腦卒中病人康復(fù)期輔助器具研究進(jìn)展

姜 楠,蔣 紅,楊靖宇

新疆醫(yī)科大學(xué)護(hù)理學(xué)院,新疆830000

全球疾病負(fù)擔(dān)研究數(shù)據(jù)顯示,腦卒中是我國(guó)居民死亡的首位病因[1]。腦卒中具有高發(fā)病率、高致殘率、高病死率和高復(fù)發(fā)率等特點(diǎn),且呈年輕化趨勢(shì),給個(gè)人、家庭、醫(yī)療保健系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)增加了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此,腦卒中幸存者的康復(fù)訓(xùn)練已成為一個(gè)迫切的社會(huì)問題[2]?？祻?fù)輔助器具的使用,有助于病人進(jìn)行準(zhǔn)確、定量和有效的訓(xùn)練,盡快恢復(fù)日?；顒?dòng)能力?？祻?fù)訓(xùn)練利于病人自身機(jī)能的恢復(fù),可減輕病人的痛苦,給病人帶來生活的希望和信心,使其生理、心理得到極大的安慰?，F(xiàn)綜述腦卒中病人不同致殘部位(上肢、下肢)康復(fù)輔助器具研究進(jìn)展,以期提高病人的自我管理能力。

1 上肢輔助器具

約80%的急性腦卒中病人有上肢運(yùn)動(dòng)障礙,50%～60%的幸存者在腦卒中后6個(gè)月仍存在上肢運(yùn)動(dòng)障礙[3],導(dǎo)致病人生活質(zhì)量和幸福感下降,給個(gè)人、家庭和社會(huì)造成極大的負(fù)擔(dān)。因此,大多數(shù)病人選擇上肢輔助器具進(jìn)行上肢功能訓(xùn)練,改善其運(yùn)動(dòng)控制、肌肉張力和上肢表現(xiàn),緩解疼痛。目前,上肢輔助器具的研究主要針對(duì)肩部和手部,故對(duì)這兩個(gè)部位的輔助器具進(jìn)行闡述。

1.1 肩部輔助器具

肩關(guān)節(jié)半脫位及疼痛是腦卒中后常見的問題,肩部疼痛是腦卒中后常見的導(dǎo)致病人衰弱的原因。Dyer等[4]研究顯示,腦卒中病人肩部疼痛發(fā)生率為10%～22%。佩戴肩部輔助器具有助于改善腦卒中病人的平衡能力和步態(tài)[5]。目前,臨床應(yīng)用的肩部輔助器具種類很多,包括三角肩帶、單條單側(cè)吊帶、Rolyan肱骨袖帶、Bobath環(huán)、卡瓦利耶支持帶等。三角肩帶、單條單側(cè)吊帶是較常用的肩部輔助器具,可減少垂直半脫位;Rolyan肱骨袖帶用于調(diào)整肱骨的垂直和旋轉(zhuǎn)位置,可以使肩部輕微外旋,主要解決肩關(guān)節(jié)長(zhǎng)期內(nèi)旋的問題;Bobath環(huán)主要保持肩部外展和外旋的姿勢(shì)[6]。目前,臨床使用的肩托和上肢支托板大部分將三角肩帶、單條單側(cè)吊帶與Rolyan肱骨袖帶和Bobath環(huán)組合起來設(shè)計(jì),既修正了肩關(guān)節(jié)的半脫位,又減輕了將肩關(guān)節(jié)限制在內(nèi)旋位、長(zhǎng)時(shí)間屈肘造成屈曲痙攣的弊端,保證肩部輔助器具更好地發(fā)揮綜合保護(hù)效能。張永紅等[7]設(shè)計(jì)的支撐型肩關(guān)節(jié)保護(hù)康復(fù)器及蔣莉等[8]設(shè)計(jì)的肩關(guān)節(jié)半脫位護(hù)肩帶等肩部輔助器具均采用三角肩帶、單條單側(cè)吊帶、Rolyan肱骨袖帶、Bobath環(huán)相互組合設(shè)計(jì),以達(dá)到功能最大化。肩部輔助器具包括近端及遠(yuǎn)端支持、上肢近端部分支持及全手臂支持3種類型,只支持上肢近端部分的肩部輔助器具對(duì)于減少垂直半脫位效果最差,全手臂支持效果最佳。目前,臨床應(yīng)用的肩部輔助器具多為全手臂支持模式。隨著工程科技和智能網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,上肢康復(fù)機(jī)器人的問世,通過與傳統(tǒng)肩部輔助器具技術(shù)交叉結(jié)合,設(shè)計(jì)更加智能、高效的人機(jī)交互康復(fù)工具,是一種新興的肩部輔助器具研究趨勢(shì)。有研究預(yù)測(cè),康復(fù)機(jī)器人在中國(guó)市場(chǎng)具有極大的發(fā)展空間[9],上肢康復(fù)機(jī)器人也逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化。此外,在休息狀態(tài)下,肩外旋時(shí)疼痛減輕,攣縮減少,故肩部輔助器具拆穿方便顯得尤為重要。目前,臨床應(yīng)用的肩部輔助器具仍存在不足。有研究顯示,佩戴肩部輔助器具疼痛改善效果不明顯[10],故絕大多數(shù)肩部輔助器具的主要作用是矯正關(guān)節(jié)半脫位,對(duì)疼痛的影響有限。

1.2 手部康復(fù)輔助器具

研究顯示,腦卒中病人發(fā)病6個(gè)月后,仍有約65%的病人存在上肢及手功能障礙,影響日常生活。手功能的恢復(fù)對(duì)于病人康復(fù)和日常生活至關(guān)重要[11]。腦卒中偏癱早期病人會(huì)出現(xiàn)腕部、指間關(guān)節(jié)疼痛以及腕部腫脹,隨著病情的發(fā)展,將影響正常的手部功能[12]。手功能的缺失將嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量,手部康復(fù)已成為腦卒中康復(fù)過程中非常重要的一環(huán)。手部康復(fù)設(shè)備包括分指板、氣動(dòng)手套、肘腕手矯形器及彈力輔助手矯正器等,康復(fù)治療方法包括康復(fù)機(jī)器人療法、非侵入性腦刺激療法、腦機(jī)接口療法、鏡像療法和虛擬現(xiàn)實(shí)療法。隨著腦科學(xué)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,新型手部康復(fù)輔助器具設(shè)計(jì)主要基于“中樞-外周-中樞”閉環(huán)干預(yù)系統(tǒng),將康復(fù)器械與虛擬技術(shù)結(jié)合,并在此基礎(chǔ)上引入生物反饋系統(tǒng),從傳統(tǒng)手部康復(fù)設(shè)備逐步創(chuàng)新為智能手部康復(fù)裝置。樊東等[13]的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)新型智能手部康復(fù)裝置的有效性。同時(shí),在該實(shí)驗(yàn)中,研究人員還聯(lián)合虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練,通過虛擬技術(shù)進(jìn)行情景互動(dòng)模擬,以沉浸式環(huán)境提高病人的積極性,使病人在單調(diào)的康復(fù)訓(xùn)練過程中得到樂趣,提高治療依從性[14]。訓(xùn)練過程中病人切實(shí)感受到上肢運(yùn)動(dòng)功能的變化,與對(duì)照組比較,觀察組病人的手部功能明顯改善,進(jìn)一步證實(shí)了康復(fù)器械與虛擬技術(shù)結(jié)合的實(shí)用性和廣大前景。此外,與傳統(tǒng)的剛性體外骨骼康復(fù)器械相比,軟體康復(fù)裝置對(duì)不同腦卒中病人手部的適配度更廣,允許手和手指在非驅(qū)動(dòng)方向上運(yùn)動(dòng),具有重量輕、便于攜帶、舒適度強(qiáng)、安全性高等優(yōu)勢(shì),解決了傳統(tǒng)康復(fù)器械存在的屈曲幅度不夠、伸展力度不夠、精準(zhǔn)化程度不高的問題[15],將傳統(tǒng)手部康復(fù)器具由簡(jiǎn)單被動(dòng)逐步發(fā)展為多功能模式。另外,為使手部康復(fù)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)更為完整、成本更低,在設(shè)備外觀上將傳統(tǒng)的外骨骼包裝手指改為非包裹手指的新型設(shè)計(jì),滿足了病人的多種要求。

2 下肢康復(fù)助行器

超過80%的腦卒中病人會(huì)出現(xiàn)輕癱,其中下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙占68.6%,主要表現(xiàn)為下肢平衡功能障礙、步行能力障礙以及關(guān)節(jié)活動(dòng)受限[16]。步行能力障礙常由肌力減弱、肌肉痙攣等因素引起,病人臨床表現(xiàn)為步態(tài)異常、平衡能力差等,嚴(yán)重影響其生活狀態(tài)。借助有效的助行器進(jìn)行步行康復(fù)訓(xùn)練,提高癱瘓肢體運(yùn)動(dòng)功能,有助于下肢功能康復(fù)。助行器的主要功能是輔助人體支撐體重、維持平衡和幫助行走[17]。目前,已投入使用的助行器,按操作力源分為無動(dòng)力式、動(dòng)力式和功能性電刺激(functional electrical stimulation,FES)助行器[18]。

2.1 無動(dòng)力式助行器

無動(dòng)力式助行器包括杖類助行器和助行架,憑借其操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)、攜帶方便、占據(jù)空間小等優(yōu)勢(shì)受到老年人的歡迎[19]。但該助行器主要靠病人殘存體能和重力勢(shì)能行走,產(chǎn)品存在步態(tài)嚴(yán)重失真,體能消耗大的缺點(diǎn),雖然簡(jiǎn)單、便捷,但也有潛在的失衡風(fēng)險(xiǎn)及功能操作、體驗(yàn)方面的不足等問題,可能引起二次傷害。因此,研究人員通過將無動(dòng)力式助行器與穿戴式外骨骼相結(jié)合,借助彈簧(如氣彈簧、渦卷彈簧、流體彈簧等)對(duì)其既保持無源助行,減輕負(fù)重和肌肉受力,在調(diào)節(jié)高度、降低成本等方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

2.2 動(dòng)力式助行器

動(dòng)力式助行器包括部分穿戴式助行器、電動(dòng)輪椅和目前還處于研發(fā)階段的人體外骨骼系統(tǒng)等。普通電動(dòng)輪椅功能是動(dòng)力式助行器的基礎(chǔ)功能[20]?，F(xiàn)有的穿戴式助行器在基礎(chǔ)功能之上主要從駕駛模式、訓(xùn)練模式、控制策略和步態(tài)知覺等方面進(jìn)行探索,創(chuàng)造更多新型動(dòng)力式助行器。隨著材料技術(shù)、人工智能技術(shù)、能源技術(shù)的不斷發(fā)展,研究方向傾向于設(shè)計(jì)人和機(jī)械能夠高度交叉融合的助行器[21]。外骨骼作為一種將人體與動(dòng)力裝置結(jié)合為一體的康復(fù)設(shè)備[22],主要作用是提供助力減重行走,現(xiàn)有的外骨骼助行器主要是與穿戴式助行器、電動(dòng)輪椅結(jié)合起來設(shè)計(jì)的,以其功能齊全且便捷智能的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)中受到消費(fèi)者的青睞。隨著人工智能等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智能配重調(diào)節(jié)負(fù)重、感應(yīng)式監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、伸縮式設(shè)計(jì)適應(yīng)病人身高、膝關(guān)節(jié)保護(hù)裝置、防跌倒裝置、減震緩沖系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)、坐立變換機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、把手支撐系統(tǒng)也不斷創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用于動(dòng)力式助行器設(shè)計(jì)中,使助行器不斷升級(jí)。此外,對(duì)綏化學(xué)院針對(duì)行走障礙人士用的助行器的專利設(shè)計(jì)中提到的病人無法拿出手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備的問題[23],在廣州市第一人民醫(yī)院發(fā)明的康復(fù)助行器中提到的邊輸液邊使用的問題[24]以及張思怡等[25]設(shè)計(jì)的助行器中提到的解決排泄問題等也進(jìn)行了針對(duì)性的研究,滿足了病人的多樣性需求,為病人提供更大的幫助,促進(jìn)病人生活質(zhì)量的提高。

2.3 FES助行器

FES助行器根據(jù)功能及使用方法的不同分為矯正儀、完全植入系統(tǒng)以及復(fù)合矯形系統(tǒng)等多種類型。在Niu等[26]對(duì)利用肌肉協(xié)同作用指導(dǎo)FES模式的研究中,測(cè)試了FES對(duì)改善運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的瞬時(shí)效應(yīng)和短期干預(yù)效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估量表(Fugl-Meyer Assessment Scale,FMAS)評(píng)分和運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方面都有所改善,病人的肌肉協(xié)同作用也傾向于向正常受試者的肌肉協(xié)同作用發(fā)展,證明使用基于協(xié)同的FES對(duì)腦卒中后肢體康復(fù)的益處。FES步行器是利用FES實(shí)現(xiàn)支撐相穩(wěn)定的步行器,屬于自身動(dòng)力式步行,但FES助行器一般結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,存在腿部矯正力分布情況不合理、重力線糾正不到位的弊端,且通常為整腿式的輔助,無法對(duì)下肢關(guān)節(jié)的姿態(tài)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。為解決上述問題,針對(duì)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的矯正儀不斷涌現(xiàn),解決了關(guān)節(jié)屈伸受限的問題[27-28],選擇合適的刺激脈寬,能夠在需要刺激的時(shí)候進(jìn)行治療,通過有效電刺激緩解肌肉痙攣,對(duì)下肢關(guān)節(jié)的姿態(tài)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。完全植入系統(tǒng)通過運(yùn)用腦機(jī)接口技術(shù),腦機(jī)接口引導(dǎo)的機(jī)器人輔助訓(xùn)練策略越來越多地用于腦卒中康復(fù)[29],該方法具有高度的實(shí)驗(yàn)性,危險(xiǎn)系數(shù)較大,有利于推動(dòng)人機(jī)交互等技術(shù)的發(fā)展,在殘障人康復(fù)問題上具有重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景。

3 小結(jié)與展望

康復(fù)器具的研發(fā)應(yīng)注重整體觀念,實(shí)現(xiàn)“上下肢一體化”整體康復(fù)。柳忠等[30]的研究中,治療組病人在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上增加基于上下肢一體化的康復(fù)訓(xùn)練,治療4周后效果優(yōu)于對(duì)照組,證明上下肢一體化康復(fù)器具的研發(fā)與制作極具發(fā)明價(jià)值?，F(xiàn)有的一體化康復(fù)器具存在使用不便、功能單一的缺點(diǎn),有研究進(jìn)行智能上下肢康復(fù)器改進(jìn)[31-32]。未來的上下肢一體化康復(fù)器具將有更大的發(fā)展空間,有待更深入的研究。

腦卒中發(fā)病率、患病率、護(hù)理和結(jié)局等方面存在較大的差異性,與病人的自我管理和后期的康復(fù)訓(xùn)練密切相關(guān),其中康復(fù)器具的正確使用顯得尤為重要。目前,病人的康復(fù)訓(xùn)練主要在康復(fù)師指導(dǎo)下完成,但由于專業(yè)的醫(yī)療康復(fù)師嚴(yán)重短缺,病人的康復(fù)和功能訓(xùn)練不能得到滿足和保障。因此,針對(duì)目前康復(fù)師供應(yīng)與病人需求不對(duì)等的情況,鼓勵(lì)病人根據(jù)病情和康復(fù)需要,合理選擇和利用輔助訓(xùn)練器械,加強(qiáng)自我管理,不僅可以提高個(gè)人的生活質(zhì)量,也為家庭、醫(yī)院和社會(huì)減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。但目前的康復(fù)器械非常有限,本研究?jī)H對(duì)部分上下肢康復(fù)訓(xùn)練器械進(jìn)行概述,尚不能滿足目前腦卒中病人需求,更加簡(jiǎn)易化、便捷化、網(wǎng)絡(luò)化的先進(jìn)訓(xùn)練設(shè)備有待繼續(xù)研發(fā),高科技輔助器具的問世,將為腦卒中病人進(jìn)行更準(zhǔn)確、定量和有效的訓(xùn)練提供巨大的幫助,也為病人的自我管理提供更多、更好的服務(wù)和便利。