机器人辅助训练对脑卒中患者上肢功能的效果

何艳，张通

1.首都医科大学康复医学院，北京市 100068；2.中国康复研究中心北京博爱医院，a.运动疗法3科；b.神经康复科，北京市 100068

脑卒中是全球成年人致残的主要原因之一[1]。超过85%的脑卒中患者存在运动功能障碍，日常生活活动难以独立完成，导致生活质量下降[2]；其中上肢运动功能致残率更高，功能恢复也比下肢缓慢和困难[3]。上肢功能康复一直是脑卒中康复的重点和难点[4]。康复机器人逐渐成为一种新的康复治疗手段，对脑卒中患者上肢功能康复有重要意义[5-6]。目前我国智能机器人技术和智能控制技术已经具备一定水平[7-8]，将这些先进技术应用于智能康复领域，开发智能康复训练设备非常必要。ReFlex Lite 型上肢康复系统由中国康复研究中心牵头，联合清华大学医学院生物医学工程系、北京理工大学机器人研究所共同研发，北京蝶禾谊安信息技术有限公司生产。本研究观察该系统辅助训练对脑卒中患者上肢运动功能的疗效。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取北京博爱医院2018 年8 月至2020 年10 月住院的脑卒中偏瘫患者61 例，均符合1995 年中华医学会第四届脑血管病会议制定的缺血及出血性脑卒中诊断标准，并经头颅MRI或CT证实。

纳入标准：①年龄18～80 岁；②存在上肢功能障碍；③意识清楚，听理解正常；④简易精神状况检查(Mini-Mental State Examination,MMSE)评分＞22 分；⑤同意参加试验并签署知情同意书。

排除标准：①认知功能障碍或精神障碍；②严重肩痛或骨裂、骨折等疾病，影响上肢活动；③严重心、肺、肝、肾等重要脏器功能衰竭；④情绪不稳定或存在抑郁、焦虑障碍。

剔除与脱落标准：①主动退出；②无法耐受规定训练项目；③病情变化或突发其他疾病，主治医生认为应该终止试验；④因客观原因，如出院等，无法继续试验。

随机数字表法将患者分为对照组(n=30)和观察组(n=31)。观察组1 例因上洗手间时摔下轮椅，导致肱骨骨裂，无法继续训练而剔除，实际统计30例。

两组一般资料无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

本研究经中国康复研究中心医学伦理委员会批准(No.2017-094-1)。

1.2 方法

两组均接受常规基础药物治疗。对照组每天接受常规康复训练2 次；观察组每天接受常规康复训练1次，机器人辅助训练1次。

1.2.1 常规康复训练

对软瘫期患者，治疗师在无痛或少痛范围内进行被动活动，维持正常关节活动度(range of motion,ROM)，诱发主动运动。对痉挛期患者，通过被动活动和牵拉维持ROM，缓解肌张力，促进主动运动。对于出现协同运动模式患者，治疗师设计个性化治疗方案，促进患者上肢分离运动，逐渐加强患者随意运动的控制能力。每次30 min，共4周。

1.2.2 机器人辅助训练

ReFlex Lite 型上肢康复系统有被动和主动两种训练模式，主动模式有辅助主动运动、无辅助主动运动和抗阻运动3种模式。还可以根据患者不同功能状态，选择不同运动模式，如伸肌/屈肌连带运动模式、分离运动模式等。系统提供虚拟环境进行具有功能性和趣味性的游戏训练，患者产生的实时运动信息由传感器记录，进行视觉、语音实时反馈，在保证训练质量的同时使患者感受到训练的乐趣。由治疗师根据患者功能状态，选择合适的游戏。每次30 min，共4周。

1.3 疗效观察

训练前后由1名对分组不知情的治疗师进行评定。上肢运动功能评定采用Fugl-Meyer评定量表上肢部分(Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)，共33 项，总分66 分，评分越高说明运动功能越好。日常生活活动能力评定采用改良Barthel 指数(modified Barthel Index,MBI)，共10 项，总分100 分，评分越高说明日常生活能力越好。采用关节活动尺测量患者主动肩关节屈曲、伸展、内旋、外旋、外展，肘关节屈曲，前臂旋前、旋后ROM，活动范围越大说明运动能力越好。

1.4 统计学分析

所有数据采用Excel 软件记录，SPSS 22.0 统计软件分析。计量资料经检验符合正态分布，以()表示，治疗前后组内比较采用配对t检验，组间比较采用独立样本t检验；计数资料采用χ2检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

训练后，两组FMA-UE 和MBI 评分显著提高(P＜0.001)，肩关节屈曲、伸展、内旋、外旋、外展，肘关节屈曲，前臂旋前、旋后ROM 明显提高(P＜0.01)。见表2、表3。治疗前后差值比较，观察组MBI 评分，以及肩关节屈曲、外旋ROM 高于对照组(P＜0.05)。见表4。

表2 对照组训练前后各项指标比较(n=30)

表3 观察组训练前后各项指标比较(n=30)

表4 两组各项指标治疗前后差值比较

3 讨论

本研究显示，常规康复训练能明显改善脑卒中患者偏瘫侧上肢运动功能和日常生活活动能力，结合可穿戴智能上肢康复机器人进行辅助训练，疗效更明显，与此前的研究结果一致[9-12]。Meta 分析显示[13]，机器人辅助治疗对FMA-UE 评分有显著效果，尤其对慢性脑卒中患者；但对功能独立性测量评分的影响存在争议，可能是因为研究存在较大异质性。

机器人辅助训练的研究很少涉及上肢主动ROM测量。胡洁等[14]发现，机器人辅助训练明显提高观察组患者肩关节前屈、内收和外展ROM。王平等[15]发现，机器人辅助训练明显提高肘关节屈曲、前臂旋后ROM。

本研究显示，机器人辅助训练只能进一步提高肩关节屈曲和外旋。可能因为入组患者大多发病3 个月左右，功能恢复还没有到达远端，且训练时间为4周，相对较短；机器人训练项目设计了较多对角线运动模式，患者比较容易进行大量重复训练，还有专门针对肩关节屈曲、外旋的训练游戏，患者近端ROM 得到更好改善。

研制的机器人在训练中具有连续、无疲劳、程序性和可评估等优点；可以为患者提供上臂支持或阻力，使患者能够在减重或负重状态下训练，并科学设计不同连带运动或分离运动模式；虚拟环境使患者有代入感和趣味性，能增加患者的训练积极性，提供的视听反馈也有利于运动再学习[16-17]；虚拟游戏内容科学，满足患者功能恢复的要求；除游戏有分值排名外，传感技术能捕捉患者的运动，并将患者每天训练情况制成图表，使功能改善情况一目了然，从而激发患者康复的信心。

综上所述，采用自行研制的机器人对脑卒中患者进行辅助训练，可有效提高偏瘫患者上肢运动功能和日常生活活动能力，在某些方面优于常规康复训练，值得进一步研究。

本辅助训练系统缺乏手功能训练模块[18]，有待进一步开发。还可以运用MRI、脑电图等观察患者训练过程中脑功能反应，使训练更有针对性，能精确地评价训练效果[19-20]。上肢机器人辅助训练对患者的感觉[21]、痉挛、注意力、认知功能等方面的影响也有待进一步探讨。本研究对受试者分层不足，后续可观察不同病情、病程、病位脑卒中患者机器人辅助训练的疗效，还可进行多中心、大样本研究，并加强对患者的随访观察。