下肢康復(fù)機器人對老年腦卒中患者平衡和協(xié)調(diào)功能的影響

趙明明 陳 昱 黃艷群# 馬洪武 蘇振文 李昌柳 董 奎秦 莉 孔祥儀 胡才友 龐聲航

【Abstract】ObjectiveTo investigate the improvement of balance and coordination function in lower limb rehabilitation robot.Methods706 patients with stroke hemiplegia were randomly divided into routine group (n=282) and robot group (n=424).Routine rehabilitation training was performed in the conventional group; and the robot group trained with lower extremity rehabilitation robot,and 30mins/d,5days/week,besides routine rehabilitation training.Evaluated both groups in 8th and 12th week after training.The effect of the treatment was evaluated by Berg balance Scale (BBS),balance coordination function and non-equilibrium coordination.ResultsThe two groups of patients with BBS,coordination function test and non-equilibrium coordination function test after 8 weeks of treatment were significantly higher than before treatment (P<0.01),after 12 weeks of treatment,two groups of BBS score,coordination function test and non-balance coordination function still had significant change (P<0.01).And after 8 weeks and 12 weeks,the robot group was significantly higher than the normal group(P<0.01).ConclusionLower extremity rehabilitation robot has a certain effect on the improvement of balance and coordination function of lower limb.

【Keywords】 rehabilitation robot, balance, coordination

腦卒中發(fā)生后，平衡和協(xié)調(diào)功能障礙往往會引起患者站立不穩(wěn)、骨盆控制不佳、肌群間協(xié)調(diào)障礙等問題，進而導(dǎo)致患者無法完成步行動作，而大約85%患者首要康復(fù)的目標(biāo)是恢復(fù)步行能力，這往往也是偏癱患者最迫切的愿望和需求[1]?？祻?fù)機器人訓(xùn)練基于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的可塑性以及神經(jīng)調(diào)控步伐的身體機制，通過引導(dǎo)患者的腿部，模擬正常步伐模式，從而調(diào)節(jié)其站立相和擺動相的肌群功能狀態(tài)。本研究通過觀察下肢康復(fù)機器人聯(lián)合常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練對腦卒中后患者運動功能的影響，旨在探索改善腦卒中患者平衡和協(xié)調(diào)功能的康復(fù)訓(xùn)練新方法。

1.資料與方法

1.1 一般資料 選取2014年1月～2016年12月在廣西江濱醫(yī)院及其聯(lián)合協(xié)作醫(yī)院康復(fù)住院的706例經(jīng)頭顱CT確診腦卒中患者，Brunnstrom分期Ⅲ～Ⅳ期，頭顱CT與MRI可見明確病灶。納入標(biāo)準(zhǔn)：①生命體征平穩(wěn)，無認知功能障礙，能夠參與聽說活動，具有交流能力；②病程在0～1年；③年齡在60～80歲之間；④無其他嚴(yán)重的臟器疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往有運動功能障礙，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)畸形及神經(jīng)肌肉的病變等對運動功能有直接影響的疾病；②有嚴(yán)重認知功能障礙及交流障礙而不能進行訓(xùn)練；③合并有心血管、肺、肝、腎、造血系統(tǒng)等嚴(yán)重的原發(fā)性疾病、病情危重以及精神病患者。

1.2 研究方法 采用隨機數(shù)字表法分為常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練組(常規(guī)組，n=282例)和常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練聯(lián)合下肢康復(fù)機器人組(機器人組，n=424例)。

1.2.1 常規(guī)組：常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練。參照《中國腦卒中康復(fù)治療指南(2011完全版)》[4]，主要包括物理治療、作業(yè)療法和言語治療，其中物理治療又分為神經(jīng)發(fā)育療法、運動再學(xué)習(xí)訓(xùn)練、電刺激治療、針灸治療等。常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練運動訓(xùn)練方式包括正確良肢位擺放、被動運動、肌力增強訓(xùn)練、牽張訓(xùn)練、神經(jīng)促通抑制技術(shù)、協(xié)調(diào)能力訓(xùn)練、平衡能力訓(xùn)練、站立訓(xùn)練及日常生活活動能力訓(xùn)練。每天45分鐘，每周5天，連續(xù)12周。

1.2.2 機器人組：常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練聯(lián)合下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練。常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練方法同常規(guī)組。下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練采用江蘇天瑞公司提供的Lokohelp下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人訓(xùn)練系統(tǒng)，訓(xùn)練前將患者軀干通過減重懸吊衣固定，根據(jù)下肢長度調(diào)節(jié)升降高度，減重25%，矯形鞋穿戴固定雙足，速度設(shè)定為20m/s，訓(xùn)練時間為每天30分鐘，每周5天，連續(xù)12周。如果訓(xùn)練時出現(xiàn)患者身體不適或康復(fù)機器人故障，立即啟動緊急制動系統(tǒng)，停止訓(xùn)練。

1.3 觀察指標(biāo) 治療前及治療8周、治療12周后對兩組患者分別進行平衡功能評定、協(xié)調(diào)功能評定。①平衡功能：平衡功能評定采用Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)進行評定[3]，將平衡功能分別相應(yīng)于坐輪椅、輔助步行和獨立行走3種活動狀態(tài)下測量。②協(xié)調(diào)功能：協(xié)調(diào)功能評定采用平衡性協(xié)調(diào)測試和非平衡性協(xié)調(diào)測試進行評定。其中，平衡性協(xié)調(diào)測試是評估身體在直立位時的姿勢、平衡以及靜和動的成分，非平衡性協(xié)調(diào)測試是評估身體不在直立位時靜止和運動成分。

2.結(jié)果

2.1 一般資料比較 兩組患者治療前在性別、年齡、發(fā)病情況等方面比較無顯著性差異(P>0.05)，具有可比性,見表1。

表1 兩組患者治療前一般資料(例)

注：兩組患者相比，P>0.05。

2.2 兩組患者平衡功能比較 治療前，兩組患者BBS平衡功能評分比較差異無顯著性意義(P>0.05)。治療8周后，兩組BBS平衡功能評分均較治療前明顯升高(P<0.01)；治療12周后，兩組評分仍有顯著性改變(P<0.01)，且治療8周及12周后，機器人組評分均明顯高于同期常規(guī)組(P<0.01)；見表2。

表2兩組患者BBS平衡功能評分比較(分)

注：與治療前比較，①P<0.01；與治療8周后比較，②P<0.01；治療8周后，與常規(guī)組比較，③P<0.01；治療12周后與常規(guī)組比較，④P<0.01。

2.3 兩組患者協(xié)調(diào)功能比較 治療前，兩組患者協(xié)調(diào)功能評分比較差異無顯著性意義(P>0.05)；治療8周后，兩組BBS平衡功能評分均明顯高于治療前(P<0.01)；治療12周后，兩組評分升高仍有顯著性意義(P<0.01)，治療8周、治療12周后，機器人組平衡性協(xié)調(diào)功能和非平衡性協(xié)調(diào)功能較同期常規(guī)組改善明顯(P<0.01)；見表3、表4。

表3 兩組患者平衡性協(xié)調(diào)測試評分比較

注：與治療前比較，①P<0.01；與治療8周后比較，②P<0.01；治療8周后，與常規(guī)組比較，③P<0.01；治療12周后與常規(guī)組比較，④P<0.01。

表4 兩組患者非平衡性協(xié)調(diào)測試評分比較

注：與治療前比較，①P<0.01；與治療8周后比較，②P<0.01；治療8周后，與常規(guī)組比較，③P<0.01；治療12周后與常規(guī)組比較：④P<0.01。

3.討論

本研究采用的下肢康復(fù)機器人，根據(jù)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論和人機結(jié)合模式[4]，醫(yī)務(wù)人員主要負責(zé)“定性”判斷決策，機器人實現(xiàn)“定量”精準(zhǔn)訓(xùn)練。在一套由計算機控制的步態(tài)模擬控制系統(tǒng)的控制下，在減重訓(xùn)練的基礎(chǔ)上(將懸吊帶懸吊固定在患者軀干的腹帶上，同時腹帶與兩根繞過髖關(guān)節(jié)的安全帶相連，固定于機器人裝置上部的懸吊架，以減輕足部受力)，設(shè)定好步行速度、時間，幫助患者模擬正常人的步行規(guī)律進行康復(fù)訓(xùn)練。研究表明[5]，常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練聯(lián)合減重步行訓(xùn)練和下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練均可以改善腦卒中偏癱患者下肢運動功能，且下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練在提高下肢肌力方面優(yōu)于減重步行訓(xùn)練，這是因為通過鍛煉下肢肌肉，恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)對行走功能的控制能力，達到恢復(fù)下肢運動功能的目的。另外，還有學(xué)者[6]在常規(guī)康復(fù)治療上，加用下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練進行減重系統(tǒng)、智能反饋系統(tǒng)及虛擬訓(xùn)練模式等功能訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)加用康復(fù)機器人訓(xùn)練治療8周后，患者在Fugl-Meyer下肢運動功能(FMA)、徒手肌力測試(MMT)、Berg平衡功能量表(BBS)及Holden步行功能分級方面均優(yōu)于常規(guī)康復(fù)治療組，說明下肢康復(fù)機器人結(jié)合運動療法能明顯提高患者的下肢運動功能、肌力、平衡功能及步行能力。薈萃分析對成人腦卒中患者的系統(tǒng)評價也表明[7]，機器人訓(xùn)練和常規(guī)訓(xùn)練一樣，在上肢運動、下肢行走移動和日常生活活動有效，尤其是對于下肢存在嚴(yán)重功能障礙的患者,機器人訓(xùn)練比常規(guī)訓(xùn)練能產(chǎn)生更好的療效。

下肢康復(fù)機器人的特點在于能夠在減重狀態(tài)下，無數(shù)次地重復(fù)、完成標(biāo)準(zhǔn)化正常生理模式的步態(tài)訓(xùn)練，可以最大限度地重復(fù)輸入準(zhǔn)確的信號和模式，增加訓(xùn)練持續(xù)時間，調(diào)動患者積極性，刺激足底觸覺以及下肢各關(guān)節(jié)間的本體感受器，強化肢體感覺的輸入，進而刺激脊髓步行中樞模式發(fā)生器，刺激接受訓(xùn)練的身體部位在皮質(zhì)的相應(yīng)區(qū)域，以促進腦的可塑性[8]。雖然感覺系統(tǒng)和運動系統(tǒng)的功能不同，但是有越來越多的證據(jù)表明這兩個系統(tǒng)在許多情況下是緊密相連的，推測感覺輸入可能刺激到腦在運動恢復(fù)方面的可塑性。動物和人類研究表明，感覺輸入可以影響目標(biāo)區(qū)域的皮質(zhì)興奮性[9]，同時，功能性MRI和TMS研究顯示關(guān)節(jié)的持續(xù)被動運動影響了皮質(zhì)的興奮性[10]。因此，通過增加訓(xùn)練過程中對患側(cè)足底、下肢各關(guān)節(jié)肌腱、肌梭等本體感受器的刺激，有利于新的神經(jīng)回路和正常運動程序的建立，從而改善運動功能，提升平衡協(xié)調(diào)能力。

步行是人類自動化的動作，在步行時可以談話、看報，不必有意識地想如何邁步、如何維持身體的協(xié)調(diào)和平衡。運動學(xué)理論認為，任何動作自動化的建立，都必須經(jīng)過泛化、分化以及鞏固的過程。下肢康復(fù)機器人通過高強度的、重復(fù)性的、準(zhǔn)確輸入步行信號，使大腦皮質(zhì)的興奮和抑制在時間和空間上更加集中和精確。實驗及臨床研究表明，腦卒中后的偏癱，在大腦損傷后的恢復(fù)過程中，特定重復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練能夠改善偏癱患者的運動功能。偏癱患者通過反復(fù)的學(xué)習(xí)，儲存正確的運動模式，能促進腦功能的重組[11～12]。一項薈萃分析顯示，通過重復(fù)性任務(wù)訓(xùn)練，卒中后患者步行速度、步行距離、坐-站轉(zhuǎn)移等下肢和全身性運動功能改善顯著[13]，表明重復(fù)式的運動訓(xùn)練對于卒中后下肢功能改善是肯定的。這是因為下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練多次準(zhǔn)確地重復(fù)同一動作可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)形成協(xié)調(diào)的運動印跡，再現(xiàn)時就可出現(xiàn)協(xié)調(diào)運動。還有研究[14]將重復(fù)性任務(wù)訓(xùn)練聯(lián)合神經(jīng)肌肉電刺激和常規(guī)康復(fù)治療，表明該方法較單純神經(jīng)肌肉電刺激和常規(guī)康復(fù)治療更能有效地改善重度癱瘓的急性腦卒中患者的下肢運功功能、步行功能和日常生活活動能力。另外，通過增強肌群間協(xié)調(diào)能力，促使主動肌及拮抗肌良好的協(xié)調(diào)能力提高對平衡的維持也有著至關(guān)重要的作用。國外有學(xué)者研究電動平臺和運動訓(xùn)練對神經(jīng)疾病患者平衡功能的影響，結(jié)果顯示，兩者都可以有效改善神經(jīng)疾病患者的平衡功能[15]。

本研究表明，機器人組和常規(guī)組在訓(xùn)練8周及12周后，平衡功能和協(xié)調(diào)功能均較治療前顯著改善，且機器人組平衡功能和協(xié)調(diào)功能改善較常規(guī)組有顯著性變化，說明下肢康復(fù)機器人訓(xùn)練聯(lián)合常規(guī)訓(xùn)練對于腦卒中后偏癱患者平衡功能和協(xié)調(diào)功能改善更明顯。本研究存在一定局限性，由于研究時長有限，機器人訓(xùn)練對于腦卒中偏癱患者平衡和協(xié)調(diào)功能改善效果的持續(xù)時間仍待進一步觀察。

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