下肢康复机器人训练对脑卒中患者运动及平衡功能的影响

吴志远，李坤彬*，娄书伟，姚先丽，孙平鸽，李小杏

1 郑州大学附属郑州中心医院，河南 郑州450006；

2 郑州澍青医学高等专科学校，河南 郑州450064

脑卒中（cerebral stroke，CS）引起的肢体运动功能、神经功能障碍等后遗症，严重损害患者自理能力，降低日常生活质量［1-2］。据统计，脑卒中病死率达10%～30%，致残率则高达60%～70%，我国每年新发CS 约200 万人，而目前总存活数达600～700 万人，其中有下肢功能障碍的患者约占总存活数的80%［3-4］。 临床常通过各种形式的康复训练，促进下肢运动功能恢复［5］。其中，步行训练是促进下肢运动功能恢复的重要康复方法之一，但由于训练时步幅、步行速度掌握难度较高，患肢体感较差，缺乏稳定感，需进行人工辅助，这会耗费辅助人员大量体力，且较难纠正患者步幅系统。 近年来，机器人康复系统在下肢功能康复中的应用逐渐增多，然而与传统人工辅助步行训练对比，下肢康复机器人的安全性、有效性上尚无统一定论［6-7］。本研究基于常规康复治疗对CS 患者实施下肢机器人康复训练，观察其对CS 患者运动及平衡功能的影响，现报告如下。

1 临床资料

1.1 病例选择标准

1.1.1 诊断标准 符合《各类脑血管疾病诊断要点》中CS 诊断标准［8］。

1.1.2 纳入标准 ①符合上述诊断标准，并经头颅CT 或MRI 检查确诊；②首次发病；③年龄：30～70 岁；④病程：14～90 d；⑤单侧肢体瘫痪；⑥神志清、生命体征平稳，无听力、理解障碍；⑦无严重的感染、心脏病及其他神经系统疾病；⑧患者及家属自愿签署知情同意书。

1.1.3 排除标准 ①合并有严重的急慢性心瓣膜病、心肌病及其他器质性心脏病；②合并其他影响下肢功能的疾病，如骨关节病、骨折等；③合并有严重的感染、呼吸衰竭、肾衰竭或癌症等其他器官的器质性病变；④伴有精神、听力、言语、认知等功能障碍；⑤因颅脑创伤及其他神经系统疾病造成的偏瘫；⑥精神病。

1.1.4 中止和脱落标准 ①治疗依从性不强，治疗有效性、安全性受影响；②治疗过程中，病情加重或新发其他疾病不适合继续观察；③因转院等个人原因无法完成全程观察。

1.2 一般资料

选取于2017 年1 月—2018 年7 月在郑州大学附属郑州中心医院康复医学部住院的CS 患者123例。 按入院先后顺序采用信封随机分配法分为对照组和观察组，每组分别60 例、63 例。 其中，观察组1例因康复依从性差、2 例因个人原因无法继续观察而脱落，最终纳入60 例。2 组性别、年龄、病程、疾病类型、患侧等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。 见表1。 本研究严格遵守《世界医学会赫尔辛基宣言》关于临床试验的伦理相关要求，并经过郑州市中心医院伦理委员会审批通过。

表1 2 组一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups （±s）

表1 2 组一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups （±s）

组别对照组观察组n 60 60疾病类型男女32 35性别 患侧左侧18 13 28 25年龄／岁53.28±10.91 52.64±10.76病程／d 21.33±5.94 20.85±5.71脑出血17 14脑梗死43 46右侧42 47

2 方 法

2.1 治疗方法

2 组均予以基础的脑血管病二级预防药物治疗，如抗血小板聚集、调脂稳定斑块、稳定血压及血糖等。

2.1.1 对照组 只进行常规康复训练，包括运动疗法、作业疗法、物理因子疗法、针灸等，以神经发育疗法（Bobath 技术）、本体感觉神经肌肉促进（proprioceptive neuromuscular facilitation，PNF）技术、多感觉刺激疗法（Rood 技术）、脑损伤后运动功能障碍疗法（Brunnstrom 技术）等神经促通康复治疗为主。此外，进行被动活动关节训练、踝背屈功能训练、平衡训练、步态训练和躯干肌、髋关节、膝关节控制训练等，30 min／次，1 次／d，每周训练5 次，共持续8 周。

2.1.2 观察组 在对照组基础上使用下肢康复机器人（广州一康医疗设备实业有限公司）辅助康复训练。 操作流程：（1）测量受试者双侧腿长，根据腿长调节外骨骼架固定装置及绑带尺寸，将外骨骼架与受试者下肢固定，打开启动开关，同时告知患者放松下肢，随外骨骼架运动摆动下肢，预热并熟悉1 min；（2）进入操作界面，根据患者身体状况选择站立角度、踏步模式、左／右腿活动范围，设置步频为20～30 步／min。 治疗频率为30 min／次，1 次／d，每周5天，共持续8 周。

2.2 观察指标

2.2.1 步速、步频及左右步幅差测量 采用步态分析系统（江苏德长医疗科技有限公司）测量2 组治疗前后的步速、步频及左右步幅差。

2.2.2 平衡功能评定 采用Berg 平衡量表（Berg balance scale，BBS）［9］评估患者的平衡能力。 该量表评分项目共14 项，每项评分0～4 分，总分56 分。0 分：无法完成动作；4 分：正常完成动作。 评分越高，平衡能力越强。

2.2.3 下肢运动功能评定 采用简式Fugl-Meyer功能量表（Fugl-Meyer motor assessment，FMA）［10］评估患者下肢运动功能。该量表总分34 分，评分越高，运动功能越健全。

2.2.4 神经功能缺损程度评定 采用美国国立卫生研究院卒中量表（National institute of health stroke scale，NIHSS）［11］评估患者神经功能缺损程度。 评分越低，神经功能缺损越轻。

于治疗前、治疗4 周、8 周后分别对2 组进行BBS、FMA、NIHSS 评分，于治疗8 周后测量2 组步速、步频及左右步幅差。

2.3 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计软件进行数据分析，计数资料采用χ2检验；计量资料符合正态分布以（±s）表示，组内比较采用重复测量方差分析，组间比较采用两独立样本t检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

3 结 果

3.1 2 组治疗前后步速、步频、左右步幅差比较

见表2。

表2 2 组步速、步频、左右步幅差比较（±s）Table 2 Comparison of step speed，step frequency，left and right step amplitude difference between two groups （±s）

表2 2 组步速、步频、左右步幅差比较（±s）Table 2 Comparison of step speed，step frequency，left and right step amplitude difference between two groups （±s）

注：与治疗前比较，1） P＜0.05；与对照组比较，2） P＜0.05。Note: Compared with before treatment, 1) P＜0.05; Compared with the control group, 2) P＜0.05.

组别对照组观察组n 60 60步频／（步／min）治疗前6.03±1.32 5.79±1.47步速／（m／min） 左右步幅差／cm治疗前8.02±2.14 8.65±2.38治疗后12.30±4.311）16.17±5.481）2）治疗前18.15±3.78 17.62±3.69治疗后24.79±4.811）29.43±5.661）2）治疗后5.67±1.541）4.41±1.291）2）

3.2 2 组BBS、FMA、NIHSS 评分比较

见表3。

表3 2 组治疗前后BBS、FMA、NIHSS 评分比较（±s）Table 3 Comparison of BBS, FMA and NIHSS scores before and after treatment between two groups （±s）

表3 2 组治疗前后BBS、FMA、NIHSS 评分比较（±s）Table 3 Comparison of BBS, FMA and NIHSS scores before and after treatment between two groups （±s）

注：与治疗前比较，1） P＜0.05；与对照组同一时间点比较，2） P＜0.05；与治疗4 周后比较，3） P＜0.05。Note: Compared with before treatment, 1) P＜0.05; Compared with the control group at the same time, 2) P＜0.05; Compared with after treatment for four weeks, 3) P＜0.05.

BBS 评分12.15±5.46 24.16±3.911）43.51±2.691）3）11.42±5.33 26.79±3.741）2）47.63±2.181）2）3）组别n对照组60观察组60时间治疗前治疗4 周后治疗8 周后治疗前治疗4 周后治疗8 周后FMA 评分15.83±6.92 19.07±6.711）23.49±6.111）3）15.16±7.08 22.46±6.541）2）26.73±5.841）2）3）NIHSS 评分13.48±4.53 10.82±3.801）8.93±2.941）3）12.87±4.46 9.36±3.611）2）6.49±2.381）2）3）

4 讨 论

4.1 下肢康复机器人训练可有效改善脑卒中患者下肢运动功能

脑卒中后下肢运动功能障碍患者常主动屈髋、屈膝、踝背屈等能力受限，步态、平衡能力异常，行走、转移、上下楼梯等能力受到严重影响。 其主要原因在于上运动神经元损伤，使被抑制的运动反射释放，导致运动模式异常。 而步行训练使患者因重复性模拟地面自然行走并获得正确的本体感觉及外部感觉反馈［12－13］，有助于促进步行功能的恢复，是下肢功能障碍的重要康复方法之一。 但这种训练模式需要人工辅助，它会大量消耗辅助人员体力，且随着训练时间延长，训练效果逐渐降低，难以满足高强度、重复性训练要求［14－15］。

下肢康复机器人辅助训练系统在临床康复中的作用突出，受到广泛关注。 有研究发现下肢康复机器人结合常规康复治疗脑卒中偏瘫患者，可增强患者下肢肌力，减轻运动功能障碍［16-17］。本研究采用下肢康复机器人的步态训练与评估系统，通过计算机模拟正常人步态，协助脑卒中患者进行康复训练。研究结果显示：与治疗前比较，2 组治疗8 周后的步速、步频明显增加，左右步幅差明显减少，观察组治疗8 周后步速和步频明显高于对照组、左右步幅差明显低于对照组；2 组治疗4、8 周后的BBS 评分、FMA 评分明显增加，NIHSS 评分明显降低，观察组治疗后同一时间点BBS 评分、FMA 评分明显高于对照组，NIHSS 评分明显低于对照组。 这提示下肢康复机器人训练能通过锻炼脑卒中患者下肢肌肉，促进神经系统恢复，提高平衡功能，改善其步行能力。 本研究所使用的下肢康复机器人可根据所选模式自主设定踝关节扭力、下肢关节屈伸角度、治疗时间、角速度、保持时间等参数，合理设定有针对性的治疗方案［18-19］。此外，还可根据患者训练状态调节踝关节扭力、关节活动度、关节偏移范围等，使运动训练符合患者生理需要，增强下肢伸肌协同运动，纠正异常运动模式所致足内翻、下垂等。 下肢康复机器人可带动患者偏瘫肢体进行重复性运动，反复刺激运动神经，重建运动神经系统，促进下肢运动功能恢复。 其原因可能如下：（1）下肢康复机器人训练可增强腘绳肌、股四头肌肌力，提高关节稳定性；（2）下肢康复机器人训练可使患者身体重心处于中线附近，优化身体对线对位，保持躯干运动稳定；（3）下肢康复机器人训练可刺激下肢肌肉、肌腱、关节的本体感受器，恢复本体感觉，使患者持续学习步行，改善步行能力。

4.2 下肢康复机器人训练可有效改善脑卒中患者平衡功能

有研究指出脑卒中患者可能出现感觉或运动传导通路障碍，造成肌力、肌张力异常，损害运动控制功能，影响机体平衡能力［20-21］。大脑可塑性是运动再学习的理论基础。 通过特定、重复的训练活动可使皮质中枢接受反复刺激，学习并存储正确的运动模式，从而重建脑功能。 康复训练能够为神经元再生重塑创造良好的环境［22-23］。 下肢康复机器人训练在增加训练密度，保持康复训练的稳定性、科学性方面有着天然的优势。 通过正确的步行模式及感觉输入，促使皮质中枢形成正确的运动记忆，从而促进中枢神经功能重建［24-25］。此外，下肢康复机器人训练还可强化肌肉组织蠕变、肌梭传入率，缓解痉挛。脑功能的重建又可促进肢体运动功能恢复，增强步行能力，二者形成一个良性循环，加快脑功能及肢体运动功能恢复［26－27］。研究结果提示，基于常规康复的下肢机器人康复训练应用于CS 患者，可减轻患者神经功能缺损。 这与刘宣等［28］研究发现：多体位智能化下肢康复机器人训练可改善脑卒中偏瘫患者大脑前动脉、大脑中动脉平均血流速度，降低下肢痉挛程度，减轻患者神经功能缺损的结果一致。

5 小 结

在常规康复基础上，应用下肢康复机器人对CS后肢体功能障碍患者进行康复训练，可减轻患者神经功能缺损，促进患者平衡能力、下肢运动功能恢复，改善患者步行能力。