上肢康復機器人聯合上肢康復訓練對腦卒中恢復期偏癱患者的影響

李宇淇，黃國志，路鵬程，何龍龍，黃文浩，黃楚紅，曾 慶*

1南方醫科大學珠江醫院，廣東 廣州 510280；2柳州市工人醫院，廣西 柳州 545027；3南方醫科大學康復醫學院，廣東 廣州 528305；4中山大學附屬第三醫院，廣東 廣州 510630；5汕頭市中心醫院，廣東 汕頭 515041

腦卒中是我國成年人殘疾和死亡的首要因素，具有發病率、復發率、致殘率和病死率均高的特點［1-2］。目前我國腦卒中患者在勞動力人群中占比較大，且發病年齡趨向年輕化。隨著醫療技術的發展，腦卒中患者經治療后病死率明顯下降，但約70%患者仍殘留不同程度運動功能障礙［2］，其中以上肢功能障礙最為常見，只有1/3患者可自行慢慢恢復部分上肢功能［3］。上肢功能障礙直接嚴重影響患者生存質量，改善上肢運動功能是康復的核心要素［4］。目前針對偏癱患者上肢功能訓練以治療師“一對一”指導康復訓練為主，常規康復訓練可在一定程度上改善腦卒中患者上肢運動功能，但其康復效果與治療師水平和患者康復訓練依從性密切相關。常規康復訓練往往存在訓練強度難以維持、過程乏味、不能即時反饋訓練效果和缺乏客觀的評估數據等缺點［5］。研究發現，上肢康復機器人具有無疲勞、定量化、個體化等優點，將其應用于偏癱側上肢康復訓練，可以提高訓練效率及增加治療過程中的趣味性［6］，減少臨床治療師的工作負擔，增加運動訓練強度，有效彌補常規上肢康復訓練的缺點［7］。本研究采用上肢康復機器人聯合常規上肢康復訓練治療腦卒中恢復期偏癱患者，取得良好療效，現報道如下。

1 臨床資料

1.1 病例選擇標準

1.1.1 診斷標準 根據《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》有關腦卒中診斷標準［8］，并經CT或MRI等輔助檢查手段確診為腦卒中。

1.1.2 納入標準 ①年齡25～80歲；②性別不限；③意識清楚，無嚴重認知障礙，能遵醫囑完成康復訓練及評估；④病程2周～6個月，處于腦卒中恢復期；⑤病情穩定，冠心病、高血壓、糖尿病、高血脂、痛風等基礎疾病控制良好；⑥上肢肘關節主要肌肉張力改良Ashworth痙攣評分（modified Ashworth scale，MAS）≤2級；⑦所有受試者知曉本研究方案，并簽署知情同意書。

1.1.3 排除標準 ①合并偏癱側肢體骨折、嚴重感染及嚴重肝腎功能損傷；②脊髓損傷、腦寄生蟲病、心臟病、代謝障礙等疾病引起肢體功能障礙；③其他疾病（如凍結肩等）導致的健側肢體關節活動疼痛、活動受限等功能障礙；④合并心腦血管系統、消化系統和內分泌系統等嚴重疾病以及精神病；⑤單一小腦部位出血。

1.1.4 中止或脫落標準 ①發生嚴重不良事件或者在試驗過程中病情出現變化（如病情加重或者病情變化危及生命），主診醫生進行專業診斷后認為受試者應中止臨床試驗；②患者治療依從性不強，無法按照試驗流程定量進行治療和定時完成評估；③患者因多種原因自主要求退出臨床試驗。

1.2 一般資料

選擇2018年10月—2020年1月在南方醫科大學珠江醫院康復醫學科、神經內科及神經外科進行治療的住院及門診腦卒中患者40例。采用信封法隨機分為對照組和觀察組，每組20例。2組性別、年齡、病程、偏癱側、腦卒中類型等一般資料比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。本研究方案經南方醫科大學珠江醫院倫理委員會審批通過（批準號：2018KFLLK002）。

表1 2組一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

表1 2組一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

組別觀察組對照組例數20 20性別男17 19女3 1年齡/歲49.90±14.20 49.45±11.69病程/月1.90±1.59 2.10±1.45偏癱側右側9 13左側11 7腦卒中類型腦出血8 10腦梗死12 10

2 方 法

2.1 治療方法

2.1.1 常規治療 2組治療期間根據病情進行改善循環、神經營養、穩定血壓、降糖、調脂、穩定斑塊、控制癲癇等基礎藥物治療，良肢位擺放、關節主動和被動活動、坐位及站立平衡訓練、步行功能訓練、輔具使用、言語及吞咽康復訓練、常規物理治療等基礎康復治療。

2.1.2 對照組 在常規治療基礎上進行上肢康復訓練。具體訓練方法為：臥位時，在抗痙攣體位下，治療師帶動患者被動進行肩胛骨上提及前伸運動訓練松動肩胛骨，伸直上臂外旋控制上臂痙攣，引導患者進行簡單的主動運動（如雙手上舉、屈伸肘控制訓練）。坐位時，雙手伸直外旋向后支撐重心轉移、肩胛骨上提訓練、肩胛骨前伸內收前后運動、雙肘伸直軀干雙側運動、坐位推球訓練。站立位時，雙手伸直外旋向后支撐重心轉移、偏癱肢體伸直外旋、肘伸直上肢外展、翻轉叉握雙手掌心向上重心轉移訓練、上肢各運動方向的主動性抗阻訓練、日常生活活動訓練（如穿衣、床椅轉移、進食等）。60 min/次，1次/d，7 d/周，共治療2周。

2.1.3 觀察組 在對照組基礎上進行上肢康復機器人訓練。

2.1.3.1 上肢康復訓練 康復訓練方法同對照組，30 min/次，1次/d，7 d/周，共治療2周。

2.1.3.2 上肢康復機器人訓練 使用上肢智能力反饋康復機器人（上海傅利葉智能科技有限公司，型號：Fourier M2）進行康復訓練，30 min/次，1次/d，7 d/周，共治療2周。具體訓練方法如下：

（1）訓練前準備 訓練開始前將偏癱側肢體遠端固定于上肢康復機器人評估治療平臺末端執行器，采用手套綁帶固定，防止在治療過程中滑脫；并交代訓練過程中的注意事項。

（2）訓練模式選擇 由康復治療師對患者上肢偏癱情況進行評估，選擇不同的運動模式/訓練場景，不同場景對應不同的預設運動軌跡。具體如下：

①被動運動模式 適用于肌力0～1級患者，機器人提供完全助力帶動患側上肢進行被動運動的訓練任務。

②助力運動模式 適用于肌力2級患者，機器人基于力反饋技術在訓練過程中為患者提供一定輔助的力量，幫助患者進行預定訓練任務。

③主動運動模式 適用于肌力3級患者，可自主通過機械臂進行訓練。

④抗阻運動模式 適用于肌力3級以上的患者，可以通過機器人提供阻力予以抗阻訓練。

（3）訓練過程 訓練開始后患者通過移動末端執行器進行偏癱肢體多點方向運動完成游戲任務，以達到訓練偏癱肢體肌力、關節活動度、運動控制等目的。上肢康復機器人反饋技術可通過多維力傳感器感知接觸力量大小，結合多種控制算法，真實模擬出反饋力，根據患者的力量進行實時調節，可以模擬治療師根據患者情況提供助力完成任務。此外，還可以通過趣味性游戲和多種感覺輸入以及視覺和音效上的反饋提高患者主動性。治療過程中機器人可以通過痙攣保護、急停按鈕、電子圍墻等為患者提供較好的安全保護功能。

2.2 觀察指標

2.2.1 上肢運動功能評分 采用Fugl-Meyer運動功能評分量表上肢部分（Fugl-Meyer motor function assessment-upper limb，FMA-UL）評估上肢運動功能。主要包括單關節和多關節運動、協同運動、分離運動、運動速度、運動障礙、共濟失調和反射等，量表總分為66分。可進一步細分為FMA肩肘部評分（FMA-shoulder and elbow，FMA-SE）及FMA腕手部評分（FMA-wrist and hand，FMA-WH），得分越高表示運動功能越好［9］。

2.2.2 日常生活活動能力評分 采用Barthel指數（Barthel index，BI）評定量表進行日常生活活動能力評分。主要包括大便控制、小便控制、修飾、如廁、進食、床椅轉移、洗澡、步行活動、穿衣、上下樓梯等10個評分項目。滿分為100分，得分越高表示日常生活活動能力越好，獨立性越強［10-11］。

2.2.3 上肢肌肉激活和運動募集同步化評估 采用表面肌電圖儀（上海諾誠醫療器械有限公司，MyoMove-EOW）測量受試者患側上肢肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌前束和三角肌中束最大等長收縮時的表面肌電圖（surface electromyography，sEMG），評估上肢肌肉激活和運動募集同步化情況。主要包括均方根值（root mean square，RMS）和積分肌電值（integrated electromyography，iEMG）［12］。

2.3 統計學分析

采用SPSS 25.0軟件行統計學分析。計量資料符合正態分布，采用（±s）表示，組內比較使用配對樣本t檢驗，組間比較使用獨立樣本t檢驗；偏態分布數據以［M（P25，P75）］表示，組內比較使用Wilcoxon符號秩檢驗，組間比較Mann-WhitneyU檢驗。計數資料采用χ2檢驗。等級資料采用秩和檢驗。P＜0.05為差異具有統計學意義。

3 結 果

3.1 2組治療完成情況

本研究治療過程中對照組脫落2例，共38例完成治療，其中對照組、觀察組分別18例、20例。

3.2 2組FMA、BI評分比較

與治療前比較，2組治療后FMA-UL、FMA-SE、FMA-WH、BI評分均明顯升高，差異具有統計學意義（P＜0.05）。與對照組比較，觀察組FMA-UL、FMASE、BI評分均明顯更高，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 2組治療前后FMA、BI評分比較（±s）/［M（P25，P75）］分Table 2 Comparison of FMA，BI scores between two group before and after treatment（±s）/［M（P25，P75）］Scores

表2 2組治療前后FMA、BI評分比較（±s）/［M（P25，P75）］分Table 2 Comparison of FMA，BI scores between two group before and after treatment（±s）/［M（P25，P75）］Scores

注：與治療前比較，1）P＜0.05；與對照組比較，2）P＜0.05。Note:Compared with before treatment,1)P＜0.05;compared with the control group,2)P＜0.05.

組別對照組觀察組例數18 20時間治療前治療后治療前治療后FMA-UL 19.00（9.00，29.00）26.50（10.50，38.75）1）15.50（10.00，30.75）35.50（24.00，46.75）1）2）FMA-SE 12.50（7.25，20.00）17.00（8.75，23.25）1）13.00（10.00，19.50）26.00（19.25，32.50）1）2）FMA-WH 5.00（2.00，10.00）10.50（2.00，15.25）1）3.00（0.50，11.50）9.50（4.25，15.50）1）BI 53.61±17.64 57.50±15.841）58.50±16.94 68.50±15.401）2）

3.3 2組表面肌電圖比較

與治療前比較，2組治療后肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌前束、三角肌中束RMS、iEMG值均明顯升高，差異具有統計學意義（P＜0.05）。與對照組比較，觀察組肱三頭肌RMS值、三角肌中束RMS和iEMG值均明顯更高，差異具有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 2組治療前后RMS、iEMS值比較（±s）/［M（P25，P75）］Table 3 Comparison of RMS，iEMG between two groupsbefore and after treatment（±s）/［M（P25，P75）］

表3 2組治療前后RMS、iEMS值比較（±s）/［M（P25，P75）］Table 3 Comparison of RMS，iEMG between two groupsbefore and after treatment（±s）/［M（P25，P75）］

注：與治療前比較，1）P＜0.05；與對照組比較，2）P＜0.05。Note:Compared with before treatment,1)P＜0.05;compared with the control group,2)P＜0.05.

組別對照組觀察組例數18 20時間治療前治療后治療前治療后RMS值/μV肱二頭肌80.84±51.64 96.56±54.401）75.73±40.10 96.00±55.751）肱三頭肌12.14（6.45，30.94）19.19（7.70，37.26）1）11.59（6.82，27.94）29.98（24.48，44.24）1）2）三角肌前束29.32（8.05，49.82）49.95（13.75，75.71）1）39.01（15.93，76.69）44.03（20.95，99.52）1）三角肌中束51.07（18.18，84.53）61.64（20.33，93.49）1）47.49（18.37，103.10）94.70（70.44，119.90）1）2）組別對照組觀察組例數18 20時間治療前治療后治療前治療后iEMG值/（mV·s）肱二頭肌241.37±156.51 293.36±167.491）225.39±111.21 293.79±173.481）肱三頭肌36.42（20.23，92.32）57.55（23.03，118.11）1）45.25（16.03，83.82）83.49（70.36，117.71）1）三角肌前束98.22（24.13，194.89）149.84（45.40，227.13）1）117.01（39.94，230.08）132.07（57.66，298.54）1）三角肌中束130.29（54.53，199.25）184.93（60.98，280.47）1）143.23（35.16，309.28）284.10（211.30，359.85）1）2）

4 討 論

4.1 上肢康復機器人聯合上肢康復訓練可提高腦卒中偏癱患者上肢功能

本研究結果顯示，與對照組比較，觀察組治療后的FMA-UL評分明顯提高，提示上肢康復機器人結合常規上肢康復訓練可有效改善腦卒中偏癱上肢的運動功能。這與MEHRHOLZ等［13］Meta分析結果顯示腦卒中患者接受機器人康復治療可改善其上肢運動功能的結果一致。其機制可能與以下因素相關：①本研究使用的是末端執行器類型上肢康復機器人，通過力反饋技術感知患者用力程度調整助力大小，牽引腦卒中患者偏癱肢體進行主動運動或被動運動，可誘發患側上肢主動參與，進一步幫助其建立正常的運動模式。②上肢康復機器人輔助訓練在相同的治療時間內可提供較常規上肢康復訓練更高強度的訓練，通過高強度、重復性和特定的任務訓練，可促進中樞神經的代償和重組，有助于腦卒中患者上肢運動功能恢復［14］。基于大腦可塑性，重復性訓練動作可對大腦產生重復性刺激，部分未受損的腦組織可補償部分原有的功能［15］。③上肢康復機器人不同訓練模式均配備不同的游戲，通過娛樂結合訓練的方法更容易調動患者的主動性，提高患者訓練的積極性，彌補常規康復訓練的不足。

4.2 上肢康復機器人聯合上肢康復訓練可改善腦卒中偏癱患者上肢近端功能

表面肌電圖具有定量評估肌肉收縮、肌張力、運動神經傳導速度檢測等功能，可以反映肌肉興奮性［16］和運動單位募集同步化，是最為直接檢測肌肉功能狀況的手段之一［17］。sEMG指標中RMS值很少受到干擾，是最常用于表面肌電圖的定量分析指標［18］。研究結果顯示，與對照組比較，觀察組治療后FMA-SE評分、肱三頭肌RMS值、三角肌中束的RMS值和iEMG值均明顯提高，這提示上肢康復機器人聯合上肢康復訓練能提高肱三頭肌、三角肌中束的肌肉激活和運動單位募集同步化效果，其中肩肘部的功能尤其是肌力的改善較明顯。腦卒中患者偏癱上肢改善以肩關節為主的可能原因如下：①在訓練過程中，偏癱上肢（手部及腕部）基本是固定于末端執行器上未得到充分訓練，故腕手部功能改善不明顯，這提示了上肢康復機器人訓練存在整體性不足的缺點，應在下一步研究中完善。②康復機器人治療結合上肢康復訓練對肌群的激活程度更高，可能與任務導向性訓練激發患者主動性，使目標肌肉重復運動次數更多相關［19］。研究表明運動功能恢復的關鍵因素為高強度、重復性、以任務為導向的運動訓練［20］，康復機器人聯合上肢康復訓練次數更為密集，訓練強度不會因治療師的水平及患者疲勞程度而變化。無疲勞的重復性運動可促進偏癱上肢參與運動的肌纖維增加，提高偏癱上肢肌力。

4.3 上肢康復機器人聯合上肢康復訓練可提高腦卒中偏癱患者的日常生活活動能力

日常生活活動能力的提高與上肢運動功能密切相關。本研究結果顯示，與對照組比較，觀察組治療后BI評分明顯提高，提示機器人訓練結合上肢功能訓練可有效提高腦卒中恢復期偏癱患者的日常生活活動能力。這可能與以下原因相關：①康復機器人聯合上肢康復訓練過程中許多康復訓練任務具有相似性，通過高強度、重復性的運動技能學習有助于腦卒中患者日常生活活動能力的提高，這與SEIDLER等［21］研究結果相似。②康復機器人聯合上肢康復訓練可提高上肢特別是肩肘部的運動功能，而日常生活活動與肩肘部的運動功能密切相關，聯合康復訓練后腦卒中患者穿衣、進食等需要肩肘部參與的日常生活活動能力明顯提高。這與KWAKKEL等［22］研究結果存在差異。這可能與該研究中的上肢機器人在治療過程中的康復訓練任務未包含有日常生活能力的鍛煉有關。

5 小 結

上肢康復機器人聯合上肢康復訓練可以有效改善腦卒中恢復期患者上肢運動功能，促進偏癱上肢肌肉激活和運動單位募集同步化，提高日常生活能力，值得臨床推廣應用。