康复机器人结合动作观察疗法对脑卒中患者上肢运动功能康复的影响

唐 迪,王 方,王心刚,李 月,崔向红,刘东杰,王丽丽

在我国,脑卒中发病率高,约有85%的脑卒中幸存者,遗留有各类功能障碍[1]。其中近2/3的患者遗留上肢功能障碍,严重影响其日常生活及工作[1]。目前,临床康复治疗多采用作业疗法、功能电刺激、生物反馈治疗等,患者预后欠佳[2]。“中枢-外周-中枢”闭环康复理论,强调了中枢与外周结合治疗的重要性,是卒中后康复的新理论[3]。动作观察疗法(action observation therapy, AOT),以镜像神经元理论作为基础,是一种观察模仿其他人动作,从而提升自身运动功能的中枢干预方法[4]。上肢康复机器人作为一种外周治疗手段,利用机械外骨骼与虚拟现实技术结合,可以有效改善患者关节活动度及控制能力[5]。本研究基于“中枢-外周-中枢”闭环康复理论,观察AOT结合康复机器人对卒中患者的上肢功能恢复的影响。

1 对象与方法

1.1 对象 选择2022年4-12月就诊于大连康复疗养中心脑卒中上肢功能障碍患者46例。根据患者入院顺序编号,按照随机数字表法分组,分为对照组和试验组,每组23例。两组年龄、性别、病程等一般资料比较,无统计学差异(P>0.05,表1)。纳入标准:(1)符合第四次全国脑血管病学术会议的脑血管疾病诊断标准[6],且有CT或MRI影像学资料证实卒中存在;(2)年龄<70岁,病程<3个月;(3)患侧上肢肌力≥2级,或者Brunnstrom分期≥Ⅲ期;(4)简易精神状态量表评分≥23分。排除标准:(1)依从性差,不配合治疗;(2)有较为明显的失语或视觉障碍;(3)存在较为严重认知心理障碍;(4)患侧上肢存在疼痛、严重麻木等异常感觉;(5)全身状况差。本研究经院内医学伦理委员会审核通过。所有患者均对研究内容有所了解并签署知情同意书。

表1 两组脑卒中上肢功能障碍患者一般资料比较

1.2 方法 试验组与对照组均接受常规康复治疗及上肢康复机器人训练。

1.2.1 常规康复治疗 根据患者病情,制定康复训练计划,包括:良肢位摆放、被动关节活动、Bobath技术、Rood技术、神经肌肉本体感觉促进技术、运动再学习技术、桥式运动、体位转换、重心转移、平衡功能训练、步行训练、上下楼梯训练,滚筒训练、磨砂板等作业治疗。物理治疗及作业治疗各30 min,共1 h,2次/d,5 d/周,连续训练,共4周。

1.2.2 上肢康复机器人训练 采用瑞士HOCAM公司生产的armeo® spring上肢康复机器人进行训练。该设备利用外骨骼装置,给予患者上肢辅助支持,并可通过压力传感手柄与设备上的游戏进行互动。治疗师可根据患者上肢功能情况及个人喜好情况,循序渐进选择不同训练模式。设备共有三种训练模式:(1)单关节模式,主要训练肩肘腕单关节一维平面的屈伸运动,游戏包括水杯接雨、守门接球等;(2)多个关节协调模式,主要训练上肢多关节二维平面运动,游戏包括抛接飞盘、直升机救援等;(3)整体模式,主要训练上肢各关节三维平面整体运动,游戏有汽车驾驶、超市购物等。每次30 min,1次/d,5次/周,连续训练,共4周。

1.2.3 动作观察疗法 在每次上肢康复机器人训练前,两组均观看一段视频。试验组患者观看与上肢相关的日常生活动作与活动视频,如洗衣服、擦桌子、洗手刷牙、吃苹果等,共20种。每观看一个动作之后,治疗师嘱患者想象用自己的患侧上肢完成刚才的动作。对照组观看英文字母、汉字、几何图形等,或没有动物及人的视频。每次30 min,1次/d,5次/周,连续训练,共4周。

1.3 疗效评价标准 在治疗前、治疗4周后,同一治疗师对两组患者进行评估,治疗师不了解患者姓名与试验分组,也不参与患者治疗。评估包括:(1)简式Fugl-Meyer运动功能评分-上肢部分(simplified fugl-meyer assessment-upper extremities,FMA-UE),反映上肢运动功能状态,量表共有33小项内容,每项0～2分,分别表示无法完成、可部分完成、可以完全完成,总计66分;(2)运动评定量表上肢部分(motor assessment scale-upper extremities, MAS-UE),选择量表中的第6～8项,分别代表上肢功能、手的运动及精细活动,共18分;(3)改良Barthel指数(modified barthel index,MBI),反映日常生活活动能力,量表共有10项内容,包括修饰、穿衣、如厕等,共100分。

2 结 果

治疗前,两组患者FMA-UE、MAS-UE、MBI评分均无统计学差异(P>0.05);治疗后,两组各项指标均显著提高,差异有统计学意义(P<0.001);治疗后,试验组FMA-UE、MAS-UE、MBI均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05,表2)。

表2 两组脑卒中上肢功能障碍患者治疗前后评分比较 分)

3 讨 论

脑卒中患者常遗有上肢功能障碍,严重影响日常生活及工作,给家庭及社会造成沉重负担[7]。上肢功能障碍的康复一直是康复治疗的重点与难点[7]。研究表明,卒中后上肢功能恢复在发病早期恢复较好,随时间的推移,功能恢复越来越慢[8]。目前,临床多为治疗师一对一进行治疗,费时费力,患者接受重复治疗,易产生枯燥感[8]。因此,寻找相对简单高效的训练方案,显得尤为重要。

上肢康复机器人以神经可塑理论为基础,将康复医学、机械工程学、人体力学以及多媒体技术等结合,帮助患者重新建立正确运动模式,促进上肢功能恢复,效率较高,且疗效得到广泛认可[9],其原因如下:首先,机器人可以适当减轻患者负重,患者早期(肌力2级时)即可进行练习[10];其次,机器人设计了不同的训练模式,从单关节的单项运动到多关节的联合运动,一直到多关节的分离运动,循序渐进逐步恢复功能[11];同时,机器人利用多媒体技术,设计了切西瓜、飞盘等游戏,内容丰富多样,患者参与感强,训练积极主动[12]。不过,也有研究显示,上肢康复机器人主要关注肩、肘、腕、手等具体关节,治疗整体性差[11]。因此,部分学者将上肢康复机器人结合作业治疗[13]、常规康复治疗[14],取得较好效果。

研究表明,AOT基于镜像神经元理论,即个体在观察其他个体完成动作时,其运动执行的皮层可以被激活,该区域即为镜像神经元所在位置[15]。镜像神经元,既在个体完成特定动作时兴奋,也在观察其他个体完成相似或相同动作时兴奋[15]。研究显示,AOT治疗时,患者中央前回及辅助运动区均出现明显的兴奋性,该区域既是上肢运动功能皮层,也是镜像神经元分布位置[16]。因此,AOT可能激活上肢功能区镜像神经元,促进了上肢运动区皮层的兴奋性,加强了神经重组。也有部分研究显示,AOT治疗可以激活感觉运动皮质区[17],或者促进正确运动动作图像的形成[18]。AOT可能通过上述机制,促进了卒中患者上肢功能的恢复。

本研究显示,上肢康复机器人联合AOT,较单纯应用上肢机器人,更能明显改善患者上肢运动功能及日常生活活动能力。根据贾杰[3]提出的“中枢-外周-中枢”闭环康复理论,主要包括“中枢干预”和“外周干预”两大康复手段。“中枢干预”是给予上肢脑功能区以有效刺激,促进皮质区重建,如本试验中通过AOT,激活镜像神经元,促进感觉运动皮质恢复[15];“外周干预”则通过上肢运动感觉刺激,帮助患者建立正确运动模式,如本试验中利用上肢机器人训练,进行肩、肘、腕、手等训练,促进上肢功能恢复[19]。两者相辅相成,相为促进:一方面机器人通过高强度、针对性、重复性训练,持续给予外周刺激,反馈于中枢神经系统,促进神经功能重组[20];AOT激活大脑感觉运动区,进一步有效支配肢体,促进上肢功能恢复[14]。另一方面,机器人可以提供辅助支持,适合患者早期康复[21],AOT通过观看视频及想象即可完成训练[15],两者均适合于卒中早期或病情较重,无自主上肢运动患者。两者结合,即可早期介入治疗,改善患者功能。

综上所述,上肢康复机器人联合AOT,可以更有效改善患者运动功能及日常生活活动能力,此方案疗效确切,趣味性强,安全性高,操作简单,值得推广应用。但本研究尚存在一定不足:如由于受观察时间限制,研究的样本量偏少;患者功能评定的指标,缺乏量化(如采用肌电图等)。今后研究将扩大样本量,优化评价指标,以获得更为精准的结论。