智能負重機器人在前交叉韌帶重建患者康復訓練的應用

溫雅婷，潘詠薇，徐云，孫延山，秦德春，孫國堃，劉慶君，耿榮星

前交叉韌帶損傷是常見和最具破壞性的運動損傷之一，據統計，全球每年發生200多萬例前交叉韌帶損傷，且大多都是中青年甚至是青少年[1-2]。前交叉韌帶損傷的治療有非手術治療和前交叉韌帶重建手術治療，無論何種治療方案，均需要系統的康復護理以避免術后出現韌帶粘連、膝關節功能障礙等并發癥。下肢智能負重機器人康復訓練相比于傳統的康復訓練形式，能夠實現人機互動，更加準確地掌握術后負重康復訓練度，將量化指令更好地反饋給患者，使其可視自己的踩踏力度，科學逐步負重[3]。目前國內康復機器人主要應用在腦卒中、偏癱、全膝關節置換等領域[4]。由于骨科手術的特殊性，患者會因術后疼痛而拒絕早期康復訓練，加之前交叉韌帶損傷患者整體年齡較小，相較于行關節置換手術的中老年患者，其出院后重返運動的需求更高。而前交叉韌帶重建術后下肢早期科學負重時間窗的選擇與應用目前尚沒有統一標準[5]。本研究將下肢智能負重機器人應用于前交叉韌帶損傷患者術后康復訓練，旨在提高患者康復效果，報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2019年4月至2021年10月在濰坊市人民醫院骨科就診患者作為研究對象。納入標準：年齡>18歲；經MRI確診為前交叉韌帶損傷或斷裂，均行前交叉韌帶重建手術治療；患者知情同意自愿參加本研究。排除標準：合并半月板損傷或骨折、嚴重骨質疏松或下肢深靜脈血栓；感染性疾病；有精神疾病史。入選患者100例，將2019年4月至2020年4月住院的患者50例設為對照組，2020年5月至2021年10月住院的患者50例設為干預組。干預過程中干預組2例失訪，對照組2例轉院治療，共96例完成研究。兩組患者一般資料比較，見表1。本研究經過醫院倫理委員會批準(KYLL20220825-7)。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2干預方法

兩組均在全身麻醉下實施關節鏡韌帶重建術，重建材料為同側自體腘繩肌腱。對照組實施常規圍術期功能訓練，即由責任護士采用口頭與發放宣教手冊的方式向患者及家屬進行健康教育，常規使用間歇加壓充氣裝置、冰袋冷敷、紅外線治療儀輔助治療，同時，指導和協助患者分步驟行踝泵鍛煉、直腿抬高、拐杖輔助下負重訓練等[6-12]。干預組應用下肢智能負重機器人進行康復訓練，具體如下。

1.2.1組建康復團隊 團隊成員共12人，包括關節外科主任1名、主治醫師2名、護士長1名，康復醫學科及關節外科責任護士各2名、康復師1名、機器人廠家工程師2名、護理研究生1名。由科主任及護士長負責研究的整體管理和協調;小組成員共同制訂和實施患者術后個性化康復訓練計劃；康復師幫助患者了解智能負重機器人并指導使用；工程師負責機器人的參數調節及安裝、運行、保養與維護；護理研究生負責數據收集整理。由護士長組織團隊成員進行培訓，內容包括關節鏡韌帶重建術的康復訓練方法，智能負重機器人的原理、構造、使用及注意事項，共3個學時。

1.2.2實施康復訓練

1.2.2.1評估與教育 康復團隊成員對患者進行評估，了解患者對術后康復訓練的認知、能力及應用智能負重機器人的意向和條件，患者家庭和社會支持狀況等，主治醫師、康復師、責任護士共同結合患者病情制訂個體化康復訓練計劃和目標，并采用健康教育手冊、App、小視頻等途徑進行針對性健康教育，包括術后功能訓練的目的、必要性，智能負重機器人的優點、使用方法及注意事項。責任護士做好日常健康管理，幫助患者克服不良生活及行為習慣，如吸煙、飲酒、熬夜等。

1.2.2.2康復訓練 采用法羅適(上海)公司生產的法智邁下肢智能負重機器人進行康復訓練，包括人機交互界面、助行支架、康復鞋三大部分，通過無線藍牙技術進行數據傳輸。①使用前主治醫師、康復師、責任護士再次向患者說明使用目的及方法，教會患者在使用過程中自我監測心率、脈搏及膝關節適應性，若出現膝關節的異響、紅腫、刺痛、出血或不間斷增強的不適癥狀應及時告知。②首次使用負重機器人時由責任護士幫助患者進行注冊，輸入個人基本信息，綁定主治醫師與康復師信息，選擇個性化康復訓練計劃，連接能夠調節大小的康復鞋，設置負重參數，即可開始訓練。每次下床訓練前，分別臥位、坐位、直立位各30 s，無頭暈不適方可開始。③術后第1天在醫護人員幫助下先下地站立3～5 min，患者無任何不適后應用智能負重康復機器人進行部分負重行走，指導患者軀干略微前傾，增肌腘繩肌收縮來減少前交叉韌帶的負荷，雙手抓緊兩側的助行器，支具屈伸鎖定0°，當患者踩康復鞋時，頁面指針會根據設定的負重力度變動，指針變動到綠色區域，記為1次有效。指針變動到紅色區域時會有相對應的消息提示，提示患者不要用力太大。使用機器人訓練過程中根據患者當天情況進行個性化調節，首次負重設置為不超過本人體質量的1/3，循序漸進調整。負重量按患者體質量15%～30%逐步增加，干預頻次為15～30 min/次，2次/d，直至出院，在出院當天至少達到患膝負重50%體質量。④患者訓練完成后數據由云平臺上傳至電子病歷，在每次鍛煉開始前主治醫師或康復師查看前1 d患者訓練計劃與實際完成水平，對數據進行追蹤。按照內置評估量表對患者訓練情況進行評估，包括訓練次數、時長、負重力度等，對于未能達標的患者提出警示和重復教育，督促患者落實。訓練期間責任護士依據患者喜好選擇背景音樂和調節音量，密切觀察患者訓練過程中的主訴，每日總步數不作硬性規定，以患者當天的耐受情況、疼痛評分、患側肢體腫脹程度、鍛煉依從性等適當增加或減少。評估患膝腫脹和疼痛(疼痛視覺模擬量表<5分)下實施漸進性負重，每次訓練完成后用冰袋進行冷敷消腫。

1.3評價方法 ①美國特種外科醫院膝關節評分(Hospital for Special Surgery Knee Score，HSS)。該量表包含7個項目，其中疼痛30分，運動功能22分，活動度18分，肌力10分，屈曲畸形10分，穩定性10分，還包括部分減分項目如內外翻、單拐杖、伸直障礙等。該量表總分為100分，由骨科專科護士觀察并詢問患者的膝關節功能恢復情況，分數越高代表患者膝關節功能越好[13]。②主動關節活動度(Range of Motion， ROM)。患者坐位狀態下自然放松，將醫用量角器的軸心置于患者股骨外側髁,然后將固定臂置于股骨中線,與股骨大轉子保持同一水平,將測量臂置于腓骨中線處,與患者外踝中線方向對齊,將量尺固定于患肢，同時讓患者膝關節在自然狀態下最大限度地屈伸并進行測量，取3次測量的平均值。③視覺模擬評分(Visual Analogue Scale, VAS)。評分0～10分，≤3分為無或輕微疼痛，4～6分為中度疼痛，7～10分為重度疼痛。④改良Barthel指數評定量表(Modified Barthel Index，MBI)。包括進食、步行、洗澡、穿衣、上下樓等共10個項目，總分為0～100分，得分越高表明患者日常生活自我管理能力越好[14]。由康復小組于干預前(入院當天)后(出院當天)進行數據收集，VAS在患者住院當天及術后24 h、48 h測量。

2 結果

2.1兩組干預前后HSS評分和ROM比較 見表2。

表2 兩組干預前后HSS評分和ROM比較

2.2兩組不同時間疼痛評分比較 見表3。

表3 兩組不同時間疼痛評分比較 分，

2.3兩組日?；顒幽芰Φ梅直容^ 干預前對照組、干預組日常活動能力得分分別為53.56±8.23、56.21±6.89，兩組比較，t=1.708、P=0.091。干預后分別為78.77±6.33、82.21±4.33，兩組比較，t=3.105、P=0.003。

3 討論

3.1實施下肢智能負重機器人康復訓練能提高患者關節活動度，改善膝關節功能 前交叉韌帶重建術后早期正確負重的優點是營養軟骨，促進愈合期間的膠原蛋白重組，使膝關節的骨骼和軟組織恢復正常生理負荷[15]。但部分患者因恐懼術后疼痛而出現延遲負重、下床時患側肢體肌群不敢或不能正確用力導致患肢腫脹等問題，是臨床康復護理的難點。本研究結果顯示，干預組干預后膝關節功能評分、主動膝關節活動度顯著優于對照組(均P<0.05)，提示實施機器人康復訓練能有效提高患者關節活動度，改善膝關節功能，與相關的研究結果[16]一致。分析可能的原因為：首先，康復師、主治醫師和責任護士根據患者耐力情況與病情評估制訂的功能訓練方案具有個體化、漸進性特點，患者按步驟循序漸進實施，接受度高；其次，機器人根據患者下肢運動能力選擇不同的負重引導力，如果偏離最佳的力量與位置，系統做出相應的引導與提示，患者更容易理解，改變了以往醫護人員灌輸式講解、針對性差等弊端。機器人內置應力與步態傳感器可根據提前預置的負重大小幫助患者進行鍛煉，改變了傳統模式憑借主觀判斷、不能量化的缺點。當患者的發力點、負重重量、步態錯誤時會通過慣性測量單元與壓敏傳感器識別并出現紅色警示，幫助患者進行股四頭肌訓練，通過腘繩肌與股四頭肌的共同收縮減少脛骨股骨剪切力，加強膝關節周圍的肌肉組織力量。且每天的訓練目標與實際情況由藍牙傳輸，幫助主治醫師和康復師進行量化評估和調整，保證了康復訓練的效果。

3.2實施下肢智能負重機器人康復訓練能減輕患者術后疼痛，提高日常生活活動能力 本研究結果顯示，干預組干預后疼痛評分顯著低于對照組，日常生活活動能力得分顯著高于對照組(均P<0.05)。究其原因在于：干預組在訓練過程中醫護人員可對訓練計劃與目標進行追蹤，對于疼痛耐受度低的患者及時調整負重力度和訓練時間，責任護士根據患者喜好放送背景音樂等非藥物鎮痛措施，分散患者注意力；機器人主屏幕還能根據患者需求進行虛擬的互動場景提示，增加患者負重訓練過程中的趣味性，從而減輕了患者早期訓練的疼痛程度。機器人康復訓練使患者在術后第1天開始進行漸進式與被動式部分負重活動，包括部分負重站立訓練、部分負重站立位下感覺訓練、步態(步幅)訓練等，有針對性地改善早期膝關節功能，促進了患者日常生活活動能力的提升，與相關研究的結果[17-18]一致。

4 小結

下肢智能負重機器人在前交叉韌帶重建患者康復訓練中的應用，能改善膝關節功能，促進患者日常生活活動能力的提升。本研究的局限性在于：樣本量較少，且集中于同一所醫院，也未進行長期的追蹤與隨訪；實施過程中部分參數的調節還有待完善，將在臨床中進一步應用和完善。