康复机器人被动训练对脑卒中恢复期患者上肢代偿运动、ADL评分的改善作用

康复机器人被动训练对脑卒中恢复期患者上肢代偿运动、ADL评分的改善作用

杨子芬

鄂州市中心医院 康复科 436000

Effect of passive training of rehabilitation robot on upper extremity compensatory movement and ADL score of convalescent stroke patients

摘要：目的：探讨康复机器人被动训练对脑卒中恢复期患者上肢代偿运动、ADL评分的改善作用。方法：选取2021年4月-2022年4月我院收治的88例脑卒中恢复期患者作为样本对象，将采用常规康复训练的44例患者作为对照组，将实施常规康复训练+康复机器人被动训练的44例患者作为观察组，对比两组上肢代偿运动功能、肩、肘关节肌张力、肩关节本体感觉、ADL评分。结果：训练前，两组患者运动功能评分无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的FMA-UL、FMA-SE、FMA-WH显著高于对照组（P＜0.05）；训练前，两组患者MAS评分无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的MAS评分显著低于对照组（P＜0.05）；训练前，两组患者Time值、ATE对比无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的Time值、ATE显著低于对照组（P＜0.05）；训练前，两组患者Baethel指数无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的Baethel指数显著高于对照组（P＜0.05）。结论：对脑卒中恢复期患者开展康复机器人被动训练能够有效改善患者上肢运动功能，缓解肌肉痉挛，提升日常生活能力，恢复肩关节本位感觉，具有良好的康复效果，值得推广应用。

【关键词】任务导向性训练；家庭康复训；脑卒中偏瘫；康复；肢体运动功能；日常生活能力

Abstract: Objective: To investigate the effect of passive training of rehabilitation robot on the improvement of upper extremity compensatory movement and ADL score in convalescent patients with stroke. Method: A total of 88 convalescent stroke patients admitted to our hospital from April 2021 to April 2022 were selected as sample objects, 44 patients receiving routine rehabilitation training were selected as control group, and 44 patients receiving routine rehabilitation training + passive training of rehabilitation robot were selected as observation group. The compensatory motor function, shoulder and elbow muscle tension, shoulder proprioception and ADL score of the two groups were compared. Results: Before training, there was no significant difference in motor function scores between the two groups (P > 0.05). After training, the FMA-UL, FMA-SE and FMA-WH of study group were significantly higher than those of control group (P < 0.05); Before training, there was no significant difference in MAS scores between the two groups (P > 0.05). After training, MAS score of the study group was significantly lower than that of the control group (P < 0.05). Before training, there were no significant differences in Time value and ATE between the two groups (P > 0.05). After training, the Time value and ATE of the study group were significantly lower than those of the control group (P < 0.05). Before training, there was no significant difference in Baethel index between 2 groups (P > 0.05). After training, the Baethel index in the study group was significantly higher than that in the control group (P < 0.05). Conclusion: The passive training of rehabilitation robot for stroke convalescent patients can effectively improve the upper limb motor function of patients, relieve muscle spasm, improve the ability of daily life, restore the standard feeling of shoulder joint, has a good rehabilitation effect, and is worth promoting and applying.

【 Key words 】 task-oriented training; Family rehabilitation training; Stroke hemiplegia; Rehabilitation; Limb motor function; Daily living ability

脑卒中，又称脑血管意外，是一种急性的、突发的脑血管疾病引起的局部或全脑功能性障碍，重者可直接死亡。随着医疗技术的蓬勃发展，脑血管意外死亡率已经大大下降，但仍旧具有较高发病率、致残率、复发率。有研究表明，40-74岁中老年人群中首发脑卒中以每年8.3%的比率递增[1-2]，多数患者经紧急抢救后均会出现不同程度感觉损害、运动神经、自主神经损害，患者主要表现为肢体感觉、运动功能、语言表述、认知功能以及吞咽功能受到明显阻碍，对日常生活造成严重影响，生活质量大幅度降低，经济压力骤然增大[3-4]。现阶段，针对康复期的脑卒中患者多以康复训练予以改善，但传统康复训练与人体正常运动锻炼模式并不相似，且常因耐力缺乏无法达到予以康复效果。康复机器人被动训练较传统康复训练，精度跟高，强度更大，且不受患者耐力损耗的影响，能够加快脑卒中患者的大脑与肢体功能的恢复。基于此，本次研究从上肢代偿运动、关节肌张力、日常生活能力等多方面评估康复机器人被动训练对脑卒中恢复期患者的训练效果，现总结如下。

1 资料与方法

1.1一般资料

将2021年6月-2022年4月我院康复医学科住院脑卒中患者88例，随机分组，研究组与对照组各44例。其中，研究组：男25例，女19例，年龄范围为45~83岁，平均（59.62±11.09）岁，发病时间22-150d，平均发病时间（68.77±13.56）d；脑卒中类型：梗死29例，出血15例；卒中部位：左侧27例，右侧17例。对照组：男28例，女16例，年龄范围为47~81岁，平均（59.81±12.15）岁，发病时间25-147d，平均发病时间（69.04±15.42）d；脑卒中类型：梗死28例，出血16例；卒中部位：左侧26例，右侧18例。两组患者临床资料不存在显著性差异（P＞0.05），符合临床研究对于基础性资料的要求。

1.2 纳入标准

纳入标准：①均符合1995年全国第四次脑血管病学术会议制定的脑卒中诊断标准[5]；②首次发病，并处于恢复期1-6个月；③单侧上肢运动障碍；④既往无中枢神经系统损害；⑤入组前未服用影响自主神经系统的相关药物；⑥知晓研究目的、方法，签署相关协议，上报获伦理委员会批准。

1.3  排除标准

①伴有精神异常、意识障碍者；②伴有颅外伤、骨折等外伤史；③房颤或安装心脏起搏器者；④伴有严重心、肺、肝肾功能损害者；⑤既往被确诊为帕金森者；⑥患者本人或家属拒绝参与研究者。

1.4方法

两组患者均给予口服预防脑血管疾病复发药物，包括：降压、降脂、抗动脉硬化、抗抑郁等药物。

对照组患者进行常规康复训练，如：运动锻炼、物理治疗、作业锻炼、床上痉挛体位摆放、健侧患侧起身、关节主动运动、日常生活能力训练、下肢负重训练等。统计与患者推拿、按摩、四肢联动训练等，每次40min，每日2次。

研究组患者进行实施常规康复训练+康复机器人被动训练：采用我院自行研发的自由度末端牵引式上肢康复训练机器人进行被动训练，通过直流电机带动机械臂末端的方式，且住USB通讯下达指令，控制电机转动，实现康复游戏的视觉引导，完成被动训练任务。在上肢康复训练机器人的活动范围内，设定不同的任务，以完成任务的游戏方式实现训练目的，如：设定任务为抓苹果，受试者与康复机器人接触部位作为接苹果的篮子，当被动运动的篮子能够按照既定的轨道运行，并以一个稳定的速度接触到苹果时，设定为分数+1。根据康复机器人与患者在对应的位置与范围内，使机器人被动训练的患者面向桌子，在桌子上固定上肢康复训练机器人，使得患者髋关节、膝关节保持90°弯曲，以被动机器人与患者通过绑带的方式固定在机械臂的末端上，跟随系统软件重复进行抓苹果的康复训练运动。在被动运动训练过程中分别放置两个RGB相机，实时采集患者的康复训练视频流，并将视频流导入Open-Pose库中对上肢骨骼及心经提取，根据《运动康复技术》中对单关节运动所对应的代偿运动模式进行分析，结合患者个人情况，依次开展床上推滚筒、画圆、推举器、拧瓶盖、推球等常见作业训练，以及进行起床、穿衣、刷牙、坐立、擦桌子、喝水等日常生活能力训练。每次40min，每日2次，两组患者均进行为期3个月的康复训练。

1.5  观察指标

（1）上肢代偿运动功能[6]：采用Fugi-Meyer运动功能量表对患者训练前后的上肢运动功能进行评定，主要从单关节运动、多关节运动、协同运动、分离运动、运动速度、运动障碍等几个方面进行综合评估，总分为66分，分数越高，运动功能越高，本研究将肩、肘部（FMA-SE）、腕部评分（FMA-WH）细分。

（2）肩、肘关节肌张力[7]：采用改良Ashoworth量表（MAS）对患者训练前后的肩部、肘部关节肌张力进行评估，分为0-IV级，分别对应0、1、2、3、4分，分数与痉挛程度呈正比。

（3）肩关节本体感[8]：采用NCERP16通道脑诱发电位仪对肩关节平均轨迹误差（ATE）、测试执行时间（Time）值。

（4）ADL评分：采用Barthel指数（BI）对患者训练前后的日常生活活动能力进行评分，分别从大小便控制、进食、洗澡、穿衣、上下楼梯等多个日常活动进行评估，满分100分，分数与日常活动能力呈正比。

1.6  统计学方法

统计学处理系统软件版本为IBM公司的SPSS20.0，持续变量指标的表示方法为均数与标准差（）的表示方法，两组之间的差异检验方法选择t检验，无序分类变量指标的表示方法为百分数（%），两组之间差异检验方法为十字交叉表的Pearson卡方检验，P＜0.05为有统计学意义。

2结果

2.1 两组患者上肢代偿运动功能比较

训练前，两组患者运动功能评分无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的FMA-UL、FMA-SE、FMA-WH显著高于对照组（P＜0.05），见表1。

表1 两组患者上肢代偿运动功能对比（）

2.2两组患者肩、肘关节肌张力比较

训练前，两组患者MAS评分无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的MAS评分显著低于对照组（P＜0.05），见表2。

表2 两组患者肩、肘关节肌张力对比（）

2.3两组患者肩关节本体感比较

训练前，两组患者Time值、ATE对比无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的Time值、ATE显著低于对照组（P＜0.05），见表3。

表3 两组患者肩关节本体感对比（）

2.4两组患者ADL评分比较

训练前，两组患者Baethel指数无显著差别（P＞0.05）；训练后，研究组患者的Baethel指数显著高于对照组（P＜0.05），见表4。

表4 两组患者ADL评分对比（）

3.讨论

脑卒中作为心脑血管疾病，尤其钟爱中老年患者，随着人口老龄化速度的加快，我国已经成为脑卒中的高发国家，每年脑卒中新发病例鱼尾260万例，平均每12秒就会有一个人并发脑卒中。世卫组织调查显示，中国脑卒中发病率位列世界第一，是美国的一倍之多，近20年内，我国脑卒中的发生率仍在逐步上升，以每年8.7%的速度高速攀升者，这对于社会而言是一个巨大的公共卫生健康问题，脑卒中的发生，对患者而言带来的不仅是生理压力还有沉重的经济负担，对社会而言造成大量的医疗资源被占据，为社会也带来了沉重的负担[9-10]。近年来，临床治疗虽然可以大幅度降低患者死亡率，但多数患者会出现不同程度的肢体运动障碍，甚至是残疾，导致患者的生活质量与日常生活能力下降。因此，康复治疗成为改善恢复期脑卒中患者肢体运动功能，神经损害程度的重要方式。脑卒中的康复训练是一个缓慢而艰巨的过程，最佳的康复训练是患者长期在医院接受康复治疗，但传统康复训练多为主动训练，对患者的耐力要求较高，且由于医疗卫生资源、交通以及经济等多方面的制约，患者的康复效果难以达到预期。因此，一些非人工的康复治疗系统被授予较高的期望，如：机器人被动康复训练治疗系统。

本次研究中采用二自由度末端牵引式上肢康复机器人对恢复期脑卒中患者进行被动训练，在上肢训练中，脑卒中患者借助康复机器人完成类似水平面内画圆弧的运动，以一种抓苹果的游戏方式进行，完成任务获取积分，并将运动视频流创穿，做运动学分析，通过屈伸、抓握的方式对上肢功能进行被动训练

[11-13]。本次研究结果中，研究组患者的FMA-UL、FMA-SE、FMA-WH显著高于对照组，表明康复机器人被动训练能够提高恢复期脑卒中患者的上肢代偿功能。二自由度末端牵引式的机器人，通过与患者的接触感应，采用例反馈技术感知患者的用力程度，牵引患者完成被动运动，诱发患侧上肢进行运动参与，建立一个正常的运动模式，与传统康复训练相比，高强度的重复性任务训练能够促进人体大脑的代偿，对于运动神经的恢复有促进剂作用，且针对不同的训练模式给予不同的游戏，在娱乐的过程中调动患者的积极性与主动性，恢复脑组织的原有功能，提升了康复训练的效果。本次研究结果显示，研究组患者的MAS评分显著低于对照组，表明康复机器人被动训练能够缓解患者的肌肉痉挛程度。恢复阶段的脑卒中患者，患侧长出现不同程度的痉挛，若已经提升的肌力无法建立正常的运动模式，痉挛的程度会逐步加重，引起“误用综合征”，康复机器人以协同运动为中心，循序渐进的运动模式促进患者神经功反射的恢复，促进病组织的重组与代偿，达到疏解肌肉痉挛的目的[14-15]。本次研究结果显示，研究组患者的Time值、ATE显著低于对照组，表明康复机器人被动训练能够改善肩关节本位感受器的敏感度。二自由度末端牵引式的机器人通过对患者的关节进行三轴方向训练，激活肩周发部分肌群功能，肩周的血供得到了改善，避免了肌肉萎缩的发火说呢过，提升了肩关节本体感受器的敏感度。上肢康复训练机器人借助游戏的方式，让患者在一个高强度的任务训练模式中进行重复的运动，刺激神经传导功能修复，诱导大脑皮层进行功能成组，在改善神经功能的同时促进了认知功能的提升，并且能够以丰富的声音、光学刺激吸引患者的注意力，让患者暂时忘却疾病的烦忧，自觉的主动的积极的投入到运动控制中，增强自身的感觉、运动功能，刺激本体感觉神经网络的修复与优化。本次研究结果显示，研究组患者的Baethel指数显著高于对照组，表明较传统康复训练相比，研究组患者的Baethel指数显著高于对照组能够提升脑卒中患者的日常生活能力。二自由度末端牵引式的机器人借助例反馈的方式，了解掌握患者的用力情况，比例相应的辅助力量，带动患者完成日常活动，被动训练提供了稳定、精准、重复的训练运动，帮助患者感受信息的输入，其传入大脑皮层中，激活运动神经元，到提升运动功能的效果，帮助患者在穿衣、洗漱等日常生活中完成力的控制与使用，进而提升日常生活能力。

综上所述，对脑卒中恢复期患者开展康复机器人被动训练能够有效改善患者上肢运动功能，缓解肌肉痉挛，提升日常生活能力，恢复肩关节本位感觉，具有良好的康复效果，值得推广应用

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