康復機器人在卒中患者的應用

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腦卒中是一種發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高和復發(fā)率高的腦血管系統(tǒng)疾病，已成為我國成年人致死和致殘的首要原因[1]。隨著腦卒中生存率的提高和成本控制壓力的增大，優(yōu)化卒中后的康復訓練方式變得更加重要[2]。美國心臟協(xié)會聯(lián)合美國卒中協(xié)會發(fā)布的《成人卒中康復和恢復指南》[3]提出一項循證建議，即“可以考慮將機器人輔助運動訓練與常規(guī)治療相結(jié)合，以改善卒中后患者的運動功能和移動能力”。康復機器人不僅可以提供高強度、可重復的康復訓練[4]，還可以減輕康復治療師的負擔。機器人可以在康復訓練過程中提供如視覺、聽覺等感覺反饋，有利于康復訓練過程中患者的運動學習。與常規(guī)康復訓練相比，機器人輔助下的康復訓練可以提供視聽提示，并能在線反饋關于患者運動表現(xiàn)的信息，有助于提高患者康復的積極性[5]。有研究顯示，運動與個體認知能力關系密切，系統(tǒng)的康復訓練對患者認知功能的恢復有一定影響[6]。且機器人可以精確地控制與用戶的交互，這使其成為感覺運動訓練的理想工具[7]。本文將圍繞康復機器人的概述、在卒中患者中的應用及應用效果展開綜述，并就康復機器人在卒中患者中的應用前景進行展望，以期為臨床護理工作人員實施高質(zhì)量的卒中患者康復提供參考依據(jù)。

1康復機器人概述

康復機器人是康復醫(yī)學和機器人技術(shù)的結(jié)合，是指可以幫助或評估患者實現(xiàn)康復目標的機器人。康復機器人主要用于輔助功能障礙患者的日常生活、幫助患者進行康復治療，其具有較高的靈活性，可以幫助患者實現(xiàn)康復目標或促進患者活動能力的提高。廣義上的康復機器人包括功能輔助、康復治療與復合功能3大類[8]，可用于住院患者及社區(qū)康復中心人群。康復是機器人在醫(yī)療保健中的主要角色之一[9]。康復機器人可用于各種康復場景，主要為提供身體支持、協(xié)助康復訓練，協(xié)助方式包括單關節(jié)或全身支撐，其他還包括通過機器人傾斜臺協(xié)助姿勢訓練，或通過機器人輪椅幫助患者進行移動。由于康復機器人本身具有的靈活性、安全性，以及在卒中患者康復中展現(xiàn)出的有效性，機器人輔助下的康復訓練[10]成為近來研究的熱點。最常見的康復機器人Lokomat是步態(tài)矯形機器人[11-12]，可用于卒中等疾病的康復，其主要作用是增強下肢力量和擴展活動范圍。與傳統(tǒng)康復訓練相比，康復機器人更加平穩(wěn)、可控，可以保證訓練的效率和強度，并可實時記錄數(shù)據(jù)以便于后期康復評估。

2康復機器人在卒中患者中的應用

2.1應用領域傳統(tǒng)的卒中康復綜合了多種治療策略，各策略循證支持程度不一。通常治療策略為康復治療師通過重復的鍛煉來促進卒中患者的運動學習和增強肌肉力量。在卒中急性期，康復治療可以通過結(jié)合被動運動來維持預期神經(jīng)恢復中身體結(jié)構(gòu)的完整性。隨著康復治療的進展，治療性的被動鍛煉會進展為輔助下的主動運動。由于一對一治療時間有限，為了提高治療效率，臨床醫(yī)師可能會將許多簡單的肌肉鍛煉和重復運動以小組練習的方式進行，或要求患者在正式治療時間之外獨立完成。機器人設備[2]非常適合應用于這一領域，因為其能夠始終如一地執(zhí)行簡單、重復的任務。康復機器人在卒中患者中的應用類型包括上肢運動機器人、下肢運動機器人、作為輔助裝置的機器人以及可穿戴設備。

2.2應用方式康復機器人擁有多種功能[9]，包括為患者提供身體上的支持、協(xié)助進行康復訓練和幫助行走移動等。康復機器人常需要借助相對較大的工作站設備進行連接。這些工作站主要分為兩大類[2]：末端執(zhí)行器裝置和外骨骼工作站裝置。有研究者通過將康復機器人與常規(guī)康復療法[6]結(jié)合、與鏡像療法結(jié)合[13]、與針刺療法聯(lián)合[14]或與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合[15-16]來探究其對卒中患者功能康復的效果。

2.3應用優(yōu)勢康復機器人可以通過編程來引導卒中患者完成一系列特定的動作，同時保持規(guī)定的支撐水平并限制不期望的或禁忌的運動[2]。機器人還具有附加價值，因為其能夠在不疲勞的情況下執(zhí)行重復動作，并收集客觀的定量數(shù)據(jù)。機器人裝置還可在重復性物理任務期間提高在常規(guī)運動治療期間可能難以實現(xiàn)的患者參與度水平。有研究表明，機器人療法與傳統(tǒng)療法相比較具有更好的經(jīng)濟結(jié)局，對于有嚴重功能障礙的卒中患者，機器人療法在康復治療方面和成本效益方面均具有優(yōu)勢[17]。

3康復機器人在卒中患者中的應用效果

3.1改善下肢運動及平衡功能卒中后的損傷會導致患者肢體活動和平衡功能下降。隨著卒中發(fā)病率的增加，卒中后下肢運動障礙患者逐漸增多。下肢康復機器人輔助步態(tài)訓練是一種安全有效、密集重復且有針對性的康復訓練，可以幫助卒中后下肢運動功能障礙的患者重新獲得肢體運動協(xié)調(diào)能力。有研究采用國產(chǎn)下肢康復機器人對15例慢性期腦卒中患者進行為期6周的輔助步態(tài)訓練，發(fā)現(xiàn)其能顯著改善慢性期腦卒中患者的步行能力和日常生活活動能力，但步態(tài)不對稱性改善不顯著[18]。國內(nèi)也有研究者應用Lokom?at[19-21]、Lokohelp[22-24]等康復機器人，探究其對腦卒中患者下肢運動功能恢復的影響。平衡功能涉及患者自主和獨立的技能，其不僅是行走的基礎，也是日常生活中許多活動的基礎。研究顯示，與常規(guī)康復治療相比，康復機器人能夠改善卒中患者的平衡功能，促進患者步行功能的恢復，提高步行能力，利于下肢功能恢復[19-25]。但也有研究結(jié)果表明，盡管縱向比較觀察到機器人輔助康復治療對卒中患者平衡功能改善顯著，但其效果與常規(guī)康復治療間無顯著差異[26]。目前，康復機器人在下肢康復中的應用已較為廣泛，但研究涉及的康復方案繁多，選擇何種康復方案最為有效尚待驗證。3.2改善上肢運動功能超過三分之二的卒中患者入院時有手臂運動障礙和功能缺陷，并因此導致生活質(zhì)量下降和社會參與減少。機器人輔助訓練是一種很有前景的上肢康復訓練方法。一項系統(tǒng)綜述和Meta分析比較了機器人輔助訓練與治療師介導的訓練對卒中后患者手臂康復的影響，結(jié)果表明機器人輔助訓練在上肢運動損傷恢復方面略優(yōu)于治療師介導的訓練，在改善手臂功能、日常生活活動能力和社會參與方面并不劣于治療師介導的訓練[27]，這支持了機器人輔助訓練在臨床實踐中的應用。上肢機器人輔助訓練用于腦卒中恢復期患者，不僅能增加其肩關節(jié)活動度,而且可改善上肢運動功能，提高日常生活活動能力。也有研究者通過采用上肢康復機器人聯(lián)合其他康復療法來觀察其對卒中患者功能康復的應用效果。如康復機器人與鏡像療法結(jié)合可以改善腦卒中患者的上肢運動功能和日常生活活動能力[13]；上肢康復機器人聯(lián)合康復機器人手套可以改善腦卒中患者的上肢功能[28]；采用上肢康復機器人治療后，能減輕腦卒中患者的上肢運動功能障礙，緩解肌肉痙攣，增加肘關節(jié)伸展功能，具有較好的治療效果[29]。康復機器人在腦卒中患者上肢功能康復中有了越來越多的臨床應用和證據(jù)支持，可以被進一步推廣。

3.3改善認知功能除運動障礙外，卒中患者還常伴有認知功能下降。約30%的缺血性卒中患者表現(xiàn)出確定的認知損害，即簡易智力狀態(tài)檢查量表（Mini-mentalStateExamination，MMSE）<27分[30]。Dundar等[31]的研究結(jié)果顯示，機器人輔助訓練組較常規(guī)組在腦卒中患者認知功能方面的改善更加顯著。但也有研究指出，無論機器人輔助康復訓練還是傳統(tǒng)康復訓練均能改善患者整體的認知功能，且結(jié)果分析并無統(tǒng)計學差異[32-34]。Ranzani等[4]指出，機器人輔助訓練與傳統(tǒng)神經(jīng)認知療法對卒中患者的認知功能改善的結(jié)果并無統(tǒng)計學差異。這可能是由于研究人群大多為輕度或者中度腦卒中患者，其受損程度會掩蓋一些干預效應。Manuli等[35]指出，機器人訓練與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合可以更大程度改善患者的認知功能，并且可能會對卒中患者的心理健康及日常生活活動功能有積極影響。國內(nèi)有研究者發(fā)現(xiàn)，康復機器人訓練有助于改善亞急性腦卒中患者的認知功能[36]。但目前康復機器人在卒中患者中的應用尚未形成標準化、系統(tǒng)的應用方案，如康復機器人的最佳訓練強度、頻率不統(tǒng)一，功能評估缺乏一致性，隨訪時間不一致，缺少專門的評估工具等，以致康復機器人對卒中患者認知功能改善的研究支持證據(jù)不足。關于康復機器人能否顯著改善卒中患者的認知功能，還需要進行更多大樣本、多中心的隨機對照研究來進一步證實。且為了提供康復機器人對改善腦卒中患者認知功能障礙恢復的有效證據(jù)，還需要評估其長期干預效果并結(jié)合卒中后恢復的神經(jīng)生理學基礎加以論證。

4康復機器人在卒中患者中的應用展望

4.1探索標準化應用方案康復機器人在卒中患者中的應用研究還需要形成標準化的應用方案，如關于卒中患者應用機器人進行康復訓練的時機[12]、訓練頻率、訓練強度等，通過有針對性的評估工具來評價其應用效果。未來研究可進一步深入探討康復機器人應用的關鍵要素、開發(fā)有針對性的評估工具及確定最佳隨訪時長。目前關于康復機器人應用研究中使用的機器人器械存在較大的異質(zhì)性[37]。對于機器人跑步機、地上外骨骼和機器人末端執(zhí)行器，哪種器械在卒中患者中具有最佳康復效果，仍有待于未來研究進一步確定。

4.2制訂智能化訓練策略現(xiàn)在許多電子設備都集成了軟件，可以將單調(diào)乏味的身體運動轉(zhuǎn)換為引人入勝的游戲和身體挑戰(zhàn)，從而讓用戶保持積極性和參與度[2]。當前機器人技術(shù)提供的治療可能在某種程度上不是最佳的。許多器械采用模塊化方法指導使用者進行運動學習，將復雜動作分解為關節(jié)特定的重復運動。這種方法試圖集中患者的注意力，以提高學習效果。雖然這種策略可能是直接的，但與對人類發(fā)展的理解是不一致的。在人類發(fā)展中，運動是通過試錯進行學習的。模塊化方法也與臨床思維不一致，臨床思維已經(jīng)從重復性運動轉(zhuǎn)向有意義的職業(yè)和功能性活動。機器人設計師已經(jīng)通過將工作站機器人與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相聯(lián)系，通過游戲促進用戶參與，且機器設備也逐漸轉(zhuǎn)向可穿戴。然而，這些策略是否足以提供有效的康復支持并易于推廣到日常生活中仍有待論證。

5小結(jié)

隨著未來網(wǎng)絡、人工智能、新興材料等技術(shù)的快速發(fā)展，康復機器人也迎來其新的發(fā)展與挑戰(zhàn)。由于卒中患者數(shù)量的增加，護理人員或康復治療師的缺乏等問題，鑒于有證據(jù)表明機器人輔助康復至少與傳統(tǒng)訓練一樣有效，且還能有效地節(jié)省人力資源，康復機器人可以作為卒中康復的一種替代解決方法。但是目前康復機器人相關方面的研究還缺乏明確的標準化訓練方案，可選擇的康復機器人種類繁多，應用方式各不相同，康復療效也尚不明確，未來康復機器人的研究與開發(fā)還需要更多的探索，朝著標準化和智能化的方向發(fā)展，以期更好地為卒中后功能障礙患者的康復提供更加成熟和規(guī)范的應用方案。

作者:陳禮靜 李娟 儲靜 單位:海軍軍醫(yī)大學護理系 復旦大學附屬華山醫(yī)院