何斌，張超，劉璇

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上肢機(jī)器人輔助療法對(duì)急性期腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能的效果

何斌，張超，劉璇

［摘要］目的探討上肢機(jī)器人輔助療法對(duì)急性期偏癱患者上肢運(yùn)動(dòng)功能的效果。方法2013年8月～2014年9月，46例急性期腦卒中患者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各23例。兩組均進(jìn)行常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)組增加上肢機(jī)器人輔助療法訓(xùn)練，對(duì)照組增加上肢重復(fù)性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，30min/d，5d/周，共12周。治療前后分別采用Fugl-Meyer上肢部分（FM-UL）評(píng)定上肢及手部的運(yùn)動(dòng)功能，改良Ashworth量表（MAS）評(píng)定肘關(guān)節(jié)肌張力，改良Barthel指數(shù)（MBI）評(píng)定日常生活活動(dòng)能力。結(jié)果治療后，兩組患者FM-UL評(píng)分、MAS分級(jí)、MBI均較治療前改善（t＞3.856，Z＞1.889，P＜0.05），且實(shí)驗(yàn)組FM-UL評(píng)分、MAS分級(jí)優(yōu)于對(duì)照組（t=-2.386，Z=-2.625，P＜0.05），實(shí)驗(yàn)組MBI與對(duì)照組比較無顯著性差異（t=-1.326，P=0.098）。結(jié)論上肢機(jī)器人輔助療法可促進(jìn)急性期腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。

［關(guān)鍵詞］腦卒中；機(jī)器人；康復(fù)；運(yùn)動(dòng)功能；上肢

［本文著錄格式］何斌，張超，劉璇.上肢機(jī)器人輔助療法對(duì)急性期腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能的效果［J］.中國康復(fù)理論與實(shí)踐，2016，22（6）：688-692.

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近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，腦卒中患者的致死率明顯下降，而大部分腦卒中幸存者都會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能障礙［1］。55%～75%的腦卒中患者會(huì)有持續(xù)的上肢和手的運(yùn)動(dòng)功能障礙，從而導(dǎo)致日常生活質(zhì)量下降［2］。卒中后上肢和下肢功能的康復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過程，通常需要多學(xué)科、多領(lǐng)域的協(xié)作。循證醫(yī)學(xué)指出高重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以有效地提高腦卒中患者上肢的運(yùn)動(dòng)能力［3-5］。早期進(jìn)行被動(dòng)或主動(dòng)的高重復(fù)性上肢運(yùn)動(dòng)可以有效地增加感覺運(yùn)動(dòng)輸入，促使大腦產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，同時(shí)使肌肉達(dá)到適當(dāng)?shù)募埩顟B(tài)，從而有效地促進(jìn)腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)［6-9］。

目前除了依靠治療師進(jìn)行的一些傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)訓(xùn)練，機(jī)器人輔助訓(xùn)練已經(jīng)被逐步運(yùn)用到臨床康復(fù)［10］。但是機(jī)器人輔助腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的療效報(bào)道不盡相同。10年來，一些外國文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用機(jī)器人輔助系統(tǒng)能有效地促進(jìn)上肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，也有一些外國文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用機(jī)器人輔助系統(tǒng)與傳統(tǒng)的康復(fù)治療在提高上肢運(yùn)動(dòng)功能方面沒有差別［10-14］。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上肢機(jī)器人的技術(shù)也迅猛提高，能為患者提供更好的三維空間的減重系統(tǒng)，使患者可以早期進(jìn)行高重復(fù)性的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練。國內(nèi)已有一篇關(guān)于上肢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)反饋訓(xùn)練的報(bào)道［15］，但此研究只針對(duì)腦卒中Brunnstrom分期≥Ⅲ期的患者。本研究將觀察Armeo Spring上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)聯(lián)合傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者上肢的運(yùn)動(dòng)功能和日常生活活動(dòng)能力恢復(fù)的影響。

1　資料與方法

1.1一般資料

2013年8月～2014年9月在本院康復(fù)科住院治療的腦卒中急性期患者46例，診斷符合1995年全國第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議通過的“各類腦血管病診斷要點(diǎn)”［16］，并經(jīng)CT或MRI證實(shí)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①一側(cè)腦梗死或腦出血，初次發(fā)作；②年齡18～70歲；③病程＜3個(gè)月；④意識(shí)清楚，心、肺功能良好，生命體征平穩(wěn)，能很好地配合訓(xùn)練；⑤單側(cè)肢體有不同程度的運(yùn)動(dòng)功能障礙；⑥患者對(duì)本研究知情同意。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴有意識(shí)障礙或認(rèn)知功能障礙，簡易精神狀態(tài)檢查（Mini- Mental State Examination，MMSE）≤20；②肌張力過高，Ashworth分級(jí)≥Ⅲ級(jí)；③肩關(guān)節(jié)伴發(fā)嚴(yán)重疼痛；④嚴(yán)重肩、肘關(guān)節(jié)被動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)度受限；⑤并發(fā)嚴(yán)重的心、肺、肝腎疾病等；⑥多發(fā)癲癇。

入選患者按隨機(jī)數(shù)字表法分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組23例。兩組性別、年齡、卒中類型、卒中側(cè)別及發(fā)病時(shí)間比較均無顯著性差異（P＞0.05）。見表1。

表1　兩組一般資料比較

1.2方法

1.2.1上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)

Armeo Spring是由美國加利福尼亞大學(xué)和芝加哥康復(fù)研究中心共同研究和開發(fā)的最新上肢康復(fù)輔助訓(xùn)練系統(tǒng)，可以通過調(diào)節(jié)來補(bǔ)償患者手臂的部分重量，增強(qiáng)殘留的功能和神經(jīng)肌肉控制，從而進(jìn)行三維空間內(nèi)的輔助主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。Armeo Spring可以支撐整個(gè)上肢，并提供以下自由運(yùn)動(dòng)方向：腕關(guān)節(jié)屈/伸、前臂旋前/旋后、肘關(guān)節(jié)屈/伸、肩關(guān)節(jié)屈/伸、肩關(guān)節(jié)水平內(nèi)收/外展、肩關(guān)節(jié)內(nèi)旋/外旋。同時(shí)此上肢機(jī)器人輔助訓(xùn)練裝置擁有龐大的游戲庫及情景模擬生物反饋系統(tǒng)來配合運(yùn)動(dòng)功能的訓(xùn)練。

1.2.2訓(xùn)練方法

兩組均給予為期3個(gè)月的常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，包括物理療法訓(xùn)練和作業(yè)療法訓(xùn)練。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組每天進(jìn)行2次物理療法訓(xùn)練，45min/次，5d/周，12周，包括被動(dòng)活動(dòng)、座位平衡訓(xùn)練、站立訓(xùn)練、步行訓(xùn)練、轉(zhuǎn)移訓(xùn)練。每天進(jìn)行一次常規(guī)作業(yè)療法訓(xùn)練，45min/次，5d/周，12周，包括滾筒訓(xùn)練、木釘盤活動(dòng)、砂板磨活動(dòng)、日常生活活動(dòng)能力（activities of daily living，ADL）指導(dǎo)。

對(duì)照組在常規(guī)作業(yè)治療的基礎(chǔ)上增加一次徒手的重復(fù)性動(dòng)作訓(xùn)練，30min/次，5d/周，12周。訓(xùn)練動(dòng)作依據(jù)患者不同的功能狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，包括借助滾筒屈伸肘關(guān)節(jié)，背伸或掌屈腕關(guān)節(jié)；桌面或墻面反復(fù)擦拭動(dòng)作；借助體操棒進(jìn)行前臂旋前或旋后的動(dòng)作訓(xùn)練。

實(shí)驗(yàn)組在常規(guī)作業(yè)治療的基礎(chǔ)上增加一次Armeo Spring上肢機(jī)器人輔助治療（HOCOMA公司，瑞士），30min/次，5d/周，12周。上肢機(jī)器人輔助治療方案由有經(jīng)驗(yàn)的治療師設(shè)定，包括以下方面。①依據(jù)患者的上臂及前臂長度調(diào)節(jié)上肢機(jī)器人手臂的長度。②依據(jù)患者的運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)及手臂的重量調(diào)節(jié)減重量，使患者處在最佳的輔助主動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。③依據(jù)患者的運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)選擇游戲，每個(gè)游戲?qū)?yīng)不同的上肢重復(fù)性運(yùn)動(dòng)，每次選擇5～6個(gè)游戲，每個(gè)游戲的時(shí)間一般為3～5min。如接水滴（肩關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收）；擦胡蘿卜絲（肘關(guān)節(jié)屈伸）；澆花（前臂內(nèi)旋/外旋）；拿箱子、蘋果（綜合運(yùn)動(dòng)，包含腕關(guān)節(jié)屈/伸，手部抓放）；駕車游戲（綜合運(yùn)動(dòng)，提高ADL）。④每次訓(xùn)練結(jié)束后，可以同上次訓(xùn)練成績進(jìn)行對(duì)比，治療師可根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)作出評(píng)價(jià)，并及時(shí)給予患者指導(dǎo)與鼓勵(lì)；在3個(gè)月的訓(xùn)練中，治療師可根據(jù)患者運(yùn)動(dòng)功能的提高調(diào)整游戲難度或更換游戲。訓(xùn)練中出現(xiàn)任何不適或危害患者生命健康的情況，應(yīng)立即終止訓(xùn)練，查明原因后再?zèng)Q定是否繼續(xù)進(jìn)行機(jī)器人輔助訓(xùn)練。

1.3評(píng)定方法

分別于訓(xùn)練前、訓(xùn)練12周后，由兩名工作經(jīng)驗(yàn)3年以上并對(duì)分組情況不知情的作業(yè)療法師對(duì)兩組患者進(jìn)行評(píng)定。

1.3.1Fugl-Meyer評(píng)定量表中的上肢部分（Fugl-Meyer Assessment-Upper Limb，F(xiàn)M-UL）

對(duì)腦卒中患者的上肢及手部的運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行評(píng)定。每個(gè)項(xiàng)目，0分表示不能做某一動(dòng)作；1分表示能部分做；2分表示能充分完成?？偡?6分，分值越高代表功能越好。

1.3.2改良Ashworth量表（modified Ashworth Scale，MAS）評(píng)分

采用MAS對(duì)腦卒中患者上肢肘關(guān)節(jié)進(jìn)行肌張力測定，分為0～Ⅳ級(jí)，分級(jí)越高，痙攣程度越重。

1.3.3改良Barthel指數(shù)（modified Barthel Index，MBI）

包括10項(xiàng)內(nèi)容。得分越高，獨(dú)立性越強(qiáng)、依賴性越小。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析。兩組間年齡及發(fā)病時(shí)間采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；兩組間性別、病種比較采用Χ2檢驗(yàn)。計(jì)量資料以（±s）表示，對(duì)于FM-UL評(píng)分及改良Barthel評(píng)分，組內(nèi)治療前后比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。MAS評(píng)分，組內(nèi)比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，組間比較采用Mann-Whitney U秩和檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2　結(jié)果

兩組治療前FM-UL評(píng)分、MAS分級(jí)及MBI均無顯著性差異（P＞0.05），治療后均較治療前改善（P＜0.05）。治療后，實(shí)驗(yàn)組FM-UL評(píng)分和MAS較對(duì)照組改善（P＜0.05）。實(shí)驗(yàn)組治療后MBI分較對(duì)照組無顯著性差異（P＞0.05），但評(píng)分略高于對(duì)照組。見表2～表4。

表2　兩組治療前后FM-UL評(píng)分比較

表3　兩組治療前后MAS分級(jí)比較（n）

表4　兩組治療前后MBI比較

3　討論

目前，腦卒中仍是世界上第一位導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能受損的疾病。運(yùn)動(dòng)功能受損使患者在支配他們上肢及手部活動(dòng)時(shí)遇到困難。這不但影響ADL，同時(shí)也使他們的社會(huì)活動(dòng)能力大大降低，從而導(dǎo)致生活質(zhì)量的下降［17-18］?？祻?fù)治療在幫助腦卒中患者恢復(fù)上肢及手部運(yùn)動(dòng)功能能力和ADL方面起到積極的作用。在過往的研究中，沒有任何一種療法被證明是最有效治療腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能的方法，但是循證醫(yī)學(xué)顯示高重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以有效地幫助腦卒中患者提高運(yùn)動(dòng)能力［4］。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)也加入到腦卒中患者的康復(fù)訓(xùn)練中，此系統(tǒng)在肢體減重的基礎(chǔ)上，使患者可以早期進(jìn)行高重復(fù)性的自主運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。此項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)應(yīng)用20余年，由于上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)眾多，技術(shù)水平參差不一，國外對(duì)其療效的研究結(jié)果也不盡相同［10-14］。近3年來，此項(xiàng)技術(shù)才剛剛引入中國，本研究致力于探討其對(duì)于急性期腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能和ADL恢復(fù)的影響。

在本研究中，我們將Armeo Spring上肢機(jī)器人輔助療法加入到早期腦卒中患者的常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練中。研究結(jié)果顯示對(duì)照組患者常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練3個(gè)月后，F(xiàn)M-UL評(píng)分、MAS評(píng)分及MBI均較訓(xùn)練前改善，證明本院康復(fù)治療方法治療腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙有顯著療效。同時(shí)實(shí)驗(yàn)組在使用了上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)后，F(xiàn)M-UL評(píng)分較對(duì)照組有顯著提高，證明此系統(tǒng)早期應(yīng)用于急性期腦卒中患者，可以有效地提高上肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。作用機(jī)制可能有以下幾點(diǎn)。

①人的大腦有高度的可塑性和重組能力，一定時(shí)間內(nèi)高重復(fù)性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不僅可以改善肢體運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)也能增加感覺信息的輸入，對(duì)大腦進(jìn)行反復(fù)刺激，通過其周圍腦組織代替受損傷腦組織行使其原有功能［7，19-21］。

②機(jī)器人上肢輔助系統(tǒng)可以提供三維空間內(nèi)的上肢支撐系統(tǒng)，可以使患者早期抗重力進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)，而不僅僅是依靠治療師進(jìn)行被動(dòng)活動(dòng)，從而有效提高患側(cè)上肢運(yùn)動(dòng)能力。

③治療師可應(yīng)用此系統(tǒng)將患者的肘關(guān)節(jié)鎖定在伸直位，前臂鎖定在旋前/旋后位，腕關(guān)節(jié)背屈位，可以使患者在對(duì)抗異常模式的前提下，進(jìn)行分離運(yùn)動(dòng)的重新學(xué)習(xí)和反復(fù)訓(xùn)練。

除此之外，實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練3個(gè)月后，MAS評(píng)分也較對(duì)照組降低，證明此系統(tǒng)能有效幫助腦卒中患者降級(jí)患側(cè)上肢肌張力。

作用機(jī)制如下。①早期進(jìn)行主動(dòng)肌和拮抗肌反復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以有效幫助腦卒中患者協(xié)調(diào)肌張力，抑制肌張力過度增高及異常運(yùn)動(dòng)模式的出現(xiàn)［22］。②通過減重系統(tǒng)，抵消重力因素對(duì)上肢主動(dòng)訓(xùn)練的影響，降低對(duì)患者主動(dòng)肌運(yùn)動(dòng)功能和體力的要求，從而在一定時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行主動(dòng)肌與拮抗肌的平衡訓(xùn)練。同時(shí)此研究顯示，實(shí)驗(yàn)組MBI評(píng)分較對(duì)照組無顯著性差異，但是分值較對(duì)照組稍高。說明此系統(tǒng)對(duì)提高急性期腦卒中患者ADL有一定幫助。但是由于急性期患者早期運(yùn)動(dòng)功能還沒有恢復(fù)到理想水平，因此會(huì)影響其ADL［23］。治療師在其下一階段的康復(fù)訓(xùn)練中，隨著患者肢體運(yùn)動(dòng)能力的提高，應(yīng)更加注重ADL和社會(huì)生活能力的改善。

上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)與常規(guī)的康復(fù)治療相比較，還擁有情景模擬生物反饋系統(tǒng)和龐大的游戲庫，治療師可以依據(jù)患者的功能狀態(tài)和興趣為其選擇適合的游戲。可以使患者進(jìn)行有針對(duì)性的、由易到難和大重復(fù)量的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練［24］?；颊呷邕M(jìn)行30min傳統(tǒng)重復(fù)性動(dòng)作訓(xùn)練，很容易精力不集中，疲勞。此系統(tǒng)可以幫助患者改善注意力，保持體力，增加患者訓(xùn)練的興趣和積極性。其中駕駛游戲可以讓患者進(jìn)行模擬駕駛，不同的路徑、不同的場景使患者更有興趣進(jìn)行鍛煉，在提高運(yùn)動(dòng)能力的同時(shí)也讓患者逐步體會(huì)恢復(fù)到日常生活的過程。幫助患者樹立康復(fù)的信心和主動(dòng)康復(fù)的意愿。

上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)還能在一定程度上解放治療師，使其能為更多的患者服務(wù)。但同時(shí)此系統(tǒng)也有自身的局限性，例如由于減重的影響，肩關(guān)節(jié)前屈最大只能達(dá)到140°，肩關(guān)節(jié)后伸只能達(dá)到50°，與正常的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍有一定差距。因此治療師要在平時(shí)的常規(guī)訓(xùn)練中加入此項(xiàng)針對(duì)性訓(xùn)練，幫助患者更好地恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。

綜上所述，Armeo Spring上肢機(jī)器人輔助系統(tǒng)結(jié)合常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練可以有效提高急性期腦卒中患者的上肢運(yùn)動(dòng)能力，降低患者異常的肌張力。同時(shí)也要求治療師要有自己的專業(yè)判斷，在詳細(xì)評(píng)估患者的功能狀態(tài)后，為其設(shè)定肢體位置，選擇適合的游戲及游戲難度，從而幫助患者更好的進(jìn)行康復(fù)。

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Effects of Upper Limb Robot-assisted Therapy on Motor Recovery in Patients with Acute Stroke

HE Bin，ZHANG Chao，LIU Xuan

1.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine，Beijing 100068，China；2.Department of Occupational Therapy，Beijing Bo'ai Hospital，China Rehabilitation Research Center，Beijing 100068，China

Correspondence to LIU Xuan.E-mail：yq1967lx@sina.com

Abstract：Objective To explore the effects of upper limb robot-assisted therapy on motor recovery in acute stroke patients.Methods From August，2013 to September，2014，46 acute stroke patients at their first-ever stroke were enrolled and randomized into experimental group and control group with 23 cases in each group.Both groups received routine therapy.Additional robot-assisted therapy was provided to the experimental group，and additional repetitive movement training was provided to the control group，30 minutes a day，5 days a week for 12 weeks.Fugl-Meyer Assessment-Upper Limb（FM-UL），modified Ashworth Scale（MAS）and modified Barthel index（MBI）were used to assess the motor function of the upper limbs and hands，the muscular tension of elbow，and activities of daily living（ADL）before and after treatment.Results After treatment，the scores of FM-UA，MAS and MBI improved in both groups（t＞3.856，Z＞1.889，P＜0.05），and the scores of FM-UA and MAS were better in the experiment group than in the control group（t=-2.386，Z=-2.625，P＜0.05），however，there was no significant difference in the score of MBI between two groups（t=-1.326，P=0.098）.Conclusion Upper limb robot-assisted therapy can facilitate the recovery of the motor function of upper limbs in acute stroke patient.

Key words：stroke；robot；rehabilitation；motor function；upper limb

［中圖分類號(hào)］R743.3

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1006-9771（2016）06-0688-05

DOI：10.3969/j.issn.1006-9771.2016.06.014

作者單位：1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市100068；2.中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院作業(yè)療法科，北京市100068。

作者簡介：何斌（1979-），男，漢族，北京市人，主管治療師，主要研究方向：腦卒中康復(fù)、手外傷康復(fù)。通訊作者：劉璇（1965-），女，漢族，北京市人，副主任治療師，主要研究方向：腦卒中康復(fù)、康復(fù)治療學(xué)。E-mail：yq1967lx@sina.com。

收稿日期：（2016-02-22修回日期：2016-02-30）