脑卒中患者腕关节康复,来看看他们怎么做...

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2020年12月08日



原标题:Wrist Rehabilitation in Chronic Stroke Patients by Means of Adaptive, Progressive Robot-Aided Therapy

脑卒中慢性期患者的腕关节康复:适应性、渐进性机器人辅助治疗

编译:祁奕佳

摘要:

尽管大脑损伤后会导致严重的上肢远端损伤,但大部分机器人辅助治疗的重点放在了上肢近端运动功能上,即肩关节和肘关节。在本实验中研究人员开发了一种新颖的治疗方法,目的是恢复脑卒中慢性期患者的腕关节功能,使用三个自由度(屈曲/伸展、尺偏/桡偏和旋前/旋后)的机器人来量化功能损伤并辅助腕关节和前臂的运动。

介绍:

•   由于骨骼和神经疾病导致手部和腕关节的严重功能损伤,会进而造成整个上肢功能障碍。

•   与上肢近端比较(肩关节和肘关节),腕关节康复的相关文献仍十分有限,研发人员在开发腕关节康复设备以及到目前为止取得的工程水平方面仍有待提高。

•   传统技术

(1)静态支具:降低痉挛,预防挛缩。不足:制动导致腕关节活动减少,从而引起肌肉萎缩。再者,静态夹板技术是被动的,不能通过主动运动控制和重复训练以产生神经可塑性并刺激神经感觉学习。

静态支具

(2)动态支具:使用如弹簧、电线和橡皮圈使腕关节进行活动,以便在长时间内对软组织提供较温和的力,在不造成二次损伤的情况下促进组织重塑。不足:无法量化所给予关节的力的大小并进行实时调整。

动态支具

•   机器人辅助治疗

(1)由于运动系统有最大优化的特点,即在被动活动主导的情况下,减少运动的主动控制,本实验因此提出适应性、渐进性辅助策略:当感知到受试者表现提高时,辅助力量降低(按需辅助原则或最小辅助策略);当受试者成功完成了测试模块,任务的难度会随之提高。

(2)训练可根据受试者特定的损伤进行个性化定制:每次治疗都能根据患者损伤情况进行适应性调整并在整个治疗过程中循序渐进地修改。

受试者:

•   受试者人数:9人

•   纳入标准:

(1)通过大脑影像诊断为单次、首次脑卒中;

(2)能够理解和跟随指令的认知和语言能力;

(3)慢性期(至少脑卒中后一年);

(4)在被选入机器人治疗项目前一个月临床情况稳定

实验方案:

•   主要目标是提高各个自由度主动活动范围,受试者在进行追踪缓慢晃动目标运动时会提供力量辅助。

•   每次训练持续一小时,每周两次训练,共十次,训练分成两个阶段,测试阶段(两个模块)和训练阶段(三个模块),每个模块是固定15分钟。

腕关节辅助治疗机器人训练-游戏界面

结果与讨论:

A. 从远端到近端的技能转移

•   通过Wolf运动功能测试,研究者发现机器人辅助治疗对上肢功能活动能够产生有益影响。

•   研究结果包含了训练未涉及的上肢近端功能的提高,表明训练上肢远端也可能诱导技能转移到近端部分,可能的原因:(1)上肢远端的运动激活了控制整个上肢的神经和肌肉(例如肱二头肌在上肢近端和远端的功能);(2)运动改善的泛化可以归因于上肢远端运动引起的感觉运动皮层更大程度的激活。

B. RoM短期和长期改善

•   结果显示每次训练后关节活动度均有提高,说明机器人和患者腕关节的互动能够帮助患者减小痉挛和降低张力并增加腕关节的活动,打破上肢异常模式,使上肢远端参与到功能活动,进而增加整体上肢在日常活动中的使用。

脑卒中后上肢异常模式

•   适应性、渐进性机器人辅助治疗潜在机制:

(1)在外周水平,肌小节的生成增加,帮助恢复患侧肢体更多的肌肉生理特性;

(2)在中枢水平,由于辅助运动不是被动活动,它需要一定程度的主动控制,由此可能会促进功能激活模式的恢复。

结论:

本实验提出的对于脑卒中慢性期患者的一项适应性、渐进性机器人辅助腕关节活动训练,能够恢复并提高远端和近端上肢的运动功能,可以作为临床腕关节康复的有效手段,然而还需更多的实验进行探究和提供证据,未来对于辅助机器人技术的研发还有很大的提高空间。

参考文献:

Squeri, V., Masia, L., Giannoni, P., Sandini, G., & Morasso, P. (2013). Wrist rehabilitation in chronic stroke patients by means of adaptive, progressive robot-aided therapy. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering, 22(2), 312-325.


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