下肢康復機器人訓練對腦卒中偏癱患者運動功能及日常生活能力的影響

陳繼平 梁爽 韓衛東 梁超 朱望東 李彤中 王錫娟

摘要：目的：通過對比傳統康復訓練方案和加之機器人輔助方案之間的療效差異，探尋因腦卒中引起的下肢運動障礙較佳康復方案。方法：將60名腦卒中患者隨機分為傳統康復訓練組（A組）和機器人輔助組（B組），各30例，A組主要基于傳統康復方法進行恢復訓練，B組除進行傳統康復訓練外，輔以下肢康復機器人加以訓練。訓練前后采用Fugl-Meyer評定量表下肢部分（FMA-LE）、Berg平衡量表（BBS）評價運動功能和平衡能力的恢復。同時使用Barthel指數（BI）評價日常生活能力。此外，通過匹茲堡康復參與評定量表（PRPS），進一步分析患者對康復訓練的主動參與程度。結果：經過60天康復訓練，兩組FMA-LE、BBS和BI得分與康復訓練前相比顯著提高（p<0.01），且B組訓練后FMA-LE和BI得分高于A組（p<0.05）。此外，B組PRPS評分在4周后顯著高于A組（p<0.01）結論：在康復機器人的輔助下，患者對康復訓練的主動參與程度明顯提高，其效果優于單純的傳統康復訓練，患者的主動參與性可能是影響康復療效的主要因素之一。

關鍵詞：腦卒中;偏癱;康復機器人;康復訓練;主動參與性

隨著社會老齡化問題的加劇，腦卒中居高不下的發病率和致殘率，日益成為重要的公共衛生問題[1-3]，這也直接導致了因腦卒中引起的下肢運動功能障礙患者的數量不斷上升。就目前而言，有限的康復場所、設施以及缺乏個性化指導方案使得傳統的人工或簡單的醫療設備，已經難以滿足患者的康復需求。康復機器人的出現，可以有效幫助很多在傳統治療上難以治療的患者及早進入運動康復的訓練，增強了患者訓練場景的沉浸感和康復意愿，同時協助康復治療師使用更有效率的方式治療患者[4，5]。諸多研究亦表明[6，7]，在同等環境或條件下，患者的主動參與性與康復療效呈明顯的正相關。增強患者的沉浸感，提高患者的主動性，可能是提高康復療效的核心因素之一。然而，現有的康復機器人普遍售價過于昂貴，且部分器械體型過大，無法普及大多數的康復機構或醫院使用。對于諸多下肢運動障礙患者而言，迫切需要一款價格親民且技術創新，可滿足患者康復需求的便攜式康復機器人。基于此，本課題組設計出一款便攜式下肢康復機器人（專利號：ZL201930444012.7; 201921461406.4）輔助治療師進行康復訓練，旨在進一步提高康復療效。本文通過對比傳統康復訓練方案和加之機器人輔助方案之間的療效差異，明確康復機器人在康復過程的作用，為進一步提高臨床療效提供參考依據。

資料與方法

一、研究對象

60例患者均為河北工程大學附屬醫院康復科2018年2至2019年6月康復科患者，均符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南》（2010版）的標準[8]，并經頭顱CT或MRI確診。納入標準：①生命體征穩定，無意識障礙，能夠配合相關康復治療; ②年齡在45-65之間; ③首次確診，病程在3個月以內; ④患者出現單側下肢癱瘓; ⑤患者認知交流功能正常; ⑥知情同意隨機分組，并簽署知情同意書。排除標準：①伴有脊髓損傷雙下肢完全癱瘓患者; ②有既往精神病史，意識功能障礙患者; ③不能遵守實驗所需訓練方法及醫囑患者; ④發熱、全身狀況嚴重、臟器功能喪失代償期患者; ⑤伴心力衰竭失代償，不適合運動著; ⑥考慮患者堅持情況，戶籍所在地不在當地者。

按就診順序，采用隨機數字法分為傳統康復訓練組（A組）和機器人輔助組（B組），各30例。A組男性14例，女性16例;平均年齡56.1±7.78歲;B組男性17例，女性13例，平均年齡58.3±7.12歲。患者性別、病程等一般資料經統計學檢驗，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性，見表1。

二、治療方法

A組：基于傳統的康復訓練，以物理治療為主[9]，每次40 min，每周5次，持續8周，包括良肢位的擺放（健側和患側臥位、仰臥位）、翻身訓練（向健側的翻身和向患側的翻身）、關節被動活動訓練（肌張力高者—放松手法;肌張力低者—刺激的手法）、站立平衡訓練及步行訓練等。運動訓練過程中要按照人類運動發育規律，由簡-繁，易-難。翻身→坐→坐位平衡→雙體立位平衡→單膝立位平衡→坐位→站立平衡→步行。結束后，患者在康復治療師的監督下，根據自身情況自主活動20 min 。

B組：40 min的傳統康復訓練同A組，結束后，再加之下肢康復機器人的輔助活動20 min。患者穿戴后，設置在指定的模式下帶動患者腿部進行重復運動。在訓練初始，使用時間設定在10 min，每天1次，同時為保證患者安全，需在治療師陪同下進行，以確保正確姿勢和兩腿步長，避免出現膝過伸。待患者適應后，使用時間增至20 min，逐步達到獨自行走。

三、康復評定

進行治療前及治療周期結束后，對2組患者進行評估。①Fugl-Meyer評定量表下肢部分（Fugl-Meyer Assessment-Lower Extremities， FMA-LE）[10]：下肢評測內容為7項，共34分，得分越高則表示下肢運動能力越強。②Berg平衡量表（Berg Balance Scale， BBS）[10]：最高分56分，最低分0分，分數越高平衡能力越強。③Barthel指數（Barthel Index， BI）[10]：對患者日常生活活動的功能狀態進行測量，個體得分取決于對一系列獨立行為的測量，總分范圍在0-100分，得分越高運動功能越好。

在康復周期內，每一周使用匹茲堡康復參與評定量表（Pittsburgh Rehabilitation Participation Scale， PRPS），評定患者當前的主動參與度，分為6個等級，得分越高患者對訓練和未來的治療越有興趣，用于反映患者康復參與度和主動性。

四、統計學分析

采用SPSS v20.0軟件進行統計學分析，計量資料以（x±s）表示，組內采用配對t檢驗，組間采用單因素方差分析，以P<0.05為差異具有統計學意義。

結 果

一、訓練前后下肢運動功能對比

訓練前，兩組患者FMA-LE評分結果無顯著性差異（p>0.05）。康復周期結束后，兩組的評分與訓練前相比均顯著提高（p<0.01，p<0.01），患者下肢運動功能明顯改善。此外，B組訓練后評分顯著高于A組（p<0.05）。見圖1。

二、訓練前后平衡能力的對比

圖2結果表明，同訓練前相比，兩組的評分均顯著提高（p<0.01，p<0.01），患者治療后平衡能力明顯改善。B組訓練后的評分雖略高于A組，但二者無顯著性差異（p>0.05）。

三、訓練前后日常生活能力（BI）的對比

圖3 數據表明，訓練前兩組患者BI評分結果無顯著性差異（p>0.05）。康復訓練結束后，兩組的評分與訓練前相比均顯著上升（p<0.01，p<0.01），患者日常生活能力明顯改善。此外，B組訓練后BI評分高于A組，差異具有顯著性（p<0.05）。

四、康復周期內患者主動參與度（PRPS）的對比：

圖4結果顯示，兩組患者在前4周，PRPS評分均逐漸提高但未出現明顯差異（p>0.05）。4周后，B組PRPS評分高于A組（p<0.01），患者主動性顯著提高。

討 論

隨著人工智能等技術的迅速發展，市場上涌現出多種類型的醫用型機器人，借助人機融合實現信息互動與交互控制，也是康復機器人發展的一個重要目標。當前的諸多研究表明，康復機器人如LOKOMAT，HAL等，可以幫助腦卒中患者恢復自身主動控制肢體的能力，對腦卒中患者運動功能的恢復效果優于傳統物理治療。這些康復機器人效果雖值得肯定，然而現有的產品定價過高，無法普及大眾使用，一些資源相對豐富的醫療機構，多采用直接引進的方式服務于臨床。為了嘗試緩解這一問題，本課題組通過醫工結合途徑，設計了一款可穿戴式康復機器人，旨在輔助傳統康復治療基礎上，提高患者主動參與性，加速康復進程。

本研究結果表明，傳統康復訓練和加之機器人輔助訓練均能有效緩解腦卒中偏癱患者下肢運動障礙（p<0.01），在運動能力和生活質量上，機器人輔助訓練優于傳統康復訓練（p<0.05）。傳統的康復訓練方法主要依賴于康復治療師，由于工作強度大，治療師體力消耗嚴重，久之難以保證康復訓練手法的精準性和延續性，此外，還易受治療師工作經驗及手法等主觀因素影響[9]。相比之下，康復機器人進行訓練時，可良好的保持漸進性、重復性及穩定性強的康復訓練，使其過程維持持續化、智能化及精準化。本結果也證實，通過便攜式下肢康復機器人的輔助，可有效協助康復治療師使用更高率的方式進行訓練，從而提高康復療效。此外，在平衡能力恢復方面，與康復前相比均顯著提高（p<0.01），但兩組之間未見顯著性差異。經分析發現，當前研究對象主要是首次確診患者，其恢復能力均高于病程較長者，且受康復周期所限，未在步態多樣性和平衡力上呈現明顯差異。后期，我們將通過深度跟蹤回訪，掌握其遠期療效間的差異。

此外，患者在穿戴康復機器人后，對康復訓練的主動參與性在4周后顯著高于接受傳統康復訓練患者（p<0.01）。已有研究發現，康復過程中，患者由積極性驅使并主動努力參與到康復訓練中的狀態，即投入狀態，與其療效密切相關。得益于機器人高準確性及高執行性等特點，極大地提高了患者的康復沉浸感，加強了患者的投入狀態。患者主動性的大幅度提升，在一定程度上緩解傳統康復訓練中低參與度的瓶頸問題，其康復療效也得到了明顯改善。因此，我們認為逐步加大康復進程中機械智能化的比重，是在當前法律法規及醫學倫理學指導下，提高康復療效的可發展性途徑之一。

相對于傳統的康復訓練，通過下肢康復機器人輔助，能夠讓患者保持良好的參與度和主動性，從而更有效的緩解患者下肢運動障礙，提高生活質量。后期本課題組將利用影像學、生化等檢測更深入地探討有關神經作用機制。

參考文獻

[1]Cheng X， Yang Y， Schwebel DC， et al. Population ageing and mortality during 1990-2017： A global decomposition analysis[J]. PLoS Med， 2020，17（6）：e1003138.

[2]Li Z， Jiang Y， Li H， et al. China's response to the rising stroke burden[J]. BMJ， 2019，364：l879

[3]Wang W， Jiang B， Sun H， et al. Prevalence， Incidence， and Mortality of Stroke in China： Results from a Nationwide Population-Based Survey of 480 687 Adults[J]. Circulation， 2017，135（8）：759-771

[4]Molteni F， Gasperini G， Cannaviello G， et al. Exoskeleton and End-Effector Robots for Upper and Lower Limbs Rehabilitation： Narrative Review[J]. PM R， 2018，10（9 Suppl 2）：S174-S188.

[5]Lo K， Stephenson M， Lockwood C. Effectiveness of robotic assisted rehabilitation for mobility and functional ability in adult stroke patients： a systematic review[J]. JBI Database System Rev Implement Rep， 2017，15（12）：3049-3091

[6]Lewthwaite R， Winstein CJ， Lane CJ， et al. Accelerating Stroke Recovery： Body Structures and Functions， Activities， Participation， and Quality of Life Outcomes From a Large Rehabilitation Trial[J]. Neurorehabil Neural Repair， 2018，32（2）：150-165.

[7]Egan MY， Laliberte Rudman D， Ceci C， et al. Seniors， risk and rehabilitation： broadening our thinking[J]. Disabil Rehabil， 2017，39（13）：1348‐1355

[8]中華醫學會神經病學分會腦血管病學組急性缺血性腦卒中診治指南撰寫組.中國急性缺血性腦卒中診治指南2010[J]. 中國全科醫學， 2011，14（35）：4013-4017.

[9]燕鐵斌. 物理治療學[M]. 北京： 人民衛生出版社， 2018.

[10]惲曉平. 康復療法評定學[M]. 北京： 華夏出版社， 2014.

基金項目：河北省重點研發計劃民生科技專項（19277741D），河北省自然科學基金（H2019402360），邯鄲市科技研發計劃一般項目（19422081008-7）

作者簡介：王錫娟、女、1968.12、漢、山東萊州、本科、副主任技師、研究方向：超聲 第980醫院邯鄲醫療區醫技保障科

1邯鄲市中醫院 056000; 2河北工程大學 056038;

3河北工程大學附屬醫院 056002; 4解放軍第980醫院邯鄲醫療區