外骨骼機器人分離運動訓練對腦卒中偏癱患者下肢功能康復的效果研究

摘要 目的：探討外骨骼機器人分離運動訓練對腦卒中偏癱患者下肢功能康復的影響。方法：選取2022年12月—2024年6月大慶油田總醫院收治的腦卒中偏癱患者180例作為研究對象，按照隨機數字表法將其分為觀察組和對照組，每組90例。對照組予外骨骼機器人隨意運動軌跡（復合運動）訓練，觀察組予外骨骼機器人固定軌跡（分離運動）訓練。比較兩組訓練前后6 min步行試驗（6 MWT）、10 m步行測試（10 MWT）、Holden步行功能分級量表（FAC）評分、Fugl-Meyer下肢運動評定量表（FMA-LE）評分、改良Ashworth分級（MAS）評分、膝關節與髖關節活動度、改良Barthel指數（MBI）評分和體感誘發電位（SEP）。結果：與訓練前相比，訓練后兩組患者6 MWT、10 MWT結果均提升，且觀察組優于對照組（Plt;0.05）；與訓練前相比，訓練后兩組患者FAC與FMA-LE評分提高，MAS評分降低，與對照組相比，訓練后觀察組FAC與FMA-LE評分更高，MAS評分更低（Plt;0.05）；與訓練前相比，訓練后兩組患者膝關節和髖關節活動度提高，且觀察組高于對照組（Plt;0.05）；與訓練前相比，訓練后兩組患者MBI各項指標評分及總分均提高，對比對照組，訓練后觀察組上樓、轉移、步行、如廁評分及MBI總分更高（Plt;0.05）；與訓練前相比，訓練后兩組患者P40波幅提高，P40潛伏期縮短，與對照組相比，訓練后觀察組P40波幅更高，P40潛伏期更短（Plt;0.05）。結論：基于外骨骼機器人分離運動訓練可有效改善腦卒中偏癱患者肌張力、下肢運動功能和步行能力，提高膝關節、髖關節活動度，改善生活質量；SEP作為一項良好的康復療效評價指標，可準確、客觀反映神經功能變化情況。

關鍵詞 下肢外骨骼機器人；分離運動；腦卒中；步行能力；體感誘發電位

中圖分類號 R493 R743 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2025）03-0404-06

Effect of exoskeleton robot-assisted training on lower limb functional rehabilitation in stroke patients with hemiplegia

Abstract Objective： To explore the effect of exoskeleton robot-assisted training on lower limb functional rehabilitation in stroke patients with hemiplegia. Methods： 180 patients with hemiplegia after stroke who were treated in Daqing Oilfield General Hospital from December 2022 to June 2024 were selected. They were divided into the observation group （n=90） and the control group （n=90） using the random number table method. The control group was given a random trajectory exoskeleton robotic training （compound motion）， and the observation group was given a fixed trajectory exoskeleton robotic training （separated motion）. The differences in the 6 min walking test （6 MWT）， 10 m walking test （10 MWT）， Holden Walking Functional Classification Scale （FAC） scores， Fugl-Meyer Assessment of Lower Extremity （FMA-LE） scores， Modified Ashworth Scale （MAS） scores， knee and hip joint mobility， Modified Barthel Index （MBI） score， and somatosensory evoked potentials （SEP） between the two groups of patients before and after training were compared.

Results： Compared with that before training， the 6 MWT and 10 MWT were improved in both groups after training， and they were better in the observation group than those in the control group （Plt;0.05）. The FAC and FMA-LE scores were improved， and the MAS scores were reduced in both groups after training， the FAC and FMA-LE scores were higher and the MAS scores were lower in the observation group than those in the control group （Plt;0.05）. Compared with that before training， the knee and hip mobility increased in both groups after training， and it was better in the observation group than the control group （Plt;0.05）. The MBI scores of all indicators and total scores increased in the two groups after training， and the observation group had higher scores of going up the stairs， transferring， walking， toileting， and the total score of MBI after training compared with the control group （Plt;0.05）. Compared with that before training， the P40 wave amplitude increased and P40 latency shortened in both groups after training， and the P40 wave amplitude was higher and P40 latency was shorter in the observation group than those in the control group after training （Plt;0.05）.

Conclusion： Exoskeleton robotic assisted training can effectively improve muscle tone， lower limb motor function， and walking ability of stroke patients with hemiplegia， improve their knee and hip mobility， and improve their quality of life. SEP， as a good evaluation indicator of rehabilitation efficacy， can reflect changes in neurological function accurately and objectively.

Key words Lower Limb Exoskeleton Robot; Separation Motion; Stroke; Walking Ability; Somatosensory Evoked Potential

腦卒中具有高發病率、高致殘率、高死亡率的特點，往往會導致患者出現偏癱等后遺癥，成為嚴重危害人類健康的全球性問題[1]。隨著急救醫療水平的提高，約2/3腦卒中患者可存活下來，但50%以上存在不同程度軀體功能障礙[2]，下肢運動功能障礙是腦卒中發病后存在的主要問題之一，而下肢運動功能是患者獲得獨立生活能力的主導因素[3]。近年來，下肢康復機器人在腦卒中康復領域得到廣泛應用。下肢外骨骼機器人可為患者持續提供規定參數的康復輔助，維持訓練的統一連貫性，通過重復精確的步行任務練習，促進正常步態和下肢運動能力的恢復[4]，目前，下肢外骨骼機器人已成為改善腦卒中偏癱患者步行功能效果確切的一項技術[5]。腦卒中偏癱患者對運動的控制能力減弱或喪失，表現為刻板的協同運動模式[6]，分離運動訓練通過大量重復性動作控制，利于患者學習相關運動技能，重新獲得對運動的控制能力[7]。基于此，本研究探討了外骨骼機器人分離運動訓練對腦卒中偏癱患者下肢運動功能的影響，以期為該類患者下肢運動功能訓練方案提供臨床依據。現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2022年12月—2024年6月大慶油田總醫院收治的腦卒中偏癱患者180例作為研究對象，按照隨機數字表法將其分為觀察組（外骨骼機器人分離運動訓練）和對照組（外骨骼機器人復合運動訓練），每組90例。納入標準：①符合《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》[8]腦卒中診斷標準；②首次發病，單側病灶；③患側下肢Brunnstrom分期Ⅱ～Ⅳ期；④無明顯認知障礙，簡易精神狀態檢查（Mini-mental Status Examination，MMSE）評分gt;22分；⑤生命體征平穩；⑥簽署知情同意書。排除標準：①關節活動范圍嚴重受限，限制步行動作；②合并心律失常、急性心肌梗死等嚴重心臟疾病；③嚴重骨質疏松；④四肢和脊柱骨折；⑤合并其他惡性腫瘤。兩組患者一般資料比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），具有可比性（見表1）。

1.2方法 兩組患者均行常規康復訓練，包括起坐轉移、站位平衡、單腿站立、重心轉移、關節控制、邁步、上下臺階、步行，訓練頻率為1次/天，40分鐘/次，5天/周，連續訓練4周。

在常規康復訓練的基礎上，兩組患者采用下肢外骨骼步行康復器UG0221進行訓練。依據患者下肢長度調整外骨骼機械臂，協助患者穿戴外骨骼并固定，由機器人輔助患者進入站立模式，對照組進行外骨骼機器人隨意運動軌跡訓練（復合運動：正常行走、原地踏步），是踝、膝、髖關節參與的多關節復合運動。觀察組進行外骨骼機器人固定軌跡訓練，如踝、髖關節固定時，膝關節做屈曲、伸直運動；踝、膝關節固定時，髖關節做內收、外展運動，是單個關節運動的分離運動。訓練頻率為1次/天，20分鐘/次，5天/周，連續訓練4周。

1.3觀察指標 ①6 min步行試驗（6-minute Walk Test，6 MWT）：患者在30 m走廊循環行走6 min，記錄步行距離；②10 m步行測試（10-meter Walk Test，10 MWT）：患者盡可能以最快速度行走，用秒表記錄其行走10 m所用時間，計算10 m最大步行速度。③Holden步行功能分級量表（Functional Ambulation Classification，FAC）：分為6個級別，不能行走或需2人以上幫助為0級；需1人持續幫助轉移重量為1級；需1人持續或間斷地幫助協調為2級；無需他人直接的身體扶持，需1人在旁監護或言語指導為3級；在平面上可獨立步行為4級；可獨立地去任何地方為5級。級別越高，表明患者步行能力越好。④Fugl-Meyer下肢運動評定量表（Fugl-Meyer Assessment Lower Extremity，FMA-LE）評分：滿分34分，得分越高，表明患者下肢運動功能越好。⑤改良Ashworth分級（Modified Ashworth Scale，MAS）評分：分為6個等級，0級表示肌張力不增加，被動活動時患側肢體在整個范圍內均無阻力；1級表示肌張力輕微增加，被動關節活動時，在終末出現阻力或突然卡住，然后阻力消失或僅有極小阻力；1+級表示肌張力輕度增加，被動關節活動到一半后出現阻力或卡住，如繼續被動活動關節則始終有小阻力；2級表示肌張力明顯增加，做被動關節活動時，大部分范圍內均有肌張力增加，但仍可容易地活動受累的關節；3級表示肌張力顯著增加，做被動關節活動時全范圍內有困難；4級表示肌張力高度增加，僵直關節僵直于某一位置上，不能活動。⑥膝關節、髖關節活動度：采用瑞士Hocoma醫療器械公司L-ROM進行檢測膝關節屈曲、髖關節內外旋范圍。⑦改良Barthel指數（Modified Barthel Index，MBI）評分：總分為100分，分值越大，表示患者日常生活活動能力越好。⑧體感誘發電位（Somatosensory Evoked Potential，SEP）：采用誘發電位儀進行SEP檢測，患者取平臥位，以患側下肢內踝下內側脛后神經行經處為刺激點，記錄患側皮質電位P40波幅與潛伏期。

1.4統計學方法 所有數據采用SPSS 25.0統計學軟件進行統計分析，計數資料以例數（百分比）[n（%）]表示，行 χ2檢驗；等級資料采用Ridit檢驗；計量資料以均數±標準差（x±s）表示，行t檢驗。采用雙側檢驗，α=0.05。

2 結果

2.1 6 MWT與10 MWT 與訓練前相比，訓練后兩組患者6 MWT和10 MWT結果均改善，且觀察組優于對照組（Plt;0.05），見表2。

2.2 FAC、FMA-LE與MAS評分 與訓練前相比，訓練后兩組患者FAC和FMA-LE評分提高，MAS評分降低，且與對照組相比，訓練后觀察組FAC和FMA-LE評分更高，MAS評分更低（Plt;0.05），見表3。

2.3膝關節與髖關節活動度 與訓練前相比，訓練后兩組患者膝關節與髖關節活動度提高，且觀察組高于對照組（Plt;0.05），見表4。

2.4 MBI評分 與訓練前相比，訓練后兩組患者MBI各項指標評分及總分均提高，且與對照組相比，訓練后觀察組上樓、轉移、步行、如廁評分及MBI總分更高（Plt;0.05），見表5。

2.5 SEP 與訓練前相比，訓練后兩組患者P40波幅提高，P40潛伏期縮短，且與對照組相比，訓練后觀察組P40波幅更高，P40潛伏期更短（Plt;0.05），見表6。

3 討論

腦卒中康復指南指出，科學、早期的康復訓練對降低腦卒中致殘率、提高生活質量具有重要意義[9-12]，但現有腦卒中康復方法的效果并不令人滿意。研究報道，腦卒中患者中30%～40%經系統康復治療后仍存在下肢運動功能障礙，且步行能力無法恢復[13-16]。下肢外骨骼康復機器人運用減重和反復邁步訓練來改善下肢功能，多項研究報道，其可有效地改善腦卒中偏癱患者步行功能[17-20]。下肢外骨骼機器人訓練模式如同正常人步行，通過帶動患者下肢各關節進行重復主被動運動，反復刺激步行中樞模式發生器（脊髓），并對肌腱、關節、足底的本體感覺輸入起到強化作用，糾正錯誤運動模式，改善步行能力[21-24]。既往下肢外骨骼康復機器人相關研究主要集中在其對腦卒中偏癱患者的臨床效果評價，鮮有研究探討不同訓練方案對康復的影響。

固定運動軌跡由于學習難度降低，利于患者學習相關運動技能，提高了肌肉激活時序性與關節耦合程度，模擬了分離運動，打破粗大共同運動模式，更好地掌握下肢主動運動控制能力[25-26]。下肢外骨骼機器人通過固定軌跡進行反復分離運動訓練，有效改善下肢關節主動控制能力，為多肌肉與多關節參與的復合運動奠定基礎。本研究顯示，與訓練前相比，訓練后兩組患者MAS評分降低，6 MWT、10 MWT、FAC、FMA-LE評分及膝關節、髖關節活動度提高，且與對照組相比，訓練后觀察組MAS評分更低，FAC、FMA-LE評分及膝關節、髖關節活動度更高，提示外骨骼機器人固定軌跡（分離運動）訓練更有利于降低腦卒中偏癱患者肌張力，提高其步行能力、下肢運動功能及膝關節、髖關節活動度。分析認為外骨骼機器人隨意運動軌跡訓練任務比較隨機，未針對患者功能狀況制定針對性任務，可能存在其他肌肉關節代償地完成任務。外骨骼機器人分離運動訓練具有以下優勢：①主要進行膝關節屈曲伸直、髖關節內收外展，有助于維持膝、髖關節活動度；②單關節運動時，限制了其他關節運動，減少異常肌張力產生代償動作，促進分離運動產生，避免產生異常運動模式；③運動目標較為簡單，降低訓練中學習難度，利于患者學習相關運動技能；④固定運動軌跡與日常單個功能訓練目標相符，通過反復動作控制反饋于中樞，有助于腦功能重塑和神經再支配，最終誘發正確運動模式[27]。MBI側重于評估患者日常生活功能狀態，本研究結果顯示，訓練后觀察組上樓、轉移、步行、如廁評分及MBI總分均顯著優于對照組，提示外骨骼機器人分離運動訓練能進一步提高患者日常生活活動能力，促進患者早日回歸家庭及社會。

目前，臨床普遍采用如FAC、FMA、MBI等量表評估腦卒中偏癱患者的康復療效，但上述量表存在較強主觀性，受患者及檢查者主觀因素影響較大。SEP是客觀、無創電生理檢查，反映軀體感覺傳導通路及有髓神經纖維傳導功能，量化評估患者神經功能狀態[28]。P40為神經沖動傳遞至大腦后回所產生的皮質電位，其波幅和潛伏期參數變化可反映大腦皮質及其聯系纖維的損害程度。多項研究顯示，腦卒中患者肢體運動功能障礙與SEP變化有關，且SEP的變化對肢體運動功能恢復具有預測價值[29-30]。近年來，SEP逐漸成為腦卒中康復療效評定的可靠定量指標。本研究結果顯示，訓練后兩組患者下肢P40波幅提高，潛伏期縮短，且觀察組患者變化更明顯，提示外骨骼機器人分離運動訓練更為有效，可能與其有助于患者相應腦功能重塑有關。同時，SEP結果與臨床量表評價結果具有一致性，也表明SEP可作為一項良好的康復療效評價指標。本研究不足之處在于，樣本量小，干預時間短，且缺乏隨訪研究，未觀察外骨骼機器人分離運動訓練是否長期有效，還需進一步通過擴大樣本量，延長治療及觀察時間，全方位、更深層次地進行驗證。

綜上所述，外骨骼機器人分離運動訓練可有效改善腦卒中偏癱患者肌張力及下肢運動功能、步行能力，提高膝關節、髖關節活動度，改善生活質量；SEP作為一項良好的康復療效評價指標，可準確、客觀反映神經功能變化情況。

參考文獻

[1] Virani S S， Alonso A， Aparicio H J， et al. Heart disease and stroke statistics-2021 update： A report from the American Heart Association[J].Circulation， 2021， 143（8）： e254-e743.

[2] 王心愿， 邱紀方.虛擬現實技術促進腦卒中下肢功能及其皮層調控研究進展[J].中國康復醫學雜志， 2022， 37（1）： 131-134.

[3] Massaferri R， Montenegro R， de Freitas Fonseca G， et al.Multimodal physical training combined with tDCS improves physical fitness components in people after stroke： a double-blind randomized controlled trial[J].Top Stroke Rehabil， 2023， 30（7）： 635-648.

[4] 常萬鵬， 張鐘文， 楊鈺琳， 等.康復外骨骼機器人對腦卒中下肢運動功能障礙療效的Meta分析[J].中國組織工程研究， 2024， 28（2）："321-328.

[5] Aprile I， Iacovelli C， Goffredo M， et al.Efficacy of end-effector Robot-Assisted Gait Training in subacute stroke patients： Clinical and gait outcomes from a pilot bi-centre study[J].NeuroRehabilitation， 2019， 45（2）： 201-212.

[6] 王耀霆， 姚佳琴， 王紅雨， 等.肌電生物反饋療法結合鏡像療法對腦卒中患者下肢運動和平衡功能的影響[J].中國康復醫學雜志， 2024， 39（3）： 375-381.

[7] 從洋洋， 陳威， 蔣留軍， 等.基于上肢機器人分離運動訓練對腦卒中患者的經顱磁刺激運動誘發電位及上肢功能的影響[J].中國康復醫學雜志， 2024， 39（7）： 959-964.

[8] 中華醫學會神經病學分會， 中華醫學會神經病學分會腦血管病學組.中國各類主要腦血管病診斷要點2019[J].中華神經科雜志， 2019， 52（9）： 710-715.

[9] 王亞楠， 劉西花.腦卒中偏癱患者主觀和客觀平衡功能測量的相關性及預測效能[J].中國康復理論與實踐， 2023， 29（8）： 890-895.

[10] Cinnera A M， Bonnì S， D’Acunto A， et al.Cortico-cortical stimulation and robot-assisted therapy （CCS and RAT） for upper limb recovery after stroke： study protocol for a randomised controlled trial[J].Trials， 2023， 24（1）： 823.

[11] 吳毅.重復經顱磁刺激在腦卒中康復中的臨床應用與作用機制的研究進展[J].中國康復醫學雜志， 2023， 38（2）： 147-150.

[12] 張力新， 常美榕， 王仲朋， 等.基于經顱電、磁刺激神經調控方法的卒中康復研究進展[J].北京生物醫學工程， 2021， 40（2）： 190-197.

[13] 曲斯偉， 朱琳， 錢龍， 等.鏡像視覺反饋訓練聯合下肢康復機器人對腦卒中患者下肢運動功能的影響[J].中華物理醫學與康復雜志， 2022， 44（1）： 30-34.

[14] 劉銀霞， 董虹麗， 汪軍華.運動想象訓練聯合任務導向性功能訓練對腦卒中偏癱患者下肢功能恢復的影響[J].中華物理醫學與康復雜志， 2024， 46（4）： 322-324.

[15] 熊桃， 譚雪梅， 羅靜， 等.腦卒中患者康復動機評估工具的研究進展[J].中華護理雜志， 2024， 59（7）： 890-896.

[16] 成家雯， 吳霜. Theta爆發式經顱磁刺激在腦卒中后康復中的應用進展[J].中國康復醫學雜志， 2023， 38（11）： 1627-1631.

[17] 李希， 王秉翔， 李娜， 等.下肢外骨骼機器人康復訓練對腦卒中偏癱患者下肢運動的影響[J].山東大學學報（醫學版）， 2023， 61（3）： 121-126， 133.

[18] Calabrò R S， Naro A， Russo M， et al.Shaping neuroplasticity by using powered exoskeletons in patients with stroke： a randomized clinical trial[J].J Neuroeng Rehabil， 2018， 15（1）： 35.

[19] 陳煒， 王立柱， 張林琰， 等.下肢外骨骼康復機器人動力學分析與仿真[J].機械設計， 2018， 35（4）： 71-77.

[20] 李慧， 陳穎偉， 喻洪流， 等.下肢外骨骼康復機器人運動感知系統的研究進展[J].中華物理醫學與康復雜志， 2021， 43（1）： 82-86.

[21] 王艷， 吳珊紅， 宮子涵.下肢外骨骼機器人系統改善腦卒中患者步行功能研究進展[J].中國現代神經疾病雜志， 2023， 23（1）： 22-28.

[22] 李豫， 朱琳， 陳科容， 等.下肢外骨骼機器人聯合傳統康復訓練對腦卒中患者步行功能恢復的療效觀察[J].昆明醫科大學學報， 2024， 45（7）： 92-98.

[23] 屠堯， 朱愛斌， 宋紀元， 等.下肢外骨骼康復機器人人機交互力自適應導納控制[J].西安交通大學學報， 2019， 53（6）： 9-16.

[24] 魏強生， 王殊軼， 肖建如， 等.下肢外骨骼康復機器人關節運動軌跡分析與步態測試研究[J].生物醫學工程研究， 2022， 41（1）： 62-70.

[25] 宋建飛， 戴磊， 秦鄭圓， 等.上肢康復機器人輔助訓練對腦卒中患者上肢功能的效果： 基于功能性近紅外光譜[J].中國康復理論與實踐， 2023， 29（11）： 1339-1345.

[26] 雷思藝， 葛瑞東， 高蓓瑤， 等.機器人定量輔助訓練對腦卒中恢復期偏癱患者上肢異常運動模式的即刻影響： 一項表面肌電研究[J].中日友好醫院學報， 2022， 36（5）： 267-271.

[27] Calafiore D， Negrini F， Tottoli N， et al.Efficacy of robotic exoskeleton for gait rehabilitation in patients with subacute stroke ： a systematic review[J].Eur J Phys Rehabil Med， 2022， 58（1）： 1-8.

[28] 蔡超群， 劉曉瑜， 鄭慶丹， 等.電頭針接力刺法聯合低頻重復經顱磁刺激對卒中后上肢運動功能障礙及運動誘發電位的影響[J].現代中西醫結合雜志， 2020， 29（24）： 2658-2662.

[29] Jayan J， Narayan S K， Haniffa Y N， et al.Somatosensory evoked potentials amplitude is enhanced after non-invasive brain stimulation in chronic ischemic stroke： Preliminary results from a randomised control trial[J].J Stroke Cerebrovasc Dis， 2024， 33（1）： 107418.

[30] 楊世寧， 馬將， 李紅， 等.不同病程腦卒中患者上肢體感誘發電位與感覺、運動功能的相關性[J].中國康復理論與實踐， 2024， 30（6）： 701-708.