康复机器手辅助下任务导向训练对脑卒中手功能的效果

付桢，姜荣荣，潘翠环，陈艳，叶正茂，胡楠，罗丽娟，肖长林，刘远文

康复机器手辅助下任务导向训练对脑卒中手功能的效果

付桢1，姜荣荣1，潘翠环2，陈艳2，叶正茂2，胡楠2，罗丽娟2，肖长林1，刘远文1

目的探究康复机器手辅助任务导向训练对脑卒中患者手部抓握功能的康复效果。方法2015年6月至2016年9月住院脑卒中患者35例，随机分为对照组(n=17)和试验组(n=18)。两组接受相同的常规康复训练，试验组采用康复机器手辅助患手进行实物抓握训练，对照组在治疗师的辅助下进行实物抓握训练，共2周。训练前后测量手指关节主动活动度(AROM)，采用Fugl-Meyer评定量表(FMA)手指功能部分和改良Barthel指数(MBI)与手功能相关的活动进行评估。结果对照组脱落3例，试验组脱落2例。治疗后，试验组患手五指伸展AROM和及屈曲AROM和，拇示中三指伸展AROM和及总AROM，各手指总AROM均较治疗前增加(t>2.937,P<0.05)；对照组五指伸展AROM和及屈曲AROM和，拇示中三指伸展AROM和、屈曲AROM和及总AROM和，拇指、示指、小指AROM较治疗前改善(t>2.528,P<0.05)；试验组拇示中三指伸展AROM和及总AROM和，拇指、示指总AROM大于对照组(t>2.535,P<0.05)。治疗后，试验组共同屈曲、共同伸展、拇示对捏、柱状抓握、球状抓握和FMA总分较治疗前改善(Z>2.000,P<0.05)；对照组共同伸展、拇示对捏和总分较治疗前改善(Z>2.000,P<0.05)；两组间各项分及总分均无显著性差异(P>0.05)。治疗后，试验组进食、穿衣、如厕、洗澡、修饰及总分较治疗前增高(Z>2.041,P<0.05)；对照组治疗后总分较治疗前增高(Z=-2.527,P<0.05)；两组各项分和总分均无显著性差异(P>0.05)。结论基于任务导向的康复机器手辅助训练可有效促进脑卒中早期患者患手手指主动关节活动度和抓握功能恢复。

脑卒中；手功能；康复机器手；辅助任务导向；康复

[本文著录格式]付桢，姜荣荣，潘翠环，等.康复机器手辅助下任务导向训练对脑卒中早期手功能的效果[J].中国康复理论与实践,2017,23(3):338-344.

CITED AS:Fu Z,Jiang RR,Pan CH,et al.Effects of robot-assisted task-oriented training on hand function after stroke[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(3):338-344.

脑卒中是目前导致肢体功能永久性缺失的首要疾病，也是导致手功能障碍的重要原因[1-2]；超过一半的患者面临手功能障碍问题，主要表现为肌力下降，肌张力异常增高，关节活动范围下降、肿胀、疼痛等，严重影响手的抓握功能[3]。脑卒中后的手功能恢复极其缓慢，且效果不佳，给患者的心理、生活等方面带来巨大影响，也增加了家庭和社会负担[4-5]。由于手功能的特殊性和复杂的神经生理机制，导致手功能康复缺乏系统性[6-7]。目前针对手功能康复的干预方法有经颅磁刺激、肌电生物反馈、虚拟现实技术、功能性电刺激、运动想象等，均取得一定效果，但功能恢复往往停留在腕手部位[8-9]；提高脑卒中患者手功能，进而改善生活质量，帮助其回归社会，是康复所面临的重大挑战[10]。

近年来，康复机器人逐渐成为脑卒中康复的重要手段，但相关研究多局限于下肢和上肢粗大关节，针对手部的康复机器人多数处于研发阶段，临床疗效和康复机制还在探索中[11-16]。本研究采用康复机器手辅助脑卒中患者进行手部抓握类任务导向训练，探讨该方法在脑卒中恢复早期对手功能康复的效果。

1 资料与方法

1.1一般资料

2015年6 月至2016年9月在广州医科大学附属第二医院康复科住院的脑卒中患者，符合中国缺血性和出血性脑卒中诊治指南2014版脑梗死或脑出血诊断标准[17-18]。选取符合试验标准的患者35例。

纳入标准：①年龄45~75岁；②首次发病，病程1~6个月，CT或MRI证实病灶位于一侧大脑半球；③BrunnstromⅡ~Ⅳ期，改良Ashworth量表(modified Ashworth Scale,MAS)评分≤Ⅱ级，坐位平衡2级；④无明显疼痛、手部感觉障碍，病情稳定，可耐受康复治疗；⑤无严重抑郁和焦虑，认知功能正常，可理解并执行治疗指令；⑥家庭支持度好，依从性好，愿意配合完成试验，并签署知情同意书。

排除标准：①脑卒中发生之前已有腕手功能异常，如关节畸形、手指残缺等；②并发严重心肺疾病、传染类疾病等不适合康复治疗。

脱落标准：①试验过程中再次发生脑卒中，或出现其他病情，如严重疼痛、深静脉血栓、肩手综合征等，无法继续按照试验方案进行；②应用对肌张力有影响的药物，如肉毒素；③患者主动提出终止试验。

患者按就诊顺序与随机数配对，随机数为奇数者分入试验组，偶数者分入对照组。所有患者均由同一名治疗师进行评估，另外一名治疗师进行康复训练。

试验组入组18例，完成16例，脱落2例；对照组入组17例，完成14例，脱落3例。两组患者在性别、年龄、病程、脑卒中类型、患侧、Brunnstrom分期和MAS评分方面均无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 两组患者一般资料比较(n)

1.2方法

所有患者均接受脑卒中二级预防药物治疗，包括抗血小板聚集或抗凝治疗，稳定斑块，控制血压、血糖等药物治疗。

常规康复训练包括腕手关节被动活动、腕手关节松动、屈腕屈指肌群牵伸、伸腕伸指肌群肌力训练；每次30 min，每天1次，每周5 d，共2周。

常规训练后行辅助任务导向性训练。每次40 min，每天1次，每周5 d，共2周。

1.2.1试验组

试验组采用康复机器手(Gloreha2)辅助下手部抓握训练。

康复机器手由尼龙手套和电脑软件系统组成；尼龙手套背面有五根金属导线连接各手指套的末端；腕带固定于腕关节和前臂近端，通过魔术贴与手套相连；电脑软件通过调节连接于金属导线的马达，辅助患手屈伸掌指关节和近、远指间关节；活动支架固定于桌缘，训练时支撑患手前臂，以保持患手悬空。

治疗师解释治疗过程，并为患者穿戴治疗设备。起始位为五指伸展，腕关节背伸20°~30°。根据患者手指主动关节活动度，所要抓握的物品大小、重量、摩擦力等因素进行手指关节活动度参数设置，以保证顺利完成任务。治疗师演示抓握训练时的手部动作，嘱患者充分放松患手，并指导患者完成前三次抓握训练。治疗师根据患者在抓握物品时的表现进行如下调整[19]：①调整训练参数，设定合适的关节屈曲角度；②调整抓握物品的大小、重量、摩擦力等；③依据患者上肢功能状况，选择合适的上肢活动支架支撑力量，减少重力对上肢肌肉耐力和控制的影响。

1.2.2对照组

对照组在治疗师辅助下进行手部抓握训练。

治疗开始前由治疗师演示拇示中三指捏和柱状抓握动作，并联系日常生活中该动作应用分解动作，逐一向患者解释动作要领，然后辅助患者进行患手训练，同时要求患者用健侧手模仿该动作，确保患者理解。训练内容根据患者功能状态进行相应调整[19]：①手指伸展不充分的患者，治疗师在其抓握物品前帮助打开屈曲手指，以利于抓握；或治疗师协助其屈指动作，完成抓握；②手指屈曲角度不能满足抓握需求的，治疗师应调整物品的大小、重量、摩擦力等；③上肢功能不佳的患者可以增加上肢减重装置，如悬吊，以减少重力对上肢肌肉力量、动作控制的影响，尽可能保证手部抓握训练的进行。

1.3评估方法

患者在首次治疗前和治疗结束后第2天进行评估。

1.3.1手指关节主动活动度(active range of motion, AROM)[20]

患者坐位，肩关节0°，肘关节屈曲90°，前臂中立位，手处于功能位，用量角器测量患手最大指间关节和掌指关节的主动伸展位和屈曲位角度。五指伸展位角度之和为手指14个关节伸展位角度之和；五指屈曲位角度之和为手指14个关节屈曲位角度之和；五指总关节活动度为伸展位角度和与屈曲位角度和之差；各手指的总关节活动度为各手指关节伸展位角度和与屈曲位角度和之差。AROM越大，功能越好。

记录以下指标：A.五指主动伸展位角度总和；B.五指主动屈曲位角度总和；C.五指总关节活动度之和；D.拇示中三指主动伸展位角度和；E.拇示中三指主动屈曲位角度和；F.拇示中三指总关节活动度之和；G.拇指总主动关节活动度；H.示指总主动关节活动度；I.中指总主动关节活动度；J.无名指总主动关节活动度；K.小指总主动关节活动度。

1.3.2Fugl-Meyer评定量表(Fugl-Meyer Assessment, FMA)手指部分[21]

选择FMA中共同屈曲、共同伸展、钩状抓握、拇指内收、拇示对捏、柱状抓握和球状抓握7项针对手指功能的项目，总分14分。分值越高，功能越好。入选患者BrunnstromⅡ~Ⅳ期，共同屈曲最低1分。

1.3.3改良Barthel指数(modified Barthel Index,MBI)[22]

选择MBI进食、穿衣、如厕、洗澡和修饰5项与手部功能密切相关的活动，总分40分。分值越高，患者功能表现越好。

1.4统计学分析

采用SPSS 22.0统计软件对数据进行统计学处理。定量资料采用t检验或秩和检验，定性资料采用χ2检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1AROM

治疗前两组各AROM指标均无显著性差异(P> 0.05)；治疗后，试验组D、F、G、H高于对照组(P< 0.05)。见表2。组内比较，试验组治疗后除E以外各项指标均较治疗前改善(P<0.05)；对照组治疗后除I、J以外各项指标均较治疗前改善(P<0.05)。见表3。

2.2FMA

两组间治疗前后FMA各项均无显著性差异(P> 0.05)。见表4。试验组治疗后除钩状抓握和拇指内收外，各项分与总分均较治疗前改善(P<0.05)；对照组共同伸展、拇示对捏和总分改善(P<0.05)。见表5。

2.3MBI

两组间治疗前后MBI相关项及总分均无显著性差异(P>0.05)。见表6。试验组治疗后各项和总分与治疗前相比均改善(P<0.05)；对照组治疗后总分改善(P< 0.05)，但各亚项治疗前后无显著性差异(P>0.05)。见表7。

表2 两组患者治疗前后AROM组间比较(°)

表3 两组患者治疗前后AROM组内比较(°)

表4 两组患者治疗前后FMA手指功能评分组间比较

表5 两组患者治疗前后FMA手指功能评分组内比较

表6 两组患者治疗前后MBI手功能相关项目评分组间比较

表7 两组患者治疗前后MBI手功能相关项目评分组内比较

3 讨论

本研究显示，康复机器手辅助任务导向训练对脑卒中患者手功能康复有良好效果。从AROM来看，治疗后试验组拇示中三指及拇指、示指AROM改善优于对照组；治疗前后比较，试验组五个手指AROM均增加，而对照组治疗后中指、环指AROM改善不明显，可能因为治疗师训练时以患手抓起物品为标准，训练拇指和示指为主，中指、环指屈曲角度不足，从而使功能改善不明显。

有研究表明[23]，手指主动伸展和屈曲角度与手的抓握功能密切相关，治疗后两组五指伸展和屈曲角度改善，提示两种治疗方法均可以改善脑卒中患者手功能，同时FMA柱状、球状抓握功能改善，支持该结论。由于脑卒中后手功能恢复较慢[8]，FMA改善程度在两组间无显著性差异，但从改善亚项数目和功能性动作方面来看，试验组的效果优于对照组。柱状抓握和球状抓握功能在日常生活中使用频率较高，是反映手功能改善的重要指标[24]。治疗后试验组FMA上述功能改善，且相对应的手指AROM提高，而这些指标在对照组中无差异，说明康复机器手辅助下的功能训练，效果优于治疗师辅助下的训练[25-26]。拇指内收亚项在两组中均未改善，可能因为本组训练内容主要是手指的屈伸，未对拇指进行内收与外展动作训练。

手功能障碍对患者的自我照顾、工作与休闲等日常生活活动产生重大影响[5,26]。本研究选取MBI中进食、穿衣、洗澡、如厕和修饰5个与手功能密切相关的生活活动进行活动水平评估。治疗前后两组总分均改善，但试验组各亚项均有改善，而对照组各亚项改善均达不到显著性水平。可能是康复机器手辅助下对患手进行个体化训练，引导患者进行训练动作的观察与学习[27]，使患者正确认识训练的必要性，提高其训练积极性和自信心；保持和加强训练动作的想象与运用[28]，增加了健手的使用，从而使日常生活活动能力改善。有研究表明[29]，有意识的主动训练可以促进大脑功能重组，还可以激活潜在支配通路，利于神经网络重建，使大脑皮质区联系更加灵活，肢体控制更加协调，功能得到最大恢复。

脑卒中发病后1~6个月是肢体功能改善最为明显的阶段，康复机器手辅助训练弥补了脑卒中恢复早期患手抓握能力的不足，将任务导向训练时间提前，使训练变成现实环境中的功能活动，减少了能力改善到生活技能的转化过程，缩短了恢复进程[24-25,30]；康复机器手装置轻便，操作简单，可同时对患手的掌指和近、远指间关节进行屈伸动作训练，也可针对某几个手指进行功能性抓握训练，方便治疗师设计个体化的手部训练任务[26,31]；另外康复机器手具有仿生特性，可以带动患手进行重复、高强度、正常的功能性运动模式，产生正确的本体感觉信号，促进大脑功能重组，减少代偿动作和异常肌张力的不良影响[32-34]。

手指AROM可以敏感反映手指活动的改变，将拇示中三指的改善情况与FMA评估亚项进行对应，两者结果一致；MBI结果提示两组患者日常生活活动能力改善，说明康复机器手辅助下的个体化治疗方案可以激发患者积极参与治疗，增加健手的使用率和使用技巧，从而改善日常生活活动能力。

本研究由于治疗时间短，功能改善有限。接下来需延长治疗时间，更加全面地了解该方法在脑卒中恢复早期手功能康复中的作用。

综上所述，康复机器手辅助下的手任务导向训练可以改善脑卒中恢复期患者的手功能，疗效优于治疗师辅助下的手部训练。但仍需进一步延长治疗时间，探究该方法在手功能恢复中的趋势与机制，为此类治疗的开展提供参考。

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Effects of Robot-assisted Task-oriented Training on Hand Function after Stroke

FU Zhen1,JIANG Rong-rong1,PAN Cui-huan2,CHEN Yan2,YE Zheng-mao2,HU Nan2,LUO Li-juan2,XIAO Chang-lin1,LIU Yuan-wen1
1.Guangzhou Medical University,Guangzhou,Guangdong 511436,China;2.Department of Rehabilitation Medicine,the SecondAffiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou,Guangdong 510260,China

PAN Cui-huan.E-mail:pancuihuan@126.com

ObjectiveTo study the effects of the rehabilitation robot-assisted task-oriented training on the hand function in patients after stroke.MethodsFrom June,2015 to September,2016,35 inpatients suffering from stroke were randomly allocated to control group(n=17)and trial group(n=18).Based on the routine rehabilitation,the trial group accepted robot-assisted task-oriented training,while the control group accepted therapist-assisted task-oriented training,for two weeks.They were measured the active range of motion(AROM)of fingers, assessed with fingers motor of Fugl-MeyerAssessment(FMA)and modified Barthel Index(MBI)invovled with hands before and after training.ResultsThe inpatients dropped three in the control group,two in the trial group.AROM of extension and flexion of all the fingers,the AROM of extension and total of three fingers of thumb,index and middle,and the total AROM of each finger improved in the trial group after training(t>2.937,P<0.05),while the AROM of extension and flexion of all the fingers,AROM of extension,flexion and total of the fingers of thumb,index and middle,total AROM of the fingers of thumb,index and little improved in the control group after training(t>2.528, P<0.05);the AROM of extension and total of the fingers of thumb,index and middle,and the total AROM of fingers of thumb and index improved more in the trial group than in the control group(t>2.535,P<0.05).The scores of mass flexion,mass extension,opposition,cylinder grip,spherical grip and total score of FMA improved in the trial group after training(Z>2.000,P<0.05),while the scores of mass extension, opposition and the total score of FMA improved in the control group after training(Z>2.000,P<0.05).There was no significant difference between the two groups on the items and total scores after training(P>0.05).The scores of feeding,dressing,toilet transfers,bathing,grooming of MBI and the total score of them improved in the trial group after training(Z>2.041,P<0.05),while the total score of MBI improvedin the control group after training(Z=-2.527,P<0.05).There was no significant difference between the two groups in the items and total scores after training(P>0.05).ConclusionThe rehabilitation robot-assisted task-oriented training can improve AROM of hemiplegic fingers and grip function.

stroke;hand function;rehabilitation robot;assistant task-oriented training;rehabilitation

R743.3

A

1006-9771(2017)03-0338-07

2016-11-07

2016-12-28)

广东省研究生培养创新计划立项资助项目。

1.广州医科大学，广东广州市511436；2.广州医科大学附属第二医院康复医学科，广东广州市510260。作者简介：付桢(1990-)，男，汉族，河南洛阳市人，硕士研究生，主要研究方向：脑卒中后的手功能康复。通讯作者：潘翠环，女，教授，主任医师。E-mail:pancuihuan@ 126.com。

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.03.020