個性化坐臥式下肢康復訓練機器人對老年人工髖關節置換術后患者的影響

皇甫家銘,黃玉杰,柳雨,田科

(1.南陽市中心醫院 手術一部,河南 南陽 473000;2.鄭州大學第一附屬醫院 骨科,河南 鄭州 450000)

人工髖關節置換術(total hiparthroplasty,THA)是以人工假體替代病變關節,以重建正常髖關節功能的一種有效、安全的骨科治療手段,臨床常應用于股骨頸骨折、股骨頭壞死、骨關節炎的治療[1-2]。老年患者是行THA的主要群體,因其年齡增長、身體生理功能衰退,肌肉彈性與纖維聚集能力降低,延遲了其進入康復期的時間,如果長期臥床還會引發一系列并發癥,增加治療難度與風險[3]。因此,臨床尤為關注老年THA后的康復訓練。常規康復訓練雖能改善髖關節功能,提升生活質量,但老年人常合并多種內科疾病,骨折后臥床時間長,加之疼痛不敢動,康復訓練依從性較差,即使骨折愈合肌肉康復也極為困難[4-5]。研究表明,具有智能康復一體化特色的下肢康復訓練機器人在偏癱患者的康復訓練中被廣泛應用,并取得了良好效果[6]。本研究嘗試將個性化坐臥式下肢康復訓練機器人應用于老年THA后康復訓練,以觀察其對老年患者訓練依從性、髖關節功能及肌力的影響,為臨床制定更加有效的康復訓練方式提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究經醫院醫學倫理委員會批準。前瞻性選取2021年4月至2022年6月醫院收治的96例老年THA患者,按照隨機數字表法分為研究組(48例)和常規組(48例)。兩組基線資料比較,差異無統計學意義(P>0.05),見表1。

1.2 選取標準

(1)納入標準:年齡≥60歲;單側肢體病變且符合THA手術指征;無精神系統疾病,具有正常的理解交流能力;患者或家屬簽署知情同意書。(2)排除標準:既往有關節置換術史;心肝腎功能嚴重不全,合并惡性腫瘤、心腦血管、消化系統疾病;凝血功能異常;正在或近期接受其他康復訓練。

1.3 訓練方法

兩組患者均接受THA。(1)常規組接受傳統康復訓練。術后第1天:進行呼吸、咳嗽訓練、踝泵訓練、患側肌肉等長收縮訓練、健側肌力增強訓練、髖關節活動度訓練。每次康復訓練持續15～30 min。術后第2天:在第1天基礎上增加坐站訓練、平衡訓練及床上轉移訓練等功能性活動訓練,每次訓練時間持續30～45 min。術后第3天起:在第1、2天基礎上增加日常生活活動能力訓練,每次訓練時間持續40～50 min。(2)研究組在對照組基礎上接受個性化坐臥式下肢康復訓練:該機器人由座椅、人機交互界面、機械臂、主工控箱、肌電信號采集工控箱、肌電信號采集電極片組成?；颊咝碧稍谧紊?將雙側下肢固定于機器人兩條機械臂,依據患者實際情況通過人機交互界面設定訓練關節的最大運動范圍與運動速度,并根據訓練關節選擇采集肌電信號的肌肉,并于肌肉的肌腹位置上粘貼肌電信號采集電極片,對髖、膝及踝關節進行伸屈運動。每周訓練5 d,每日1次,每次30 min。兩組均持續干預4周。

1.4 觀察指標

(1)康復訓練依從性。以醫院自制訓練依從性評估量表進行評估,不依從為患者未進行或者減少康復訓練;部分依從為需要在護師或家屬監督、催促下才能完成康復訓練;完全依從為按時按量完成康復訓練。排除不依從計算依從率。(2)髖關節功能。以髖關節功能Harris評分量表[7]評估干預前與干預4周后髖關節功能,包含功能性活動、關節活動度、疼痛、畸形4個方面,共100分,評分越高表示髖關節功能越好。(3)膝關節屈伸肌群峰力矩。采用等速肌力測試儀檢測干預前與干預4周后兩組膝關節屈伸肌群峰力矩,數值越高表示肌力越強。(4)生活質量。以WHO生存質量測定量表[8](the world health organization quality of life,WHOQOL-BREF)評估兩組干預前與干預4周后生活質量,包含生理、心理、社會關系、環境及總體評價5個維度,共100分,分值越高說明生活質量越好。(5)并發癥。關節僵硬、深靜脈血栓、壓力性損傷、便秘等并發癥發生情況。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 康復訓練依從性

研究組依從率高于常規組(P<0.05),見表2。

表2 兩組康復訓練依從率比較(n,%)

2.2 Harris評分量表各維度評分

兩組干預前關節活動度、功能性活動、疼痛、畸形評分比較,差異無統計學意義(P>0.05);兩組干預4周后關節活動度、功能性活動、疼痛、畸形評分較干預前升高,且研究組高于常規組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組Harris評分量表各維度評分比較分)

2.3 膝關節屈伸肌群峰力矩

兩組干預前膝關節屈伸肌群峰力矩比較,差異無統計學意義(P>0.05);兩組干預4周后膝關節伸屈肌群峰力矩較干預前升高,且研究組高于常規組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組膝關節屈伸肌群峰力矩比較

2.4 WHOQOL-BREF各維度評分

干預前兩組WHOQOL-BREF各維度評分比較,差異無統計學意義(P>0.05);兩組干預4周后WHOQOL-BREF各維度評分均較干預前升高,且研究組高于常規組(P<0.05)。見表5。

表5 兩組WHOQOL-BREF各維度評分比較分)

2.5 并發癥

研究組并總發癥發生率低于常規組(P<0.05)。見表6。

表6 兩組并發癥總發生率比較(n,%)

3 討論

隨著我國人口老齡化加劇,老年骨折疾病呈現出不斷上升趨勢,其中髖部骨折在全身骨折中的占比高達23.79%[9]。THA是髖部骨折的主要治療手段,但術后會出現疼痛、關節活動范圍受限、髖部肌力下降、耐力減退等功能改變,嚴重影響患者日?；顒优c生活質量[10-11]。因此,THA后行康復訓練至關重要。李鵬程等[12]研究發現,規范的康復訓練不僅能促進髖關節功能恢復,而且能防止并發癥發生。但患者作為康復訓練的主體,訓練依從性的高低直接影響著康復訓練效果的好壞,臨床發現老年患者往往訓練依從性較低,康復效果欠佳[13]。

近年來,醫療水平不斷提高,下肢康復訓練機器人應運而生,在人工智能、計算器及傳感器等多種技術的加持下協助運動功能受損患者進行康復訓練,發揮了化學藥物無可替代的作用[14]。下肢康復訓練機器人有站立式與坐臥式兩類,其中坐臥式更適合早期臥床患者。隗麒軒等[15]提出坐臥式下肢康復機器人可對下肢髖、膝、踝3個關節進行獨立鍛煉,且可根據預設信息對不同患者自動進行腿長匹配。本研究所用個性化坐臥式下肢康復訓練機器人由座椅、人機交互界面、機械臂、主工控箱、肌電信號采集工控箱、肌電信號采集電極片組成,可根據患者自身情況通過人機交互頁面設定訓練關節的訓練范圍與訓練強度,患者可躺在座椅上對髖、膝及踝關節進行伸屈運動。本研究結果顯示,研究組訓練依從率及Harris功能評分高于常規組,提示利用坐臥式下肢康復訓練機器人可提高訓練依從性,有利于改善老年患者髖關節功能。分析認為,目前我國缺乏專業的康復治療師,醫院康復訓練指導勞動強度大、訓練效率低,往往不能一對一指導、監督患者康復訓練,加之訓練過程較為乏味,因此老年患者康復訓練積極性不高,訓練依從性較差,康復效果不理想[16-17]。而坐臥式下肢康復訓練機器人具有智能化、精準性、趣味性等特點,可根據用戶輸入選擇訓練形式,并選擇適合自己的運動參數,可有效提高老年患者康復訓練依從性,從而可進一步提升髖關節功能[18]。本研究還顯示,干預4周后,研究組WHOQOL—BREF生理、心理、社會關系、環境及總體評價評分均高于常規組,也說明應用坐臥式下肢康復訓練機器人通過提高老年患者訓練依從性,改善相關關節功能,可提升患者生活質量。

肌肉系統在維持人體自身穩定中發揮著重要作用,而THA難免會導致患者主動收縮力量下降,并影響肌肉代謝,造成肌力下降,從而影響人體平衡能力。研究表明,利用下肢康復訓練機器人進行康復訓練,可促進患者肌力恢復[19]。本研究顯示,干預4周后,研究組伸膝肌群、屈膝肌群峰力矩高于常規組,表明坐臥式下肢康復訓練機器人可提高膝關節屈伸肌群肌力,有利于改善膝關節屈伸活動度。本研究所使用坐臥式下肢康復機器人在對膝關節進行主動訓練時可選擇股四頭肌和股二頭肌采集肌電信號,以控制該關節運動的肌肉,使關節屈伸的肌肉產生收縮,達到增強膝關節屈伸肌群肌力的作用。關節僵硬、深靜脈血栓、壓力性損傷、便秘等是THA術后常見并發癥,尤其是老年患者進入康復期的時間較長,加劇了并發癥的發生率。在本研究中,研究組并發癥發生率低于常規組,表明利用坐臥式下肢康復機器人進行康復訓練,可有效降低老年患者相關并發癥的發生率,這對改善預后具有重要作用。

4 結論

老年患者行THA后采用個性化坐臥式下肢康復訓練機器人進行康復訓練,可提高訓練依從性,增強肌群肌力,促進髖關節功能恢復,且能降低并發癥發生率,提升患者生活質量。目前關于下肢康復訓練機器人的研究主要集中于腦卒中偏癱患者,對THA術后的康復訓練作用研究較少,而本研究樣本量與研究內容均有限,后續有待擴大樣本做進一步研究。