KineAssist機器人步行訓(xùn)練提高腦卒中患者步行能力的臨床研究*

馬啟壽 廖燕錟 李中元 陳美云 劉燕平

1 福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬康復(fù)醫(yī)院，福建省福州市 350003； 2 福建省康復(fù)技術(shù)重點實驗室

腦卒中是一種發(fā)病率高、致死率高、致殘率高的全球性疾病，可導(dǎo)致各種功能障礙，最常見的就是肢體運動功能障礙，下肢主要表現(xiàn)為步行功能障礙[1]。腦卒中患者最迫切的愿望和需求就是恢復(fù)其步行能力，改善日常生活能力，提高生活質(zhì)量[2]。臨床中腦卒中患者的步行能力訓(xùn)練主要是以神經(jīng)發(fā)育療法為基礎(chǔ)的手法治療，一對一的訓(xùn)練模式易導(dǎo)致治療師和患者疲勞，有效的治療時間短，效率不高。目前，下肢康復(fù)機器人的出現(xiàn)，為腦卒中患者步行訓(xùn)練提供了全新的方式及手段，通過下肢康復(fù)機器人進行步行訓(xùn)練，既減輕了治療師的工作量，又提高了工作效率，避免人力、物力及時間上的浪費[3]。因此，本研究采用KineAssist運動助理機器人和手法輔助步行訓(xùn)練治療早期腦卒中后步行功能障礙，通過比較治療前后功能性步行量表(FAC)分級、10m最大步行速度(10MWT)和6min步行測試(6MWT)的改變，旨在探究KineAssist運動助理機器人對腦卒中患者步行功能障礙的康復(fù)療效，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年6月—2021年3月福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬康復(fù)醫(yī)院病房的60例腦卒中導(dǎo)致步行功能障礙的患者作為觀察對象，采用隨機數(shù)字表法分為實驗組和對照組，每組30例。實驗組中男21例，女9例，年齡35～75歲，病程2～6個月，卒中類型：腦出血11例，腦梗死19例；對照組中男23例，女7例，年齡35～74歲，病程1～6個月，卒中類型：腦出血13例，腦梗死17例。兩組患者的基線資料對比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。本方案經(jīng)過我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)后實施。選取符合資格參加本臨床試驗的患者，經(jīng)詳細(xì)解釋后，患者及家屬同意參加本試驗。

1.2 選擇標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn):參照《中國腦血管疾病分類2015》的標(biāo)準(zhǔn)[4]。(1)符合腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)，步行功能障礙者； (2)首次、單側(cè)發(fā)病，生命體征穩(wěn)定；(3)病程6個月以內(nèi)，年齡35～75歲；(4)患側(cè)下肢Brunnstrom分期3期或以上，下肢肌張力控制在改良Ashworth分級2級或以下；(5)患者站立平衡達靜態(tài)平衡；(6)無認(rèn)知功能障礙，能充分理解治療并遵照執(zhí)行。排除標(biāo)準(zhǔn): (1)惡性腫瘤急性發(fā)作者；(2)急性感染者；(3)下肢有外傷未愈合者；(4)嚴(yán)重感覺損傷；(5)嚴(yán)重認(rèn)知問題；(6)下肢骨折未愈合或下肢肌肉嚴(yán)重攣縮。

1.3 治療方法 兩組患者入院后均進行常規(guī)康復(fù)治療，主要方法包括神經(jīng)內(nèi)科、OT、ST及PT治療，PT治療采用神經(jīng)發(fā)育療法(Bobath、Brunnstrom、Rood、PNF)、運動再學(xué)習(xí)及器械治療等。實驗組應(yīng)用KineAssist運動助理機器人輔助進行腦卒中后步行功能障礙患者的早期步行訓(xùn)練。下肢機器人訓(xùn)練采用美國公司生產(chǎn)的KineAssist-MX系統(tǒng)運動助理機器人，此系統(tǒng)主要由機械臂、跑臺及觸摸式電腦顯示屏組成。治療師按操作步驟將患者髖部固定于機械臂上及固定軀干保護帶，根據(jù)患者的功能情況采取是否需要減重，調(diào)整好后向患者簡明講解步行時注意事項，準(zhǔn)備開機，剛開始均采取機器人輔助帶動患者步行訓(xùn)練，速度從0.1m/s開始，如患者步態(tài)及體力較好，可以隨時進行速度上的調(diào)整，30min/次(不包括儀器操作和調(diào)節(jié)的時間)，5次/周，持續(xù)4周。對照組應(yīng)用手法輔助步行訓(xùn)練。在步行訓(xùn)練前，治療師應(yīng)用Bobath技術(shù)穩(wěn)定患者軀干部，先進行非癱瘓側(cè)的邁步訓(xùn)練，5min后進行手法輔助步行訓(xùn)練。治療師雙手放于患者上背部，雙手拇指放于肩胛骨平行的豎脊肌上，其余四肢固定胸廓，以使患者重心保持在高位，然后讓患者非癱瘓側(cè)先邁步，進行模擬正常人步行訓(xùn)練，如患者功能較好后可減少輔助量，訓(xùn)練時間30min，5次/周，持續(xù)4周。

1.4 評價指標(biāo) 于治療前和治療4周后對下列指標(biāo)進行評估。(1)FAC：0級：患者不能行走或在2人幫助下行走；1級：患者需在1人連續(xù)扶持下減重并保持平衡；2級：患者在1人持續(xù)或間斷扶持下行走；3級：患者無需他人直接的身體扶持，而在監(jiān)督下行走；4級：患者能在平坦地面上獨立行走，但在上下樓梯、上下坡和不平路面需要幫助； 5級：患者能獨立行走。(2)10MWT：采用KineAssist運動助理機器人進行10m步行測試。把患者固定于機器人上，讓患者盡可能以最快的速度步行，治療師在機器人顯示屏上點“開始”，結(jié)束后機器自動停止，避免人為按秒表產(chǎn)生的誤差，每個患者測試3次，每次步行測試間隔可以休息，取患者3次評測中最快的數(shù)值。(3)6MWT：采用KineAssist運動助理機器人進行6min步行測試。向患者及家屬說明檢查的必要性及注意事項，把患者固定于機器人上，讓患者正常速度步行，治療師在機器人顯示屏上點“開始”即開始計時，每過1min顯示屏上會顯示患者步行米數(shù)，直至6min結(jié)束。

2 結(jié)果

治療4周后，實驗組FAC分級、10MWT和 6MWT均高于治療前和對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1、2。

表1 兩組患者治療前后FAC分級對比[n(%)]

表2 兩組患者治療前后10MWT和6MWT對比

3 討論

步行功能障礙是腦卒中最常見的并發(fā)癥，很多患者可以借助拐杖或者矯形器恢復(fù)短距離的步行，但由于肌力、平衡、步行耐力較差，導(dǎo)致步行穩(wěn)定性差，不能實現(xiàn)長距離步行，影響生活質(zhì)量及對家庭、社會產(chǎn)生比較大的負(fù)擔(dān)。故恢復(fù)步行能力成了大部分腦卒中患者最大的愿望和訴求，有研究顯示，約55%腦卒中患者予康復(fù)治療3個月后可以恢復(fù)獨立行走[5]。但治療時間偏長，為腦卒中后步行功能障礙患者尋找一種高效可行的新療法具有重要的科學(xué)意義。

機器人輔助治療的理論機制包含：大腦可塑性與動作學(xué)習(xí)理論。根據(jù)大腦可塑性理論，機器人輔助治療利用反復(fù)大量練習(xí)，專一性的動作學(xué)習(xí)經(jīng)驗，增加神經(jīng)連接，重新組織皮質(zhì)，以提升動作功能，而機器提供的感覺回饋，輸入于大腦后，可促進前運動皮質(zhì)區(qū)的活化，加強患側(cè)動作功能的恢復(fù)，防止已習(xí)得之動作技巧消失[6]。在動作學(xué)習(xí)理論上，學(xué)習(xí)是：透過強化的練習(xí)，使行為潛力產(chǎn)生相當(dāng)持久性的改變。其假設(shè)：技巧的獲得需經(jīng)由學(xué)習(xí)；而影響動作學(xué)習(xí)的兩個因素為練習(xí)及回饋。機器人輔助治療可給予患者大量的動作技巧練習(xí)，將簡單、重復(fù)、專一的動作和本體感覺回饋形成短期記憶，儲存在動作皮質(zhì)中，以建立最小的單元技巧，而在反復(fù)練習(xí)并將動作知識儲存的過程中，可將無數(shù)小單元技巧，堆疊成一較進階的技巧，以促進再學(xué)習(xí)完整的感覺動作。

早期介入康復(fù)機器人訓(xùn)練，目的是促使偏癱患者盡早開始步行訓(xùn)練，刺激其“中樞模式發(fā)生器”(Central pattern generator，CPG)，當(dāng)特定感覺傳入大腦后，CPG產(chǎn)生步行中屈肌和伸肌交替轉(zhuǎn)換的神經(jīng)節(jié)律沖動，產(chǎn)生自發(fā)性屈肌—伸肌交替興奮，產(chǎn)生邁步動作[7]。KineAssist運動助理機器人是一款美國進口的主動訓(xùn)練機器人，主要的特點有機械臂可以自適應(yīng)患者的重心位移做上下跟隨運動，允許患者骨盆自然地實現(xiàn)橫向和旋轉(zhuǎn)偏移；髖部減重，實現(xiàn)自然步態(tài)；保護患者，避免跌倒，幫助他們提高感覺、肌力和耐力訓(xùn)練的信心；跑臺精細(xì)跟隨患者運動(前進、后退、側(cè)步均可)；患者也可適應(yīng)跑臺運動(類似跑步機)。先前研究指出在機器人輔助行走20min可高達2 000步，一般手法輔助步行訓(xùn)練僅走100～200步。腦卒中患者在平地上行走因步態(tài)異常及伴隨代償性動作，增加能量消耗，限制步行耐力的提升；機器人輔助步行是連續(xù)且較對稱性步態(tài)，早期給予少量減重，功能提高后可增加阻力，提高下肢負(fù)重能力，改善步態(tài)穩(wěn)定性，提升步行耐力。一般正常成人行走速度為1.2～1.4m/s，但腦卒中患者的行走速度平均低于0.9m/s，有些甚至低于0.1m/s。本研究發(fā)現(xiàn)，治療后實驗組FAC分級、10MWT、6MWT均高于對照組，提示KineAssist運動助理機器人相較于手法輔助步行訓(xùn)練，更能提高步行的獨立性、步行速度和步行距離。

綜上所述，應(yīng)用KineAssist運動助理機器人步行訓(xùn)練可顯著提高腦卒中患者步行能力，且康復(fù)效果優(yōu)于手法輔助步行訓(xùn)練，可提高效率，值得臨床推廣。