機器人輔助訓練下脊髓損傷患者康復效果的Meta分析

廖晨霞 李倫蘭 張新蘭 劉靜 汪晶 高馨

(安徽醫科大學第一附屬醫院，安徽 合肥 230022)

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是致殘率極高的脊柱損傷疾病[1]。在我國SCI患者總人數已突破百萬，并以每年12萬的速度劇增，呈現逐年升高的趨勢[2]。SCI患者常伴截癱，極大地影響了患者生活質量，目前主要靠后期的康復訓練促進機體功能恢復[3]?？祻湾憻挿绞街饕ㄎ锢懑煼?，康復師輔助訓練等[4]。近年來，機器人輔助訓練逐漸發展成為一種針對神經系統疾病患者的新治療方法[5-6]。機器人輔助訓練主要通過康復機器人，采用多樣化的模式對患者進行康復訓練，利用配備的各類傳感器記錄人體運動學和生理學等特征，為改進和優化康復方案提供數據支撐[7]，相較于人工訓練，一方面降低了康復醫護人員工作強度，另一方面提高了患者康復訓練的定量化、系統化、個性化和科學化。然而，機器人輔助SCI患者功能恢復的療效報道不盡相同，其有效性尚未得到完全的認可。本研究旨在對機器 人輔助訓練下SCI患者康復效果進行Meta分析，以期為機器人輔助訓練的臨床實踐和推廣提供循證依據。

1 資料與方法

1.1文獻納入和排除標準 納入標準：(1)研究類型為RCT研究。(2)研究對象年齡≥18歲，磁共振確診為SCI，根據美國脊髓損傷協會(American spinal cord injury association, ASIA)制訂的ASIA分級為標準，分級為A、B、C、D、E級；病情穩定意識清楚，被建議進行機器人輔助訓練(A、B、C、D、E級患者都被納入)，無合并心血管、呼吸、腫瘤等疾病。(3)干預組實行機器人輔助訓練，對照組實行常規干預(如物理療法，人工輔助訓練，包括沒有干預)。(4)結局指標包括6 min步行距離(6-minute walking test，6MinWT)，10米步行速度(10 m walking speed，10MWT)，伯拉格平衡量表評分(berg balance scale，BBS)，脊髓獨立測試(spinal independence measure，SCIM-III)，脊髓損傷步行指數(spinal cord injury walking index ，WISCIⅡ)，計時起立-行走測試 (timed up and go test，TUGT)。排除標準：(1)非RCT研究，研究設計不嚴謹。(2)重復發表文獻。(3)無法提取完整數據。(4)無法獲得全文。(5)比較不同類型機器人的康復療效。

1.2文獻檢索策略 檢索中國期刊網全文數據庫 (CNKI)、萬方數據庫 (WF)、中國生物醫學文獻數據庫 (CBM)、維普信息資源系統 (WP) 、PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Medline、數據庫，檢索日期限制為建庫至2020年2月，手動檢索納入研究的參考文獻及與主題相關的綜述，中文檢索詞為(機器人or機器人輔助)and(脊髓損傷)，英文檢索詞為(robot or robot assistance or robot assistant or robotic assisted) and(spinal cord injury or spinal injury or SCI)。以PubMed為例，見框1。

框1 PubMed檢索策略

1.3文獻篩選、質量評價和資料提取 由2名經過系統培訓的研究員根據納入排除標準篩選文獻，依據Cochrane Handbook For Systematic Reviews of Interventions (5.1.0)[8]標準評價文獻質量：(1)隨機方法的正確性。(2)隨機方案的分配隱藏。(3)研究者和研究對象是否采取盲法。(4)結果測評者是否采取盲法。(5)結局指標是否完整。(6)對研究結果是否選擇性報告。(7)有無其他方面偏倚。若文獻完全滿足上述標準，質量為A級；若部分滿足上述標準，質量為B級；若完全不滿足上述標準，質量為C級。獨立評價文獻質量后，2名研究員根據上述標準對文獻質量進行討論，對于納入和排除的文獻需要2名研究員達成共識，當出現不同觀點時，討論協商詢問第3方意見。篩選完成后，按照要求提取納入文獻資料，主要包括作者、發表年份、國家、樣本量、年齡、干預措施、結局指標和干預時間。

2 結果

2.1文獻檢索結果 經數據庫初步檢索出文獻979篇，經Notepress剔除重復文獻347篇，剩余632篇，閱讀問題和摘要后篩選出52篇，精讀全文后納入11篇[11-21]進行Meta分析，樣本量共計448例，干預組206例，對照組242例，文獻篩選流程圖，見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖

2.2納入研究的基本特征 文獻基本特征，見表1。本研究文獻中結局指標的提取時間多在4周和8周，其中有2篇文獻[16,18]結局指標的提取時間為4個時間節點(0，1周，2周，4周)，為了更好的控制時間變量對結果的影響，我們提取4周時的結局指標。

表1 納入研究的基本特征

2.3文獻質量評價 共納入11篇文獻，根據Cochrane Handbook For Systematic Reviews of Interventions (5.1.0)[8]標準評價文獻質量，4篇為A級，7篇B級。Cochrane偏倚評估，見圖2和圖3。納入文獻質量評價，見表2。掃二維碼見圖2和圖3。

表2 納入文獻質量評價

2.4Meta分析結果

2.4.16MinWT 4篇文獻[12-13,15,17]使用6MinWT測量患者的步行距離，共計169例患者。合并結果顯示異質性小(I2=45%,P=0.14)，選擇固定效應模型分析，差異有統計學意義，機器人輔助訓練組6MinWT結果優于常規訓練組 (MD=0.34，95%CI:0.03～0.64，P=0.03)，見圖4。

圖4 機器人輔助訓練對SCI患者6MinWT的影響

2.4.2SCIM Ⅲ評分 2篇文獻[12,14]使用SCIM Ⅲ評分評估患者的日常生活能力，共計33例患者，結果無異質性(I2=0%，P=0.32)，選擇固定效應模型分析，結果顯示差異具有統計學意義，機器人輔助訓練組SCIM Ⅲ評分結果優于常規訓練組 (MD=12.38，95%CI:7.44～17.32，P<0.000 1 )。見圖5。

圖5 機器人輔助訓練對SCIM Ⅲ的影響

2.4.3下肢運動評分 5篇文獻[11,13-15,19]使用LEMS評分評估患者的雙下肢運動功能，共計214例患者。結果無異質性(I2=0%，P=0.46)，選擇固定效應模型分析，差異具有統計學意義，機器人輔助訓練組對LEMS評分的影響優于常規訓練組(MD=2.43，95%CI:0.29～4.57，P=0.03)，見圖6。

圖6 機器人輔助訓練對LEMS的影響

2.4.4WISCIⅡ評分 2篇文獻[13,19]使用WISCIⅡ評分評估患者的步行能力和步行靈活性，共計133例患者。結果無異質性(I2=0%，P=0.97)，選擇固定效應模型分析，差異有統計學意義，機器人輔助訓練組對WISCIⅡ的影響優于常規訓練組(MD=3.10，95%CI:1.72～4.29，P<0.000 01)，見圖7。

圖7 機器人輔助訓練對WISCIⅡ的影響

2.4.5TUGT評分 3篇文獻[16,18,21]使用TUGT評分評估患者的起立行走能力，共計122例患者。結果無異質性(I2=30%，P=0.24)，選擇固定效應模型分析，差異有統計學意義，機器人輔助訓練組TUGT評分要高于常規訓練組(MD=0.58，95%CI:0.15～1.01，P=0.009)。見圖8。

圖8 機器人輔助訓練對TUGT的影響

2.4.610MWT 9篇文獻[11-18,20]使用了10MWT測量患者的步行速度，共計388例患者。合并結果存在異質性(I2=83%，P<0.000 1)，選擇隨機效應模型分析，差異無統計學意義。因存在異質性進行敏感性分析，剔除1項對結果影響較大的研究[11]后異質性檢驗(I2=50%，P=0.05)，故采用固定效應模型，合并效應仍無統計學意義，故2組患者10MWT比較，差異無統計學意義 (MD=-0.02，95%CI:-0.04～0.00，P=0.12)。

2.4.7BBS評分 3篇文獻[11-12,14]使用BBS評分評估患者的平衡能力，共計52例患者。結果無異質性(I2=0%，P=0.83)，選擇固定效應模型分析，差異無統計學意義，故2組患者BBS評分比較，差異無統計學意義(MD=-2.01，95%CI:-5.09～1.07，P=0.20)。

2.4.8發表偏倚 本研究共納入11篇文獻，其中9篇文獻的結局指標包括10MWT，針對10MWT結局指標繪制漏斗圖檢驗發表偏倚，各研究點左右分布稍不對稱，提示有存在發表偏倚的可能，見圖9。

圖9 機器人輔助訓練與常規訓練比較下10MWT的漏斗圖

3 討論

3.1機器人輔助訓練應用于SCI患者的臨床意義 本研究納入的SCI患者包括了ASIA分級中的A～E級患者，即涵蓋了完全性和不完全性損傷的SCI患者，因此機器人輔助訓練對于不同損傷程度的SCI患者都具有一定的臨床意義，與Cheung等[22]研究結果一致。本研究共納入11篇研究，結果顯示：機器人輔助訓練組在6MinWT、LEMS評分、SCIM Ⅲ評分，WISCIⅡ評分及TUGT評分要優于對照組。相較于常規訓練，機器人輔助通過增加訓練時間和訓練強度提高了步行耐力，使患者能在6MinWT測試更優機器人輔助主要對下肢肌力和步行功能進行強化訓練[23-24]，提高了患者雙下肢運動功能；機器人輔助提供高精度、高強度、高重復性的訓練，增強了與正常運動相關的傳入反饋，促進了腦區激活和神經重塑，從而增強患者肢體靈活性，提高其生活自理能力[25]；機器人輔助可幫助SCI患者更早的進入步態訓練，且步態訓練模式具有生理性，允許患者在30 min的療程中練習1 000步，遠高于常規訓練的50～100步[26]，因此可提高患者的步行能力和起立行走能力；此外，機器人輔助訓練可實時地反饋運動參數，精確的測量運動強度和運動效果，從而不斷完善患者的康復計劃；同時機器人輔助訓練可提供人機互動游戲，提升患者訓練過程中的愉悅感，激發訓練的主動性和積極性[27-28]。

3.2機器人輔助訓練對SCI患者10MWT和BBS的影響尚不明確 Itoh等[29]的案例報告分析指出機器人在改善患者步行能力的同時，可幫助其提高步行速度；Aguirre等[30]卻分析得出機器人輔助訓練并不能提高患者的步行速度?？梢?，機器人輔助訓練對10MWT和BBS的影響尚不明確，一方面可能是因為常規訓練對SCI患者的康復同樣起到了積極的作用；另一方面機器人輔助訓練允許為患者提供協助來完成任務，降低了患者在康復中的主動參與性，不利于提高其在現實環境中的行走速度[31]。此外，這種結果的不同可能與各研究間干預的時間、頻率及樣本量不同有關?，F階段，機器人輔助訓練的強度、難度、頻率及周期等尚無明確統一的標準，康復效果也未得到完全的肯定；此外，機器人輔助訓練的費用較為昂貴，對于經濟負擔較重的SCI家庭，難以承擔康復費用，因此臨床推廣受到一定的限制[32-33]。

3.3機器人輔助訓練對臨床護理實踐的啟示

3.3.1強化護理人員的學習意識以提升智慧服務能力 相關研究[34]指出，隨著機器人研究技術的不斷成熟，將來會在臨床進行大范圍的運用，護士將是它們最密切的合作伙伴。因此，成立學習小組(包括醫生、護士、康復師和機器人設計者等)，交流學習機器人訓練相關知識，從而提高護理人員對機器人輔助訓練使用規范，使用原理、報警處置及數據提取等知識的掌握和理解。

3.3.2成立宣傳和技術指導小組以提高機器人輔助訓練接受度 提高患者對機器人輔助訓練的接受度是開展機器人輔助訓練的重要前提，為保證患者輕松的使用機器人進行康復訓練，須成立宣傳小組并建立相應的健康宣教欄，通過宣傳手冊、視頻及真人演示等多樣化方式，方便患者獲取所需信息，提升機器人輔助訓練技術“可及性”。同時，實施康復訓練前應確保操作技術支持，可成立機器人輔助訓練操作技術指導小組對患者及照顧者進行培訓并隨時跟進，及時解決技術難題。此外，可根據患者損傷類型和體驗反饋與康復科合作對設備功能進行設計或改進以增加患者鍛煉意愿。通過醫-護-患合作，制定針對性的訓練計劃，提高康復訓練的依從性，鼓勵其逐漸減少在訓練過程中對機器人提供協助的依賴度，從而幫助患者平衡好在機器人輔助訓練中的主動性和被動性；對其做出的努力和進步給予肯定，增強訓練信心。

3.3.3構建多方交流平臺以促進機器人輔助訓練的推廣及應用 研究[35]指出，在機器人輔助訓練中感知益處較大的患者更愿意向同伴推薦機器人輔助康復。同伴支持已被證實有益于SCI患者及其照顧者的身心健康[36]。構建機器人輔助康復多方交流平臺，一方面通過同伴交流提高機器人輔助訓練益處的傳播；另一方面通過同伴間分享經驗和技巧以促進機器人輔助訓練更順利地開展。此外，機器人輔助訓練宣傳小組、技術指導小組及康復師可將規范操作的視頻、操作流程和參數設定等上傳至該平臺中，保證患者訓練的規范性以提高訓練效果，設置討論區接收患者的意見，了解其需求并及時線上解答其困惑。

3.4本研究的局限性以及展望 本文納入大部分研究的樣本量較少，可能放大陽性結果；沒有檢索未發表的文獻，部分結局指標存在發表偏倚。納入的文獻質量多為B級，研究設計不夠嚴謹，存在方法學異質性。測評時間不統一，可能存在結果偏倚。今后的研究可開展大樣本，多中心的研究；機器人輔助訓練多在醫院和康復中心進行，建議今后深入社區家庭，為SCI患者提供更多的福利。

綜上所述，機器人輔助訓練可提高患者的步行距離和日常生活能力，增強雙下肢運動功能、步行靈活性及起立行走能力，但在提高患者步行速度和平衡能力的效果尚不確定，仍需開展更多高質量研究予以驗證。護理人員需不斷加強對機器人等人工智能的學習和培訓，推動人工智能在護理領域的發展。