下肢步态康复训练机器人的临床应用研究▲

张 冲 覃美相

(1 广西中医药大学第一附属医院，广西南宁市 530023；2 广西中医药大学第一临床医学院，广西南宁市 530001)

下肢步态康复机器人是针对下肢运动障碍的患者所研发的，以锻炼下肢肌肉，恢复神经系统，提升患者行走能力，或实现患者正常行走为目的的一种训练机器[1]。随着社会人口年龄结构的改变，老龄化社会现象越趋明显，而相应的老年人口的患病率(如脑血管意外、帕金森病、周围神经病变等)亦随之上升。调查[2-4]发现，脑血管疾病死亡率位居国内疾病死亡率的第一位，我国每年约有800万人患脑血管疾病，其中超过150万患者因此死亡，部分经抢救存活的患者约75%会伴有不同部位、不同程度的功能障碍，其中下肢功能障碍占比最高。此外，随着经济社会的发展，汽车、摩托车等交通工具的普及和使用，使得交通意外事件导致的伤残率不断上升[5-6]。由此带来的损害严重影响了患者的生存质量，并加重了家庭经济负担。为解决此类负性疾病和意外事件所导致的下肢功能障碍，临床康复治疗师指导的康复训练及机器人康复训练在近年得到迅速发展，而由于康复治疗师个人水平及体格、力量等客观条件的影响，治疗和训练或存在个体差异。下肢康复训练机器人因具有规范权衡，可以最大限度地消除个体差异，保证患者被动活动的质量，甚至能帮助患者在减轻肩荷的状况下模拟正确行走方式等作用而备受重视[7]。

1 Lokomat步行康复训练机器人

Lokomat步行康复训练机器人于1990年由国外多所大学联合研制，拥有主动和被动两种训练模式，可供不同的训练对象调整不同的训练模式。在下肢步行训练机器人的辅助下，患者的步行训练时间和质量可以得到明显的提高。Lokomat的主动控制策略[8-10]能调动患者主动训练的积极性，通过自主适应操控、力/位混合操控、阻抗协同控制等将患者的主动训练步态变得更加智能化[11]。同时，设备采用了生物实时反馈系统，有效保障患者在使用机器人训练中各项指标的及时反馈，提高了训练的安全性，大大提升了患者主动治疗的积极性。Lokomat康复训练机器人比传统康复疗法更持久和更有效地为患者提供运动训练，且Lokomat康复训练机器人能在训练过程中提供客观反馈，使得治疗师可以对治疗方案进行随时调整，有效提高了康复效果[12]。Nam等[13]研究发现Lokomat康复训练机器人能有效改善患者行走姿态，提高患者躯体及下肢的运动功能。Bonnyaud等[14]研究指出，Lokomat康复训练机器人能有效改善下肢功能障碍患者的膝关节运动功能及下肢肌力、步态等。王辉等[15]将58例不完全性脊髓损伤患者分为两组，各29例。在采用常规康复治疗的基础上，对照组予Lokomat下肢康复机器人步行训练，观察组采用Lokomat步行康复训练机器人联合运动想象治疗，观察治疗前、治疗4周、8周后两组患者的下肢运动功能、平衡功能、步行能力和日常生活活动能力的变化，结果发现两组下肢运动功能评分、Berg平衡量表、脊髓损伤步行指数Ⅱ和改良Barthel指数量表评分均较治疗前明显改善，治疗8周的疗效优于治疗4周，且观察组的上述指标优于对照组(均P<0.05)。证实了Lokomat步行康复训练机器人联合运动想象治疗能有效改善不完全性脊髓损伤患者下肢运动功能、平衡功能、步行能力和日常生活活动能力。郝正玮等[16]采用随机对照原则将40例缺血性脑卒中偏瘫患者分为两组，每组20例，治疗组采用Lokomat康复训练机器人联合常规康复训练治疗，对照组仅采用常规康复治疗，均在治疗前、治疗5周后及治疗10周后采用Fugl-Meyer下肢运动评分、关节活动度作为评估指标进行比较，结果治疗后两组患者偏瘫侧Fugl-Meyer下肢运动评分、关节活动度均较治疗前明显改善(均P<0.05)，且治疗组的改善幅度较显著，与对照组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。说明Lokomat步行康复训练机器人能明显改善恢复期偏瘫患者的下肢功能。

2 Lokohelp步行康复训练机器人

Lokohelp机器人具备让患者主动步行的能力，可主动触发膝关节伸展。Lokohelp机器人的矫形器安装在跑步机步态训练器上，倾斜跑台的设计可促进髋关节牵拉，并且利用杠杆轨道来模拟步态，在机体结构角度更有利于激活步态[17]。另外，训练器具备正常的踝足矫形运动模式，其感应系统能有效防止患者训练时出现腿部突然无力而产生的倾倒，其有效合理的设计易于被患者接受[18-19]。研究发现，经过Lokohelp机器人训练后，患者步行过程中患肢负重时间延长，重心转移顺畅度增加，在功能性步行量表评估中，6 min内步行距离明显增加，以及步行10 m所需要的时间有所减少[20]。Lokohelp机器人能够减少脑卒中患者行走时身体重量对腿部的负荷，提高步行稳定性，改善下肢伸肌协同运动，并且能避免足下垂、内翻等异常步态的出现[21-22]。另外，Lokohelp机器人又具备微调功能，能够保持踝关节稳定性，矫正足下垂，调节患者关节活动度、关节偏移范围，降低步行能量的消耗，帮助患者高质量地完成步行训练，促进患者康复。有学者[23]在常规治疗的基础上，采用Lokohelp机器人对脑卒中偏瘫患者进行康复训练治疗，发现机器人康复训练可以有效改善患肢运动的独立性、协调性，提高下肢运动功能，改善患者的日常生活能力及生命质量。亦有学者[24]认为，在常规康复训练的基础上加入Lokohelp机器人进行康复治疗，可以使患者步长、步频、步速增加，从而改善步行能力和平衡功能。田强元等[25]将100例脑卒中偏瘫下肢运动功能障碍患者随机分成对照组和观察组，各50例，对照组采用传统治疗师辅助步行功能训练，观察组采用Lokohelp机器人行功能训练，疗程6周。治疗前后采用Fugl-Meyer评测法评定下肢运动功能及运动质量，采用功能性步行分级评定行走能力，采用Berg平衡量表评定下肢平衡能力，应用美国步态分析系统测定步长、步频、步速。与治疗前比较，两组患者治疗后Fugl-Meyer评分和Berg平衡量表评分及步长、步频、步速均明显增加(均P<0.05)，表明Lokohelp机器人能使脑卒中偏瘫患者下肢运动功能得到恢复，能够改善其平衡功能，提高步行能力。

3 国内下肢训练康复机器人研究状况

国内自主研发的下肢步态训练康复机器人以广州一康公司生产的下肢反馈训练系统为代表。其中A1下肢康复机器人是基于神经可塑性原理，通过患者持续步行训练，达到步行模式的输入以及分离运动诱导等治疗效果，适用于行走或移动功能不健全的患者，偏重于患者的早期康复训练。A1高仿真地模拟正常生理步态，根据患者的情况调整站立角度，达到减重状态下的踏步训练。研究[26]发现，在常规药物及康复治疗的基础上，使用广州一康公司生产的下肢康复机器人进行康复训练，可以使脑卒中患者在早期不具有足够承重和保持平衡能力的情况下进行直立的步行训练，在一定程度上有效地减少肌肉张力的亢进，是一种安全可靠的适用于脑卒中患者的早期训练方法。欧阳玉娟等[27]将60例偏瘫患者随机分为治疗组和对照组，每组30例，治疗组应用康复训练机器人结合常规康复训练治疗，对照组采用常规康复训练治疗，治疗前和治疗后两组均采用Berg平衡量表评定平衡功能、用功能性步行分级评定步行能力，发现治疗后治疗组各项评分与对照组相比，差异有统计学意义(均P<0.05)，说明康复机器人可以改善偏瘫患者的躯体步态。有学者[28]采用随机对照法观察下肢康复机器人辅助步态训练与常规物理治疗对脑卒中患者偏瘫侧膝关节本体感觉影响的差异性。将29例脑卒中恢复期偏瘫患者，按随机数字表法分为下肢康复机器人治疗组(15例)和对照组(14例)，对照组接受常规物理治疗，治疗组在常规物理治疗的基础上增加下肢康复机器人训练。两组患者均于治疗前及治疗3周后应用被动定位、复位、运动变化阈值的方法测量偏瘫侧膝关节本体感觉位置觉、运动觉,站立位前伸试验、躯干平衡量表测试平衡功能，结果发现下肢康复机器人辅助步态训练能显著改善脑卒中患者偏瘫侧膝关节本体感觉及平衡功能,对改善肢体功能、提高患者生存质量具有重要意义。高春华等[29-30]学者认为，在常规运动疗法的基础上，使用广州一康公司生产的下肢康复机器人，能提高脑卒中患者下肢运动功能、平衡功能及步行能力，且优于单一康复训练，若能结合运动想象疗法，则效果更佳。

4 其他下肢训练康复机器人

高强[31]将50例脑卒中偏瘫患者随机分为观察组与对照组，各25例，观察组在常规康复训练基础上采用浙江省嘉兴学院附属第二医院、浙江大学邵逸夫医院、广州章和电器共同研发的下肢康复机器人系统(AVATAR-02型)进行训练并结合高压氧治疗，对照组仅行早期常规康复训练。两组均连续训练6周，治疗前后分别采用Berg平衡量表、下肢简式Fugl-Meyer运动评分、Holden步行能力分级量表观察两组患者的前后平衡功能、下肢运动功能、步行能力，结果发现高压氧结合下肢康复机器人康复训练治疗在提高患者下肢步行能力上的疗效比常规康复治疗更优。李正宇等[32]在常规康复治疗的基础上，使用常州友邦医疗公司生产的下肢康复机器人进行联合康复训练治疗，发现此治疗方式可以改善患者下肢的运动功能。卢利萍等[33]针对首发脑卒中偏瘫患者，使用日本安川电机有限公司的下肢康复机器人结合常规基础康复治疗，结果发现，较早的康复训练及有效的机器人结合治疗，可以有效地对抗下肢的伸肌模式，提高下肢肢体的运动功能，从而提高患者的站立位平衡功能、步行能力，进一步提高日常生活活动能力，减轻患者的残疾程度，使其最大限度地回归社会。

5 小 结

综上所述，脑血管病变及脑外伤引起的神经功能损害是现今社会面临的重大健康问题，合理的康复训练是提高肢体偏瘫及功能障碍患者生命质量的有效途径。康复训练机器人的有效应用在一定程度上突破了康复治疗师在指导治疗中受个人主观条件影响的瓶颈，较大程度上促进了康复医学的发展。目前，我国下肢步态康复训练机器人的临床应用较广泛，使用国外生产的机器人占比较高，而器械的规范性和选择性尚未形成有效统一。当前研究主要以观察患者的功能改善情况为主，对于训练时间段、训练时间长短与功能改善程度关系的研究仍缺乏。作为国内康复医学学者，我们应将更多的精力投入到国产下肢步态训练康复机器人的研发与临床应用中，提高本土的康复设备研制能力以及康复技术研究能力，从而缩小中国康复技术与国际领先水平的差距；并将康复干预时间、干预时间长短纳入研究中，建立健全肢体功能障碍患者康复的训练模式。