个性化坐卧式下肢康复训练机器人对老年人工髋关节置换术后患者的影响

皇甫家铭,黄玉杰,柳雨,田科

(1.南阳市中心医院 手术一部,河南 南阳 473000;2.郑州大学第一附属医院 骨科,河南 郑州 450000)

人工髋关节置换术(total hiparthroplasty,THA)是以人工假体替代病变关节,以重建正常髋关节功能的一种有效、安全的骨科治疗手段,临床常应用于股骨颈骨折、股骨头坏死、骨关节炎的治疗[1-2]。老年患者是行THA的主要群体,因其年龄增长、身体生理功能衰退,肌肉弹性与纤维聚集能力降低,延迟了其进入康复期的时间,如果长期卧床还会引发一系列并发症,增加治疗难度与风险[3]。因此,临床尤为关注老年THA后的康复训练。常规康复训练虽能改善髋关节功能,提升生活质量,但老年人常合并多种内科疾病,骨折后卧床时间长,加之疼痛不敢动,康复训练依从性较差,即使骨折愈合肌肉康复也极为困难[4-5]。研究表明,具有智能康复一体化特色的下肢康复训练机器人在偏瘫患者的康复训练中被广泛应用,并取得了良好效果[6]。本研究尝试将个性化坐卧式下肢康复训练机器人应用于老年THA后康复训练,以观察其对老年患者训练依从性、髋关节功能及肌力的影响,为临床制定更加有效的康复训练方式提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究经医院医学伦理委员会批准。前瞻性选取2021年4月至2022年6月医院收治的96例老年THA患者,按照随机数字表法分为研究组(48例)和常规组(48例)。两组基线资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

1.2 选取标准

(1)纳入标准:年龄≥60岁;单侧肢体病变且符合THA手术指征;无精神系统疾病,具有正常的理解交流能力;患者或家属签署知情同意书。(2)排除标准:既往有关节置换术史;心肝肾功能严重不全,合并恶性肿瘤、心脑血管、消化系统疾病;凝血功能异常;正在或近期接受其他康复训练。

1.3 训练方法

两组患者均接受THA。(1)常规组接受传统康复训练。术后第1天:进行呼吸、咳嗽训练、踝泵训练、患侧肌肉等长收缩训练、健侧肌力增强训练、髋关节活动度训练。每次康复训练持续15～30 min。术后第2天:在第1天基础上增加坐站训练、平衡训练及床上转移训练等功能性活动训练,每次训练时间持续30～45 min。术后第3天起:在第1、2天基础上增加日常生活活动能力训练,每次训练时间持续40～50 min。(2)研究组在对照组基础上接受个性化坐卧式下肢康复训练:该机器人由座椅、人机交互界面、机械臂、主工控箱、肌电信号采集工控箱、肌电信号采集电极片组成。患者斜躺在座椅上,将双侧下肢固定于机器人两条机械臂,依据患者实际情况通过人机交互界面设定训练关节的最大运动范围与运动速度,并根据训练关节选择采集肌电信号的肌肉,并于肌肉的肌腹位置上粘贴肌电信号采集电极片,对髋、膝及踝关节进行伸屈运动。每周训练5 d,每日1次,每次30 min。两组均持续干预4周。

1.4 观察指标

(1)康复训练依从性。以医院自制训练依从性评估量表进行评估,不依从为患者未进行或者减少康复训练;部分依从为需要在护师或家属监督、催促下才能完成康复训练;完全依从为按时按量完成康复训练。排除不依从计算依从率。(2)髋关节功能。以髋关节功能Harris评分量表[7]评估干预前与干预4周后髋关节功能,包含功能性活动、关节活动度、疼痛、畸形4个方面,共100分,评分越高表示髋关节功能越好。(3)膝关节屈伸肌群峰力矩。采用等速肌力测试仪检测干预前与干预4周后两组膝关节屈伸肌群峰力矩,数值越高表示肌力越强。(4)生活质量。以WHO生存质量测定量表[8](the world health organization quality of life,WHOQOL-BREF)评估两组干预前与干预4周后生活质量,包含生理、心理、社会关系、环境及总体评价5个维度,共100分,分值越高说明生活质量越好。(5)并发症。关节僵硬、深静脉血栓、压力性损伤、便秘等并发症发生情况。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 康复训练依从性

研究组依从率高于常规组(P<0.05),见表2。

表2 两组康复训练依从率比较(n,%)

2.2 Harris评分量表各维度评分

两组干预前关节活动度、功能性活动、疼痛、畸形评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);两组干预4周后关节活动度、功能性活动、疼痛、畸形评分较干预前升高,且研究组高于常规组(P<0.05)。见表3。

表3 两组Harris评分量表各维度评分比较分)

2.3 膝关节屈伸肌群峰力矩

两组干预前膝关节屈伸肌群峰力矩比较,差异无统计学意义(P>0.05);两组干预4周后膝关节伸屈肌群峰力矩较干预前升高,且研究组高于常规组(P<0.05)。见表4。

表4 两组膝关节屈伸肌群峰力矩比较

2.4 WHOQOL-BREF各维度评分

干预前两组WHOQOL-BREF各维度评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);两组干预4周后WHOQOL-BREF各维度评分均较干预前升高,且研究组高于常规组(P<0.05)。见表5。

表5 两组WHOQOL-BREF各维度评分比较分)

2.5 并发症

研究组并总发症发生率低于常规组(P<0.05)。见表6。

表6 两组并发症总发生率比较(n,%)

3 讨论

随着我国人口老龄化加剧,老年骨折疾病呈现出不断上升趋势,其中髋部骨折在全身骨折中的占比高达23.79%[9]。THA是髋部骨折的主要治疗手段,但术后会出现疼痛、关节活动范围受限、髋部肌力下降、耐力减退等功能改变,严重影响患者日常活动与生活质量[10-11]。因此,THA后行康复训练至关重要。李鹏程等[12]研究发现,规范的康复训练不仅能促进髋关节功能恢复,而且能防止并发症发生。但患者作为康复训练的主体,训练依从性的高低直接影响着康复训练效果的好坏,临床发现老年患者往往训练依从性较低,康复效果欠佳[13]。

近年来,医疗水平不断提高,下肢康复训练机器人应运而生,在人工智能、计算器及传感器等多种技术的加持下协助运动功能受损患者进行康复训练,发挥了化学药物无可替代的作用[14]。下肢康复训练机器人有站立式与坐卧式两类,其中坐卧式更适合早期卧床患者。隗麒轩等[15]提出坐卧式下肢康复机器人可对下肢髋、膝、踝3个关节进行独立锻炼,且可根据预设信息对不同患者自动进行腿长匹配。本研究所用个性化坐卧式下肢康复训练机器人由座椅、人机交互界面、机械臂、主工控箱、肌电信号采集工控箱、肌电信号采集电极片组成,可根据患者自身情况通过人机交互页面设定训练关节的训练范围与训练强度,患者可躺在座椅上对髋、膝及踝关节进行伸屈运动。本研究结果显示,研究组训练依从率及Harris功能评分高于常规组,提示利用坐卧式下肢康复训练机器人可提高训练依从性,有利于改善老年患者髋关节功能。分析认为,目前我国缺乏专业的康复治疗师,医院康复训练指导劳动强度大、训练效率低,往往不能一对一指导、监督患者康复训练,加之训练过程较为乏味,因此老年患者康复训练积极性不高,训练依从性较差,康复效果不理想[16-17]。而坐卧式下肢康复训练机器人具有智能化、精准性、趣味性等特点,可根据用户输入选择训练形式,并选择适合自己的运动参数,可有效提高老年患者康复训练依从性,从而可进一步提升髋关节功能[18]。本研究还显示,干预4周后,研究组WHOQOL—BREF生理、心理、社会关系、环境及总体评价评分均高于常规组,也说明应用坐卧式下肢康复训练机器人通过提高老年患者训练依从性,改善相关关节功能,可提升患者生活质量。

肌肉系统在维持人体自身稳定中发挥着重要作用,而THA难免会导致患者主动收缩力量下降,并影响肌肉代谢,造成肌力下降,从而影响人体平衡能力。研究表明,利用下肢康复训练机器人进行康复训练,可促进患者肌力恢复[19]。本研究显示,干预4周后,研究组伸膝肌群、屈膝肌群峰力矩高于常规组,表明坐卧式下肢康复训练机器人可提高膝关节屈伸肌群肌力,有利于改善膝关节屈伸活动度。本研究所使用坐卧式下肢康复机器人在对膝关节进行主动训练时可选择股四头肌和股二头肌采集肌电信号,以控制该关节运动的肌肉,使关节屈伸的肌肉产生收缩,达到增强膝关节屈伸肌群肌力的作用。关节僵硬、深静脉血栓、压力性损伤、便秘等是THA术后常见并发症,尤其是老年患者进入康复期的时间较长,加剧了并发症的发生率。在本研究中,研究组并发症发生率低于常规组,表明利用坐卧式下肢康复机器人进行康复训练,可有效降低老年患者相关并发症的发生率,这对改善预后具有重要作用。

4 结论

老年患者行THA后采用个性化坐卧式下肢康复训练机器人进行康复训练,可提高训练依从性,增强肌群肌力,促进髋关节功能恢复,且能降低并发症发生率,提升患者生活质量。目前关于下肢康复训练机器人的研究主要集中于脑卒中偏瘫患者,对THA术后的康复训练作用研究较少,而本研究样本量与研究内容均有限,后续有待扩大样本做进一步研究。