限于大型醫(yī)院，且真正適合及能使用到的人數(shù)較少，實際使用率較低。另外，康復機器人使用率不高的原因還有患者及家屬擔心康復機器人的使用會使患者與治療師等真實個體的交流、互動、接觸減少，導致患者出現(xiàn)智能機器設(shè)備依賴而社交能力減弱、康復積極性下降等問題。

3.3 使用指南缺失 近年康復機器人的研究熱潮也帶來了大量的相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品，康復機器人也從最初的簡單機械化訓練發(fā)展到可視化反饋，再到智能化評估、云數(shù)據(jù)共享等，前景一片光明；但對于康復機器人的治療效果尚存在爭議，雖然大多數(shù)研究均顯示出積極的效果，但也有研究得出不同的結(jié)論，如RODGERS等［27］研究指出，與常規(guī)訓練相比，上肢康復機器人并未顯示出更好的治療效果。此外，一項Meta分析結(jié)果也顯示，上肢康復機器人對上肢運動功能及日常生活能力的改善效果并未優(yōu)于傳統(tǒng)康復治療師的常規(guī)訓練［28］。PIIRA等［29］研究中針對慢性不完全性脊髓損傷患者采用康復機器人輔助運動訓練，結(jié)果顯示，康復機器人輔助運動訓練不能幫助患者重建獨立行走功能，且對患者肌肉力量和平衡的影響并不明顯。

目前，臨床上對于康復機器人介入治療的時機、持續(xù)時間、訓練頻率等均缺少有效的衡量標準，多數(shù)情況是根據(jù)康復治療師的經(jīng)驗設(shè)定康復訓練方案，尚缺乏高質(zhì)量、大規(guī)模的隨機對照臨床研究進行驗證［30］；此外，針對各式各樣、具有不同特點及優(yōu)勢的康復機器人，不同康復方案的應用效果尚不明確，因此制定康復機器人使用指南指導康復機器人的臨床應用尤為重要。

4 展望

康復機器人設(shè)備的智能化及使用的普遍化是科技進步及各學科融合發(fā)展的必然結(jié)果。雖然目前康復機器人的治療效果還存在一些爭議，且廣泛推廣存在各種問題，但綜合考慮康復機器人在康復治療中的優(yōu)勢還是非常明顯的［31］，各相關(guān)領(lǐng)域?qū)ξ磥砜祻蜋C器人的發(fā)展還是充滿信心及期待的。

4.1 康復機器人設(shè)計上更個體化、功能上更多樣化及使用更加安全、簡便 目前，市面上的康復機器人存在的普遍現(xiàn)象是布局及操作是從正常人角度出發(fā)、設(shè)計的，而康復機器人的最終使用者應是存在各種功能障礙的患者，不同類型及程度的功能障礙患者所能及所需使用的訓練模塊具有較大差異，其治療方案需要經(jīng)過精確評估，因此未來康復機器人的發(fā)展方向必定是能夠給不同患者提供更加規(guī)范化、精準化、個體化的康復治療。

4.2 康復機器人走出大型醫(yī)院、研究所，走進社區(qū)、家庭康復機器人作為一個多學科合作的項目，是通過醫(yī)師、康復治療師、患者及工程師的密切溝通和合作，再經(jīng)過不斷調(diào)整、試驗讓其實用性得到最大限度的提升，讓康復機器人真正做到能夠大規(guī)模應用，讓康復治療效果得到最大程度的體現(xiàn)。康復治療是一個需要堅持的漫長過程，而通過康復機器人在社區(qū)或家庭提供持續(xù)治療和幫助，康復治療師通過云數(shù)據(jù)監(jiān)控及配合定期隨訪或許是未來康復治療模式的發(fā)展方向。

未來康復機器人仍會是康復醫(yī)學及智能工程領(lǐng)域研究的重點及熱點，且隨著不同功能康復機器人的研發(fā)，其使用指南也會越來越完善，而康復治療師及康復機器人攜手合作勢必開啟康復治療的新篇章。

作者貢獻：王陶陶進行文章的構(gòu)思與設(shè)計、文獻/資料整理，并撰寫論文；古劍雄進行文章的可行性分析，負責文章的質(zhì)量控制及審校，并對文章整體負責、監(jiān)督管理；王陶陶、古劍雄進行論文及英文的修訂。

本文無利益沖突。