脑卒中下肢远程康复技术研究进展

王静静 ，马睿 ，屈云

1 四川大学华西医院康复医学中心，成都市，610041

2 四川大学华西临床医学院康复医学系，成都市，610041

3 康复医学四川省重点实验室，成都市，610041

4 华西医院康复医学大数据实验室，成都市，610041

0 引言

脑卒中具有高患病率、高发病率及高死亡率的特点，是许多国家成人慢性残疾的主要原因，不仅严重影响了患者的身心健康和生活质量，还给医疗保健系统和社会造成了巨大的经济负担[1]。约超过80%的脑卒中幸存者会出现轻瘫，其中下肢运动功能障碍约占68.6%，主要表现为下肢的平衡功能障碍、步行能力障碍以及关节活动的受限[2]，他们出院后需要继续进行康复训练[3]。目前针对下肢运动功能障碍的住院康复治疗主要有经皮神经电刺激、电子生物反馈、镜面疗法（Mirror Theraphy）、站立床训练、减重行走训练以及下肢智能反馈服务器、虚拟情景MOTOmed智能训练、外骨骼下肢训练机器人等[4-8]，对脑卒中患者下肢功能恢复有一定的效果。

但是基于目前中国康复医疗资源短缺及分布不均的现状，短期住院治疗并不能满足患者的康复需求。有临床实践指南指出脑卒中后幸存者应该在出院后继续进行门诊康复治疗，但仍然有大多数患者不能获得长期治疗。其根本原因是昂贵的治疗费用和交通限制，尤其是边远地区的患者和下肢功能障碍活动不便的患者[9]。实现远程康复治疗是解决以上问题的途径之一，国外多中心随机临床试验提出，脑卒中病人病情稳定后如果能在院外得到专业的康复服务，与在院内接受指导相比，功能恢复无差异，但是前者花费更少[10]。郑舟军等[11]对出院的脑卒中病人实施社区远程康复服务模式，发现能促进病人肢体功能康复，提高病人的日常生活能力，并且具有治疗方便、费用经济、患者依从性好的优点。一项循证医学研究显示远程康复与传统康复在提高患者运动和平衡能力方面疗效相似，在成本效益方面低于传统康复[12]。本文总结分析了目前不同远程康复技术在脑卒中患者下肢运动功能训练中的应用研究情况，并探讨了其优缺点及发展趋势，为更多的脑卒中患者下肢功能长期康复提供基础。

1 远程康复技术

远程康复通过通信技术创造有效和安全的康复环境，延伸患者的康复治疗，它能够有效提高边远地区和经济条件不好的患者的康复保健水平[13]。目前远程康复技术已经开始较多应用于脑卒中患者下肢运动障碍的训练中，主要通过评估下肢运动功能，监测和指导下肢的运动训练，来达到步态、平衡和姿势的控制，帮助患者重返家庭和社会。目前主要有基于网络的远程康复训练机器人、远程虚拟现实技术、基于虚拟现实的远程康复机器人系统以及家庭远程康复等。

1.1 基于网络的远程康复训练机器人

远程康复训练机器人是康复训练机器人与远程通讯技术的有机结合。下肢康复训练机器人是康复训练机器人中重要的一类，它可以模拟正常人的行走姿势及步行规律，并且承担一部分人体的重量，从而保证长期、稳定的运动输入，实现训练方案和康复评定的参数化。联合远程通讯技术可以实现医师远程指导、监督患者，使患者接受正确连续的重复训练，提高神经功能可塑性，恢复神经系统对行走功能的控制能力，达到恢复下肢运动功能的目的。

基于GSM（Global System for Mobile Communication）的远程外骨骼下肢康复机器人系统[14]集成了外骨骼下肢康复机器人终端、信息管理系统以及短信服务，该技术实现了远程的状态监控与信息管理，保证医务人员和系统维护人员的信息传递的时效性。该系统有望作为一个子系统，构建一个基于物联网技术的智慧康复系统。宋爱国等[15]设计的基于互联网的、一对多的力觉辅助远程康复医疗机器人系统，将力反馈遥操作机器人技术应用于康复医疗，解决了远程康复机器人系统没有力反馈，或者采用主从式结构，只能进行一对一康复训练的问题。近年，该团队又设计了一种基于情绪感知的机器人辅助主动康复任务控制方法，系统验证有效，有望用于远程康复机器人技术，实现远程训练时的人机交互，但是康复机器人技术复杂、外骨骼系统昂贵，而且患者在面对冷冰冰的机器进行枯燥乏味的康复训练时，很容易产生倦怠感。

1.2 基于虚拟现实的远程康复

虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）是一种基于传感器和软件模块的系统，模拟现实环境，通过听、视、触对患者进行刺激，实现实时互动[16]。基于VR的远程设备可以计算运动过程中采集的关节角度信息以获得运动学参数，并将其反馈给医生端。医生通过在线调控，使设备适应患者的训练情况。除此之外，医师还可以同时对多个患者进行远程指导训练，强化康复治疗的连续性，保证训练的强度，以便能够使治疗效果达到最大化[17]。一项随机对照试验表明：基于虚拟现实的远程控制程序在临床效果上与传统门诊康复并无显著差异，但是它可以促进与平衡治疗相关联的运动技能的重新获得，这与传统的治疗方案相辅，相比之下前者的主观满意度高，成本效益也优于传统门诊康复治疗[16]。

CIKAJLO等[18]使用远程虚拟现实技术支持的动态站立架对 6 例脑中风后平衡障碍的患者进行3周的平衡训练，训练后较训练前相比，患者在训练时间、与物体碰撞的次数、Berg 平衡量表和10 m步行测试上均具有显著的改善，间接增加患者的康复信心。次年，其团队[19]发现利用远程VR支持的平衡训练方法对于改善脑卒中患者的平衡功能与常规临床环境中治疗师辅助的平衡训练效果类似，它实现了医师对康复进程的远程跟进，减少了门诊病人数量，节省了医疗费用及医疗资源，使更多的病人得到治疗。杨硕等[15]将虚拟现实技术和远程康复机器人结合起来，使康复训练界面生动活泼，将运动疗法和心理治疗有机地结合在一起，建立人机交互康复训练环境，使患者更好地沉浸在虚拟场景，解决了传统康复训练的枯燥乏味的问题。 临床试验表明该系统具有有效性和可行性。但是目前专业的远程康复治疗师数量有限，远程VR技术对患者的认知能力要求较高。此外，远程康复需要较高端的设备，并且依赖于计算机网络技术的发展，性价比不高，很难实现普及。

1.3 基于家庭的远程康复

基于家庭的远程康复(Home-based Telerehabilitation)是指临床医生使用电信设备（例如：电话、可视电话、音频-视频会议）为家中的残疾人提供康复干预策略，评估和支持的一种远程康复方法[20]。CHEN等[21]设计的家庭远程康复系统患者端包括视频-音频系统，肌肉电生物反馈仪器和生理数据收集系统，治疗师端可以通过远程医疗会诊中心及控制系统来完成对于患者的指导，研究显示：该系统具有较好的评估、监测、指导、记录功能，能较好的反应患者的实际情况。除此之外，参与的患者及卫生专业人员将均有很高的满意度；也可减轻照顾者的负担。 DUNSKY等人[22]将运动想象疗法运用到家庭远程康复训练中去，对于改善卒中后偏瘫的步行能力有确切效果。HAN等[23]设计了一个基于家庭，以临床为基础的远程康复跟踪训练系统，该系统包括一个惯性传感器和踝足矫形器。运用该系统可以正确评估膝关节活动并跟踪膝关节康复情况。李迥等[24]利用互联网技术对出院患者及家属进行远程康复指导，包括康复知识普及、训练指导、心理沟通等，虽然对于患者运动功能的恢复疗效确切，但是疗效与专业康复治疗相比，仍存在一定差距。陈静等[25]发现远程指导患者进行运动疗法和神经肌肉电刺激训练对于患者运动功能和平衡能力的疗效与门诊相近。高修明等[26]同样将视频应用于家庭康复，对肢体功能作用显著。基于家庭的远程康复模式除了载体的多样化，内容也越来越丰富，越来越专业化，从健康教育到知识普及，从心理沟通到运动训练指导，从作业疗法到运动想象疗法等[27]。

2 远程康复技术的优势及存在的问题

远程康复技术为患者及其家属提供了康复治疗新途径，具有实时性、交互性和灵活性的优点，不仅减少了往返于医院和家里的奔波之苦，节省了经济支出，还能保持康复服务长期不中断，保证了良好的康复锻炼效果。另一方面，提高了康复医疗资源的覆盖能力，减少了对康复专业人才的依赖，将医师从繁重的、反复的训练任务中解放出来，使其更加专注于治疗方案的改进，和培养更多专业的人才。除此之外，节约了医疗资源和社会医疗成本，使资源得到最优化配置。在我国康复机构不足，康复治疗专业人员绝对不足的国情下，远程康复技术不失为一种经济、有效的康复模式。

但是使用并推广远程康复技术，依然存在较多问题：① 虽然有研究表明患者在接受远程康复技术时，体感性与满意度优于传统康复手段，但在康复治疗手段的选择上仍然偏好传统手段[28]；② 远程康复对网络覆盖和通讯服务仍有较高的要求，在网络覆盖广泛的城市地区适用性较好；③ 在远程设备的使用操作上，对患者及其家属都有较高的要求；④ 远程康复需要较高端的设备，其成本普遍较高，医保报销政策尚不明确[29]；⑤ 随着远程康复医疗的发展，不可避免地出现一系列法律问题，涉及工程技术、通讯、计算机、遥感技术、伦理等领域，如何利用法律手段规范远程医疗行为，制定远程医疗的指导原则及过失行为的处理方法，保障医务工作者的行医安全、保护患者的医疗隐私及就医安全，是立法亟待解决的问题[29]。

3 研究方向

许多脑卒中患者往往由于经济原因及自身条件限制，出院后不能继续康复治疗，导致废用综合征，出现关节挛缩、肌肉萎缩等一系列问题，在下肢表现为步态及姿势的异常、平衡功能的问题，严重影响日常生活能力。上述研究资料表明，下肢远程康复机器人、远程虚拟现实技术、基于虚拟现实的远程康复机器人等远程康复技术可以使病人获益。

但是远程康复技术仍存在不同程度的局限性，未来有很大的改进空间。从远程康复的软件设计来说，未来的研究应该更多地关注在线数据的采集和分析的创新、患者使用远程康复设备的情绪、体感性，以及使用者隐私的保护，更少关注开发定制任务控制器和治疗游戏[30]。从远程康复设备的功能来说，不再局限于单关节或下肢运动功能等单一功能训练的需求，更强调人的整体性和个性化，设计倾向于上下肢运动、情感、认知等多维度功能的恢复[31]。从使用者体感性来说，在未来的使用中应该考虑增加训练的趣味性，如加入奖励惩罚机制，加入虚拟现实技术，多纳入人性化设计；在网络需求方面，设计者应充分降低网络需求，可以考虑设计成多端口，在非网络环境下进行训练，只需在有网络时上传或下载训练结果；在对患者和家属操作方面，制作简单可视化的3D指导视频及音频，教会其使用相应的设备，并指导训练，是一种趋势；在成本及耗材方面，使用更轻便、更简单的耗材，降低成本，比如设计可穿戴的微型传感器进行功能的评定及训练、数据的采集和传输；在应用中，凸显人工智能的作用，降低大成本的人力消耗，响应国务院颁布的《新一代人工智能发展规划》，将类脑智能、混合智能、协同智能、群体智能为重点发展方向。因此，临床上急需一种脑卒中后下肢运动功能训练智能远程康复技术，除了保证患者出院后的康复治疗的持续性，又可以弥补目前远程康复技术的不足。本团队研究了一款基于手持移动APP、可穿戴运动传感器及蓝牙传输的远程康复系统，具有成本低、穿戴便利、操作简单、情景丰富等优势，而且临床验证对于脑卒中患者运动功能障碍的恢复有效，在未来的智能远程康复临床实践中具有较好的发展前景[32-33]。

综上所述，国内有较多的远程康复系统，但是其设计多处于技术验证阶段，相关临床试验数据仍然不足，有待高质量大样本随机对照试验来提供更多的证据支持。但是随着互联网远程技术、器械设计的发展，一种或者多种技术的交叉融合已经成为趋势，必将为脑卒中患者提供更多安全有效、用户体验感高、方便便携、个性化的康复选择。