下肢康复机器人训练对脑卒中偏瘫患者运动功能及日常生活能力的影响

陈继平 梁爽 韩卫东 梁超 朱望东 李彤中 王锡娟

摘要：目的：通过对比传统康复训练方案和加之机器人辅助方案之间的疗效差异，探寻因脑卒中引起的下肢运动障碍较佳康复方案。方法：将60名脑卒中患者随机分为传统康复训练组（A组）和机器人辅助组（B组），各30例，A组主要基于传统康复方法进行恢复训练，B组除进行传统康复训练外，辅以下肢康复机器人加以训练。训练前后采用Fugl-Meyer评定量表下肢部分（FMA-LE）、Berg平衡量表（BBS）评价运动功能和平衡能力的恢复。同时使用Barthel指数（BI）评价日常生活能力。此外，通过匹兹堡康复参与评定量表（PRPS），进一步分析患者对康复训练的主动参与程度。结果：经过60天康复训练，两组FMA-LE、BBS和BI得分与康复训练前相比显著提高（p<0.01），且B组训练后FMA-LE和BI得分高于A组（p<0.05）。此外，B组PRPS评分在4周后显著高于A组（p<0.01）结论：在康复机器人的辅助下，患者对康复训练的主动参与程度明显提高，其效果优于单纯的传统康复训练，患者的主动参与性可能是影响康复疗效的主要因素之一。

关键词：脑卒中;偏瘫;康复机器人;康复训练;主动参与性

随着社会老龄化问题的加剧，脑卒中居高不下的发病率和致残率，日益成为重要的公共卫生问题[1-3]，这也直接导致了因脑卒中引起的下肢运动功能障碍患者的数量不断上升。就目前而言，有限的康复场所、设施以及缺乏个性化指导方案使得传统的人工或简单的医疗设备，已经难以满足患者的康复需求。康复机器人的出现，可以有效帮助很多在传统治疗上难以治疗的患者及早进入运动康复的训练，增强了患者训练场景的沉浸感和康复意愿，同时协助康复治疗师使用更有效率的方式治疗患者[4，5]。诸多研究亦表明[6，7]，在同等环境或条件下，患者的主动参与性与康复疗效呈明显的正相关。增强患者的沉浸感，提高患者的主动性，可能是提高康复疗效的核心因素之一。然而，现有的康复机器人普遍售价过于昂贵，且部分器械体型过大，无法普及大多数的康复机构或医院使用。对于诸多下肢运动障碍患者而言，迫切需要一款价格亲民且技术创新，可满足患者康复需求的便携式康复机器人。基于此，本课题组设计出一款便携式下肢康复机器人（专利号：ZL201930444012.7; 201921461406.4）辅助治疗师进行康复训练，旨在进一步提高康复疗效。本文通过对比传统康复训练方案和加之机器人辅助方案之间的疗效差异，明确康复机器人在康复过程的作用，为进一步提高临床疗效提供参考依据。

资料与方法

一、研究对象

60例患者均为河北工程大学附属医院康复科2018年2至2019年6月康复科患者，均符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南》（2010版）的标准[8]，并经头颅CT或MRI确诊。纳入标准：①生命体征稳定，无意识障碍，能够配合相关康复治疗; ②年龄在45-65之间; ③首次确诊，病程在3个月以内; ④患者出现单侧下肢瘫痪; ⑤患者认知交流功能正常; ⑥知情同意随机分组，并签署知情同意书。排除标准：①伴有脊髓损伤双下肢完全瘫痪患者; ②有既往精神病史，意识功能障碍患者; ③不能遵守实验所需训练方法及医嘱患者; ④发热、全身状况严重、脏器功能丧失代偿期患者; ⑤伴心力衰竭失代偿，不适合运动着; ⑥考虑患者坚持情况，户籍所在地不在当地者。

按就诊顺序，采用随机数字法分为传统康复训练组（A组）和机器人辅助组（B组），各30例。A组男性14例，女性16例;平均年龄56.1±7.78岁;B组男性17例，女性13例，平均年龄58.3±7.12岁。患者性别、病程等一般资料经统计学检验，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性，见表1。

二、治療方法

A组：基于传统的康复训练，以物理治疗为主[9]，每次40 min，每周5次，持续8周，包括良肢位的摆放（健侧和患侧卧位、仰卧位）、翻身训练（向健侧的翻身和向患侧的翻身）、关节被动活动训练（肌张力高者—放松手法;肌张力低者—刺激的手法）、站立平衡训练及步行训练等。运动训练过程中要按照人类运动发育规律，由简-繁，易-难。翻身→坐→坐位平衡→双体立位平衡→单膝立位平衡→坐位→站立平衡→步行。结束后，患者在康复治疗师的监督下，根据自身情况自主活动20 min 。

B组：40 min的传统康复训练同A组，结束后，再加之下肢康复机器人的辅助活动20 min。患者穿戴后，设置在指定的模式下带动患者腿部进行重复运动。在训练初始，使用时间设定在10 min，每天1次，同时为保证患者安全，需在治疗师陪同下进行，以确保正确姿势和两腿步长，避免出现膝过伸。待患者适应后，使用时间增至20 min，逐步达到独自行走。

三、康复评定

进行治疗前及治疗周期结束后，对2组患者进行评估。①Fugl-Meyer评定量表下肢部分（Fugl-Meyer Assessment-Lower Extremities， FMA-LE）[10]：下肢评测内容为7项，共34分，得分越高则表示下肢运动能力越强。②Berg平衡量表（Berg Balance Scale， BBS）[10]：最高分56分，最低分0分，分数越高平衡能力越强。③Barthel指数（Barthel Index， BI）[10]：对患者日常生活活动的功能状态进行测量，个体得分取决于对一系列独立行为的测量，总分范围在0-100分，得分越高运动功能越好。

在康复周期内，每一周使用匹兹堡康复参与评定量表（Pittsburgh Rehabilitation Participation Scale， PRPS），评定患者当前的主动参与度，分为6个等级，得分越高患者对训练和未来的治疗越有兴趣，用于反映患者康复参与度和主动性。

四、统计学分析

采用SPSS v20.0软件进行统计学分析，计量资料以（x±s）表示，组内采用配对t检验，组间采用单因素方差分析，以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

一、训练前后下肢运动功能对比

训练前，两组患者FMA-LE评分结果无显著性差异（p>0.05）。康复周期结束后，两组的评分与训练前相比均显著提高（p<0.01，p<0.01），患者下肢运动功能明显改善。此外，B组训练后评分显著高于A组（p<0.05）。见图1。

二、训练前后平衡能力的对比

图2结果表明，同训练前相比，两组的评分均显著提高（p<0.01，p<0.01），患者治疗后平衡能力明显改善。B组训练后的评分虽略高于A组，但二者无显著性差异（p>0.05）。

三、训练前后日常生活能力（BI）的对比

图3 数据表明，训练前两组患者BI评分结果无显著性差异（p>0.05）。康复训练结束后，两组的评分与训练前相比均显著上升（p<0.01，p<0.01），患者日常生活能力明显改善。此外，B组训练后BI评分高于A组，差异具有显著性（p<0.05）。

四、康复周期内患者主动参与度（PRPS）的对比：

图4结果显示，两组患者在前4周，PRPS评分均逐渐提高但未出现明显差异（p>0.05）。4周后，B组PRPS评分高于A组（p<0.01），患者主动性显著提高。

讨 论

随着人工智能等技术的迅速发展，市场上涌现出多种类型的医用型机器人，借助人机融合实现信息互动与交互控制，也是康复机器人发展的一个重要目标。当前的诸多研究表明，康复机器人如LOKOMAT，HAL等，可以帮助脑卒中患者恢复自身主动控制肢体的能力，对脑卒中患者运动功能的恢复效果优于传统物理治疗。这些康复机器人效果虽值得肯定，然而现有的产品定价过高，无法普及大众使用，一些资源相对丰富的医疗机构，多采用直接引进的方式服务于临床。为了尝试缓解这一问题，本课题组通过医工结合途径，设计了一款可穿戴式康复机器人，旨在辅助传统康复治疗基础上，提高患者主动参与性，加速康复进程。

本研究结果表明，传统康复训练和加之机器人辅助训练均能有效缓解脑卒中偏瘫患者下肢运动障碍（p<0.01），在运动能力和生活质量上，机器人辅助训练优于传统康复训练（p<0.05）。传统的康复训练方法主要依赖于康复治疗师，由于工作强度大，治疗师体力消耗严重，久之难以保证康复训练手法的精准性和延续性，此外，还易受治疗师工作经验及手法等主观因素影响[9]。相比之下，康复机器人进行训练时，可良好的保持渐进性、重复性及稳定性强的康复训练，使其过程维持持续化、智能化及精准化。本结果也证实，通过便携式下肢康复机器人的辅助，可有效协助康复治疗师使用更高率的方式进行训练，从而提高康复疗效。此外，在平衡能力恢复方面，与康复前相比均显著提高（p<0.01），但两组之间未见显著性差异。经分析发现，当前研究对象主要是首次确诊患者，其恢复能力均高于病程较长者，且受康复周期所限，未在步态多样性和平衡力上呈现明显差异。后期，我们将通过深度跟踪回访，掌握其远期疗效间的差异。

此外，患者在穿戴康复机器人后，对康复训练的主动参与性在4周后显著高于接受传统康复训练患者（p<0.01）。已有研究发现，康复过程中，患者由积极性驱使并主动努力参与到康复训练中的状态，即投入状态，与其疗效密切相关。得益于机器人高准确性及高执行性等特点，极大地提高了患者的康復沉浸感，加强了患者的投入状态。患者主动性的大幅度提升，在一定程度上缓解传统康复训练中低参与度的瓶颈问题，其康复疗效也得到了明显改善。因此，我们认为逐步加大康复进程中机械智能化的比重，是在当前法律法规及医学伦理学指导下，提高康复疗效的可发展性途径之一。

相对于传统的康复训练，通过下肢康复机器人辅助，能够让患者保持良好的参与度和主动性，从而更有效的缓解患者下肢运动障碍，提高生活质量。后期本课题组将利用影像学、生化等检测更深入地探讨有关神经作用机制。

参考文献

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[8]中华医学会神经病学分会脑血管病学组急性缺血性脑卒中诊治指南撰写组.中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010[J]. 中国全科医学， 2011，14（35）：4013-4017.

[9]燕铁斌. 物理治疗学[M]. 北京： 人民卫生出版社， 2018.

[10]恽晓平. 康复疗法评定学[M]. 北京： 华夏出版社， 2014.

基金项目：河北省重点研发计划民生科技专项（19277741D），河北省自然科学基金（H2019402360），邯郸市科技研发计划一般项目（19422081008-7）

作者简介：王锡娟、女、1968.12、汉、山东莱州、本科、副主任技师、研究方向：超声 第980医院邯郸医疗区医技保障科

1邯郸市中医院 056000; 2河北工程大学 056038;

3河北工程大学附属医院 056002; 4解放军第980医院邯郸医疗区