综述:四肢瘫痪辅助技术的有效性和接受度:系统综述
《Assistive Technology》:Effectiveness and acceptance of assistive technologies for people with tetraplegia: A systematic review
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时间:2025年10月29日
来源:Assistive Technology 2.5
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本综述系统评价了2004-2024年间34项研究,涉及366名四肢瘫痪患者,探讨了机器人臂、可穿戴外骨骼、计算机接口、电动轮椅及功能性电刺激(FES)等辅助技术(AT)的有效性与用户接受度。研究发现,技术性能多与特定任务相关,而用户感知则取决于易用性、舒适度和适应性。尽管部分技术能提升独立性,但其广泛应用仍受限于可用性不足、缺乏个性化定制及长期生活质量(QoL)影响数据的缺失。综述强调,技术需带来显著功能改善以证明其适应成本,并呼吁提高研究报告的标准化程度。
四肢瘫痪,即四肢全部或部分瘫痪,严重影响患者的移动、感觉和沟通能力,导致其在执行日常生活活动(ADL)时高度依赖他人。这不仅带来巨大的情感和心理压力,也伴随着沉重的经济负担。因此,提升患者自主性和独立性成为康复护理的核心目标。辅助技术(AT)作为关键工具,旨在帮助患者完成ADL,增强其自我掌控感,并最终提高生活质量(QoL)。然而,许多技术先进设备却因用户体验差、操作复杂、外观不佳或适应成本过高而被弃用。用户接受度成为决定技术成败的关键。本系统综述旨在评估当前辅助技术对四肢瘫痪患者独立性的支持效用,重点关注其性能表现和用户感知,并识别影响其广泛应用的促进因素与障碍。
本综述严格按照PRISMA指南进行,检索了2004年9月至2024年9月间七个主要数据库的相关文献。纳入标准包括:至少涉及两名四肢瘫痪患者(非个案研究)、评估设备在ADL中的功能表现、并提供客观的性能数据(如任务完成率)和用户感知数据(如舒适度、满意度)。排除标准包括单纯的手术干预、被动设备、仅用于康复训练的设备以及缺乏实验证据的研究。
最终,从1670篇初始记录中筛选出34篇符合条件的研究,共涉及366名参与者。采用经过修改的Downs and Black清单对研究方法学偏倚风险进行评估,结果显示24项研究为高质量,9项为中等质量,无低质量研究。由于研究间存在高度异质性,未进行荟萃分析。
十项研究探讨了用于打字、通信和通用计算机操作的不同接口。研究涵盖了利用残余运动控制、眼球追踪(ET)、嗅觉压力检测以及脑机接口(BCI)等技术。例如,文本预测功能对使用单扫描开关(SSw)的严重功能障碍用户有益,但对已习惯其他方式的用户可能造成干扰。侵入性BCI(如皮层内电极)展示了直观的计算机控制潜力,但需要长时间训练且具有侵入性。非侵入性BCI(如基于EEG的系统)结合语言模型预测也能提高打字速率。总体而言,计算机接口技术的成功很大程度上依赖于个性化设置和降低认知负荷。
六项研究评估了轮椅的控制接口。比较研究显示,推圈激活动力辅助轮椅(PAPAW)与传统手动轮椅相比,在客观性能上仅有适度改善,且用户感知(如满意度、社区参与度)无显著差异。创新的控制方式如“耳动”肌电图(EMG)和舌驱动系统(TDS)被证明是可行的,但用户需要时间学习,且TDS涉及的舌部穿刺其美观性和舒适度是关注点。脑机接口也被用于轮椅控制,参与者报告了积极体验,但维持中性(停止)状态存在困难。
三项研究展示了FES在手臂功能恢复中的应用,其侵入性程度各异(从植入式到表面式)。这些系统专注于物体操作和日常任务。尽管性能评估标准不同,但一个共同的积极发现是,有部分参与者在研究结束后仍继续使用该系统,表明了其真实的实用价值。
九项研究聚焦于机器人臂。一些研究允许用户从多种控制方法(如指点设备、头部运动追踪)中选择,发现结合自动物品抓取功能的系统更受欢迎。与传统的3D操纵杆相比,平板电脑控制界面被感知为更易用且体力消耗更小。对于移动机器人臂,提供多种控制模式(如离散步骤、连续运动)和高度可定制化的设置显著影响了用户接受度和操作速度。头部姿态控制机器人臂的系统在移动控制上表现良好,但旋转操作较难,且手势切换模式虽快却不易执行。
五项研究涉及可穿戴设备,包括由残余运动激活的软性矫形器和基于舌控制的外骨骼(iTongue)。软性手套在标准化测试(如ARAT、JHFT)中显著改善了ADL表现,并获得积极反馈,但独立穿戴需要大量辅助是其短板。舌控系统学习速度快,用户体验好,但定制牙套、外观美观性和需要穿刺仍是采用的障碍。
纳入研究的366名参与者中,脊髓损伤(SCI)患者占主导(71%),且男性参与者(68%)远多于女性。年龄范围从1岁到81岁。地理代表性有限,仅有一项研究位于全球南方地区。研究普遍面临参与者脱落率高的挑战,原因包括设备笨重、偏好其他设备、技术困难、日程冲突或健康状况变化等。
尽管设备有效性普遍被积极报告,但很少有研究评估这些设备对生活质量的量化影响。技术的长期采用率和真实世界可用性证据不足。研究表明,对于病情稳定、以独立性为优先目标的患者,引入技术可能更易成功。技术带来的功能改善必须足够显著,才能抵消其金钱和时间成本,促使用户愿意适应和采用。
辅助技术系统通常由控制接口和效应器组成。研究发现,信息传输能力有限的接口(如开关、气动设备)在控制二元操作的设备(如FES)时有效,但用于复杂系统时则显得缓慢。设备的成功还取决于其他因素,如是否需要监督支持(如ET)、侵入性(如BCI)以及用户的学习能力。可定制性被反复强调为提升可用性和接受度的关键因素。探索新颖的接口-效应器组合,特别是舌控、气动设备和眼动追踪等尚未充分开发的领域,可能带来突破。
研究的参与者群体存在明显偏差,过度代表SCI患者和男性,限制了研究结果的普适性。未来的研究应基于功能能力而非特定诊断来招募参与者,并改善人口统计学报告的透明度(包括教育、社会经济地位、种族等),以更好地反映真实世界的用户多样性。
研究方法和结果测量存在高度异质性,这使得在不同辅助技术之间进行有意义的比较变得困难,也阻碍了基于证据的临床推荐。尽管一些标准化评估工具(如ISO 9241-9, NASA-TLX, QUEST)被使用,但远未成为常态。采用更统一、灵活的研究设计和结果测量标准,以及早期引入用户共同设计的方法,对于推动领域发展至关重要。
辅助技术为改善四肢瘫痪患者的生活质量带来了巨大希望。然而,其真实世界的影响力仍因可用性挑战、个性化不足以及研究参与者多样性不够而受限。未来的发展应聚焦于实现功能的实质性飞跃,探索多模态接口,平衡侵入性与美观性,并将深度定制化和用户(包括护理人员)参与贯穿于设计、评估和临床实施的整个流程。同时,提高研究报告的标准化和透明度,关注技术对生活质量的长期影响,是推动这些技术从实验室成功走向用户日常生活的关键。
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