康复机器人在卒中患者的应用

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脑卒中是一种发病率高、致残率高、死亡率高和复发率高的脑血管系统疾病，已成为我国成年人致死和致残的首要原因[1]。随着脑卒中生存率的提高和成本控制压力的增大，优化卒中后的康复训练方式变得更加重要[2]。美国心脏协会联合美国卒中协会发布的《成人卒中康复和恢复指南》[3]提出一项循证建议，即“可以考虑将机器人辅助运动训练与常规治疗相结合，以改善卒中后患者的运动功能和移动能力”。康复机器人不仅可以提供高强度、可重复的康复训练[4]，还可以减轻康复治疗师的负担。机器人可以在康复训练过程中提供如视觉、听觉等感觉反馈，有利于康复训练过程中患者的运动学习。与常规康复训练相比，机器人辅助下的康复训练可以提供视听提示，并能在线反馈关于患者运动表现的信息，有助于提高患者康复的积极性[5]。有研究显示，运动与个体认知能力关系密切，系统的康复训练对患者认知功能的恢复有一定影响[6]。且机器人可以精确地控制与用户的交互，这使其成为感觉运动训练的理想工具[7]。本文将围绕康复机器人的概述、在卒中患者中的应用及应用效果展开综述，并就康复机器人在卒中患者中的应用前景进行展望，以期为临床护理工作人员实施高质量的卒中患者康复提供参考依据。

1康复机器人概述

康复机器人是康复医学和机器人技术的结合，是指可以帮助或评估患者实现康复目标的机器人。康复机器人主要用于辅助功能障碍患者的日常生活、帮助患者进行康复治疗，其具有较高的灵活性，可以帮助患者实现康复目标或促进患者活动能力的提高。广义上的康复机器人包括功能辅助、康复治疗与复合功能3大类[8]，可用于住院患者及社区康复中心人群。康复是机器人在医疗保健中的主要角色之一[9]。康复机器人可用于各种康复场景，主要为提供身体支持、协助康复训练，协助方式包括单关节或全身支撑，其他还包括通过机器人倾斜台协助姿势训练，或通过机器人轮椅帮助患者进行移动。由于康复机器人本身具有的灵活性、安全性，以及在卒中患者康复中展现出的有效性，机器人辅助下的康复训练[10]成为近来研究的热点。最常见的康复机器人Lokomat是步态矫形机器人[11-12]，可用于卒中等疾病的康复，其主要作用是增强下肢力量和扩展活动范围。与传统康复训练相比，康复机器人更加平稳、可控，可以保证训练的效率和强度，并可实时记录数据以便于后期康复评估。

2康复机器人在卒中患者中的应用

2.1应用领域传统的卒中康复综合了多种治疗策略，各策略循证支持程度不一。通常治疗策略为康复治疗师通过重复的锻炼来促进卒中患者的运动学习和增强肌肉力量。在卒中急性期，康复治疗可以通过结合被动运动来维持预期神经恢复中身体结构的完整性。随着康复治疗的进展，治疗性的被动锻炼会进展为辅助下的主动运动。由于一对一治疗时间有限，为了提高治疗效率，临床医师可能会将许多简单的肌肉锻炼和重复运动以小组练习的方式进行，或要求患者在正式治疗时间之外独立完成。机器人设备[2]非常适合应用于这一领域，因为其能够始终如一地执行简单、重复的任务。康复机器人在卒中患者中的应用类型包括上肢运动机器人、下肢运动机器人、作为辅助装置的机器人以及可穿戴设备。

2.2应用方式康复机器人拥有多种功能[9]，包括为患者提供身体上的支持、协助进行康复训练和帮助行走移动等。康复机器人常需要借助相对较大的工作站设备进行连接。这些工作站主要分为两大类[2]：末端执行器装置和外骨骼工作站装置。有研究者通过将康复机器人与常规康复疗法[6]结合、与镜像疗法结合[13]、与针刺疗法联合[14]或与虚拟现实技术结合[15-16]来探究其对卒中患者功能康复的效果。

2.3应用优势康复机器人可以通过编程来引导卒中患者完成一系列特定的动作，同时保持规定的支撑水平并限制不期望的或禁忌的运动[2]。机器人还具有附加价值，因为其能够在不疲劳的情况下执行重复动作，并收集客观的定量数据。机器人装置还可在重复性物理任务期间提高在常规运动治疗期间可能难以实现的患者参与度水平。有研究表明，机器人疗法与传统疗法相比较具有更好的经济结局，对于有严重功能障碍的卒中患者，机器人疗法在康复治疗方面和成本效益方面均具有优势[17]。

3康复机器人在卒中患者中的应用效果

3.1改善下肢运动及平衡功能卒中后的损伤会导致患者肢体活动和平衡功能下降。随着卒中发病率的增加，卒中后下肢运动障碍患者逐渐增多。下肢康复机器人辅助步态训练是一种安全有效、密集重复且有针对性的康复训练，可以帮助卒中后下肢运动功能障碍的患者重新获得肢体运动协调能力。有研究采用国产下肢康复机器人对15例慢性期脑卒中患者进行为期6周的辅助步态训练，发现其能显著改善慢性期脑卒中患者的步行能力和日常生活活动能力，但步态不对称性改善不显著[18]。国内也有研究者应用Lokom⁃at[19-21]、Lokohelp[22-24]等康复机器人，探究其对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响。平衡功能涉及患者自主和独立的技能，其不仅是行走的基础，也是日常生活中许多活动的基础。研究显示，与常规康复治疗相比，康复机器人能够改善卒中患者的平衡功能，促进患者步行功能的恢复，提高步行能力，利于下肢功能恢复[19-25]。但也有研究结果表明，尽管纵向比较观察到机器人辅助康复治疗对卒中患者平衡功能改善显著，但其效果与常规康复治疗间无显著差异[26]。目前，康复机器人在下肢康复中的应用已较为广泛，但研究涉及的康复方案繁多，选择何种康复方案最为有效尚待验证。3.2改善上肢运动功能超过三分之二的卒中患者入院时有手臂运动障碍和功能缺陷，并因此导致生活质量下降和社会参与减少。机器人辅助训练是一种很有前景的上肢康复训练方法。一项系统综述和Meta分析比较了机器人辅助训练与治疗师介导的训练对卒中后患者手臂康复的影响，结果表明机器人辅助训练在上肢运动损伤恢复方面略优于治疗师介导的训练，在改善手臂功能、日常生活活动能力和社会参与方面并不劣于治疗师介导的训练[27]，这支持了机器人辅助训练在临床实践中的应用。上肢机器人辅助训练用于脑卒中恢复期患者，不仅能增加其肩关节活动度,而且可改善上肢运动功能，提高日常生活活动能力。也有研究者通过采用上肢康复机器人联合其他康复疗法来观察其对卒中患者功能康复的应用效果。如康复机器人与镜像疗法结合可以改善脑卒中患者的上肢运动功能和日常生活活动能力[13]；上肢康复机器人联合康复机器人手套可以改善脑卒中患者的上肢功能[28]；采用上肢康复机器人治疗后，能减轻脑卒中患者的上肢运动功能障碍，缓解肌肉痉挛，增加肘关节伸展功能，具有较好的治疗效果[29]。康复机器人在脑卒中患者上肢功能康复中有了越来越多的临床应用和证据支持，可以被进一步推广。

3.3改善认知功能除运动障碍外，卒中患者还常伴有认知功能下降。约30%的缺血性卒中患者表现出确定的认知损害，即简易智力状态检查量表（Mini-mentalStateExamination，MMSE）<27分[30]。Dundar等[31]的研究结果显示，机器人辅助训练组较常规组在脑卒中患者认知功能方面的改善更加显著。但也有研究指出，无论机器人辅助康复训练还是传统康复训练均能改善患者整体的认知功能，且结果分析并无统计学差异[32-34]。Ranzani等[4]指出，机器人辅助训练与传统神经认知疗法对卒中患者的认知功能改善的结果并无统计学差异。这可能是由于研究人群大多为轻度或者中度脑卒中患者，其受损程度会掩盖一些干预效应。Manuli等[35]指出，机器人训练与虚拟现实技术结合可以更大程度改善患者的认知功能，并且可能会对卒中患者的心理健康及日常生活活动功能有积极影响。国内有研究者发现，康复机器人训练有助于改善亚急性脑卒中患者的认知功能[36]。但目前康复机器人在卒中患者中的应用尚未形成标准化、系统的应用方案，如康复机器人的最佳训练强度、频率不统一，功能评估缺乏一致性，随访时间不一致，缺少专门的评估工具等，以致康复机器人对卒中患者认知功能改善的研究支持证据不足。关于康复机器人能否显著改善卒中患者的认知功能，还需要进行更多大样本、多中心的随机对照研究来进一步证实。且为了提供康复机器人对改善脑卒中患者认知功能障碍恢复的有效证据，还需要评估其长期干预效果并结合卒中后恢复的神经生理学基础加以论证。

4康复机器人在卒中患者中的应用展望

4.1探索标准化应用方案康复机器人在卒中患者中的应用研究还需要形成标准化的应用方案，如关于卒中患者应用机器人进行康复训练的时机[12]、训练频率、训练强度等，通过有针对性的评估工具来评价其应用效果。未来研究可进一步深入探讨康复机器人应用的关键要素、开发有针对性的评估工具及确定最佳随访时长。目前关于康复机器人应用研究中使用的机器人器械存在较大的异质性[37]。对于机器人跑步机、地上外骨骼和机器人末端执行器，哪种器械在卒中患者中具有最佳康复效果，仍有待于未来研究进一步确定。

4.2制订智能化训练策略现在许多电子设备都集成了软件，可以将单调乏味的身体运动转换为引人入胜的游戏和身体挑战，从而让用户保持积极性和参与度[2]。当前机器人技术提供的治疗可能在某种程度上不是最佳的。许多器械采用模块化方法指导使用者进行运动学习，将复杂动作分解为关节特定的重复运动。这种方法试图集中患者的注意力，以提高学习效果。虽然这种策略可能是直接的，但与对人类发展的理解是不一致的。在人类发展中，运动是通过试错进行学习的。模块化方法也与临床思维不一致，临床思维已经从重复性运动转向有意义的职业和功能性活动。机器人设计师已经通过将工作站机器人与虚拟现实技术相联系，通过游戏促进用户参与，且机器设备也逐渐转向可穿戴。然而，这些策略是否足以提供有效的康复支持并易于推广到日常生活中仍有待论证。

5小结

随着未来网络、人工智能、新兴材料等技术的快速发展，康复机器人也迎来其新的发展与挑战。由于卒中患者数量的增加，护理人员或康复治疗师的缺乏等问题，鉴于有证据表明机器人辅助康复至少与传统训练一样有效，且还能有效地节省人力资源，康复机器人可以作为卒中康复的一种替代解决方法。但是目前康复机器人相关方面的研究还缺乏明确的标准化训练方案，可选择的康复机器人种类繁多，应用方式各不相同，康复疗效也尚不明确，未来康复机器人的研究与开发还需要更多的探索，朝着标准化和智能化的方向发展，以期更好地为卒中后功能障碍患者的康复提供更加成熟和规范的应用方案。

作者:陈礼静 李娟 储静 单位:海军军医大学护理系 复旦大学附属华山医院