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下肢康复机器人联合VR技术在脊髓损伤患者中的应用

2024-07-29 11 上传者：管理员

摘要：目的探讨下肢康复机器人联合虚拟现实技术(VR)在脊髓损伤ASIA分级C～D级患者中的应用效果。方法选取我院收治的20例脊髓损伤ASIA分级C～D级患者，随机分为对照组和观察组，各10例；对照组予传统康复干预，观察组在对照组基础上采用下肢康复机器人联合VR技术康复干预；治疗4周后对比两组步行功能、平衡能力、下肢运动功能及日常生活能力变化。结果与干预前相比，干预后两组的6 min步行距离均延长、10 m步行时间均缩短，且干预后观察组变化较对照组更显著；与干预前相比，干预后两组Berg平衡量表(BBS)评分、Fugl-Meyer运动评定量表(FMA)评分均提高，“起立—行走”计时测试(TUGT)结果均下降，且观察组BBS、FMA评分较对照组高，TUGT测试结果较对照组小；上述结果差异有统计学意义(P<0.05)。结论下肢康复机器人联合VR技术能够促进脊髓损伤ASIA分级C～D级患者步行功能及平衡功能的改善，并可促进患者下肢运动功能提升。

关键词：
下肢康复机器人
步行功能
脊髓损伤
虚拟现实技术
骨科
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脊髓损伤是骨科多发疾病之一，多数患者伤后伴有步行功能障碍及平衡功能障碍等，并可导致其自理能力丧失，降低其生活质量[1-2]。其中脊髓损伤ASIA分级为C～D级患者一般存在极大的步行功能障碍，故临床上须要加强对此类患者的康复治疗及训练，以促进步行功能及生活自理能力的提升，改善其生活质量[3]。近年来，下肢康复机器人在脊髓损伤康复训练中的应用越来越广泛，并被证实能够改善患者下肢肌群张力[4]。但是，单纯应用下肢康复机器人进行步行训练，因多种原因而训练效果不理想。虚拟现实技术(VR)作为一种新兴的人机交互技术，可营造虚拟互动及反馈环境，训练不会受到时间及场地因素的制约，能够为患者提供更好的训练体验，对于提高其训练积极性有积极作用[5]。故本研究尝试在脊髓损伤C～D级患者中采用下肢康复机器人联合虚拟现实技术康复干预，观察其应用效果。现报告如下。

1、资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年3月至2022年3月我院收治的20例脊髓损伤C～D级的患者，随机分为对照组和观察组各10例。对照组中男6例、女4例；年龄(35.12±4.20)岁；ASIA分级：C级7例、D级3例；病程(1.05±0.53)个月；双下肢各肌群肌张力改良Ashworth量表(MAS)[6]分级：0级3例、1级4例、2级3例。观察组中男6例、女4例；年龄(34.88±4.35)岁；ASIA分级：C级6例、D级4例；病程(1.14±0.48)个月；MAS分级：0级2例、1级5例、2级3例。纳入标准：(1)临床诊断符合《临床骨科学诊断分析与治疗要领》[7]的诊断标准，并通过CT及MRI等影像学检查确认，且根据美国脊髓损伤学会(ASIA)分级标准评估为C级或D级；(2)病程<3月；(3)脊柱稳定性好；(4)MAS分级≤2级。排除标准：(1)入组前2周内有手术治疗史；(2)合并不易控制的糖尿病、高血压以及体位性低血压；(3)伴有重症心肺疾病或血栓性疾病；(4)存在严重骨质疏松；(5)伴有下肢外伤或不稳定性骨折；(6)关节存在活动或有活动度受限；(7)双下肢长度呈明显不等；(8)认知功能、精神功能障碍或患精神性疾病；(9)处于妊娠或哺乳阶段的女性；(10)无法全程配合本研究。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法

对照组行常规康复干预：患者先于床上进行呼吸及排痰训练，根据恢复情况逐步引入翻身训练及被动关节训练；后视患者病情状况逐步过渡至坐位、站立位平衡训练，每日进行肌力训练、牵伸训练，配合转移训练、站立训练及步行、步态训练；常规康复训练按照每日3次，每次20 min进行，持续训练4周。观察组在对照组基础上采用下肢康复机器人联合VR技术实施康复干预：(1)下肢康复机器人训练，选择由瑞士Hocoma公司生产的Lokomat下肢康复机器人，指导患者规范化佩戴悬吊系统，固定下肢，并目视前方，正确进行步行训练，步行训练初始参数设置为速度1 km/h、引导力100%,减重程度为其自身体重的50%;第1周，以1次/天、每次30 min进行训练，持续训练5 d后停止2 d; 后续训练程度根据患者状况及耐受情况进行合理调整，持续4周。(2)VR技术，选择由奥诺康医疗科技有限公司制造的虚拟情景互动康复训练系统，选择擦桌子、拼图、赛车、森林漫步以及大鱼吃小鱼等项目进行训练，VR技术按照每日1次、每次20 min进行训练，单个项目训练时间控制在4 min, 每次训练进行5个项目，直至单次训练时间满20 min; 持续4周。

1.3 观察指标

(1)步行功能：测量干预前后6 min直线步行距离；10 m步行时间，步行14 m取中间10 m时间排除干扰，重复3次取均值。(2)平衡能力：在干预前后，使用Berg平衡量表(BBS)[8]评估，评分越高则平衡功能越好；通过“起立—行走”计时测试(TUGT)[9]评估患者平衡功能。(3)下肢运动功能：干预前后，通过Fugl-Meyer运动评定量表(FMA)[10]评估，分值越高意味着下肢运动功能越强。(4)日常生活能力：干预前后，通过改良Barthel指数(MBI)[11]评估，评分越高提示日常生活能力越强。

1.4 统计学方法

采用SPSS25.0对所有数据进行处理，计量资料表示为

,采用t检验；计数资料表示为%,采用χ2检验；以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 步行功能比较

与干预前相比，干预后两组的6 min步行距离均延长、10 m步行时间均缩短，且干预后观察组变化较对照组更显著(t=2.639、3.393,P<0.05)。见表1。

表1两组患者干预前后步行功能比较

2.2 平衡功能比较

与干预前相比，两组干预后BBS评分均提高、TUGT测试结果均下降；且干预后观察组BBS评分高于对照组、TUGT测试结果小于对照组(t=2.258、2.594,P<0.05)。见表2。

表2两组患者干预前后平衡功能比较

2.3 下肢运动功能及日常生活能力比较

与干预前相比，两组干预后的FMA评分均提高，且观察组高于对照组(t=2.846,P<0.05);但干预后两组的MBI评分比较差异不明显(t=1.750,P>0.05)。见表3。

表3两组患者干预前后FMA及MBI评分变化比较

3、讨论

本次研究发现，干预后观察组6 min步行距离及10 m步行时间均优于对照组(P<0.05);提示下肢康复机器人联合VR技术应用于脊髓损伤康复训练可帮助改善患者步行功能；推测原因为机器人康复训练期间，借助图形化的足底压力反馈功能，能让患者直观感受下肢负重感受，从而灵活进行训练调整，有助于改善患者步态对称性[12];VR技术下的康复训练能够为患者创设逼真的虚拟训练环境，避免患者康复训练受到时间及场地等因素的限制[13];VR康复训练在每次训练结束后，均可发出鼓励，有利于提高训练积极性。本研究还发现，干预后观察组比对照组的BBS评分更高，TUGT测试结果更低(P<0.05),分析原因可能是机器人末端驱动装置可为患者对称性步态提供科学引导，有助于建立科学的运动模式以及步态模式，使康复训练最大限度接近正常行走训练，从而提高患者步行功能及平衡功能。此外，本研究中，干预后观察组FMA评分优于对照组(P<0.05),但两组干预后MBI评分相差不大(P>0.05)。推测原因为下肢康复机器人联合VR技术通过改善脊髓损伤患者步行功能及平衡功能，可有效降低患者跌倒等风险，促进其下肢运动功能的改善。张子英等[14]研究证实，肌电生物反馈联合下肢康复机器人训练可促进脊髓损伤患者平衡能力、步行功能及下肢功能的改善，这说明下肢康复机器人训练确实能够在脊髓损伤患者中发挥良好应用效果。

参考文献:

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