提升中风恢复：上肢康复机器人辅助训练的作用

《International Journal of Neuroscience》：Enhancing stroke recovery: the role of upper limb rehabilitation robot-assisted training

　　

摘要
目的 本研究旨在评估上肢康复机器人辅助训练对中风患者的临床价值。
方法 共101例中风患者被分配至常规康复联合机器人辅助上肢训练组（n=50）或单纯常规康复组（n=51）。评估采用上肢Fugl–Meyer评估（FMA-UE）、上肢改良Ashworth量表（MAS-UE）、动作研究臂测试（ARAT）、功能独立性测量（FIM）以及生活质量指标。测量受影响侧初级运动皮层（M1）、前运动皮层（PMC）和辅助运动区（SMA）的氧合血红蛋白（HbO₂）水平。
结果 治疗后，两组在FMA-UE、MAS-UE、ARAT和FIM评分上均有所改善，组间无显著差异。两组生活质量均有提高；然而，研究组在环境、生理、社会和心理维度的治疗后评分显著高于对照组（p=0.000）。治疗后，两组受影响侧M1、PMC和SMA的HbO₂水平均升高，研究组水平更高（p<0.05）。
结论 上肢康复机器人辅助训练改善了中风患者的生活质量和皮层激活，但与常规康复相比，在运动功能方面未显示出额外益处。

### 研究背景与目的

中风（stroke）是一组由脑血液循环中断或血管破裂引起的疾病，导致局部脑组织缺血、缺氧和急性损伤，临床表现为突发肢体无力、言语障碍、偏瘫、意识障碍及感觉功能障碍等。中风具有起病急、病情重、致残率高和复发率高的特点，已成为全球范围内死亡和残疾的主要原因之一。上肢功能障碍（upper limb dysfunction）是中风后最常见的运动障碍之一，主要表现为肌力下降、肌张力增高或痉挛、精细运动技能和协调性显著缺陷，严重时可导致上肢功能完全丧失，极大限制患者的日常活动和社会参与。因此，上肢功能恢复是中风后康复的核心目标，早期、系统化的康复训练可有效促进神经可塑性和功能重建。近年来，上肢康复机器人（upper limb rehabilitation robot）作为一种融合现代机器人技术与康复医学的新型设备，通过机械臂、传感器和智能控制系统提供高精度、可重复、可量化的训练，具有稳定训练强度、客观数据记录、个性化康复方案和降低人力需求等优势，在临床中得到越来越多的应用。然而，目前关于上肢康复机器人辅助训练在改善运动功能、生活质量及皮层激活方面的额外益处仍存在争议，尤其是其与传统康复的疗效对比尚需进一步验证。为此，研究人员开展本研究，旨在评估上肢康复机器人辅助训练在中风后康复中的临床价值，重点关注其对运动功能、生活质量和大脑功能连接的影响。该论文发表在《International Journal of Neuroscience》。

### 关键技术方法

本研究为回顾性分析，样本来自浙江省同德医院（Tongde Hospital of Zhejiang Province），纳入2023年2月至2024年2月收治的101例中风患者。主要关键技术包括：（1）上肢康复机器人辅助训练（Armeo? Power，中国迪恒），提供被动、主动及辅助训练模式，训练内容包括拾硬币、滚动水桶、抓握和释放积木以及伸手移动杯子；（2）功能性近红外光谱（fNIRS，中国聚目医疗）用于评估脑功能连接，测量受影响侧初级运动皮层（M1）、前运动皮层（PMC）和辅助运动区（SMA）的氧合血红蛋白（HbO₂）浓度，采样频率为11 Hz，使用730 nm和850 nm光脉冲；（3）临床评估工具包括Fugl–Meyer上肢评估（FMA-UE）、改良Ashworth量表（MAS-UE）、动作研究臂测试（ARAT）、功能独立性测量（FIM）及世界卫生组织生活质量简版量表（QOL-BREF）。统计方法采用SPSS 20.0，组间比较用独立样本t检验或Mann–Whitney U检验，组内比较用配对t检验或Wilcoxon符号秩检验，分类变量用卡方检验，显著性水平设定为p<0.05。

### 研究结果

#### 3.1 基线特征
研究组（n=50）与对照组（n=51）在年龄、性别、体重指数（BMI）、病程、卒中类型、偏瘫侧、病灶位置和病因等方面均无显著差异（p>0.05），表明两组基线特征均衡可比。

#### 3.2 上肢运动功能
治疗前，两组上肢功能（FMA-UE、MAS-UE、ARAT、FIM）评分无显著差异（p>0.05）。治疗后，研究组FMA-UE评分升至32.28±3.40，对照组升至31.18±3.87；MAS-UE中位数分别为7（7–8）和7（6–8）；ARAT评分分别为42.94±5.11和41.24±5.75；FIM评分分别为81.88±9.14和80.43±7.62。两组内治疗后各评分均较治疗前显著改善（p<0.05），但组间比较无统计学差异（p>0.05）。结果表明，两种治疗方案均能显著改善中风患者上肢运动功能，且疗效相当。

#### 3.3 生活质量
治疗前两组生活质量（QOL-BREF）各维度评分无显著差异（p>0.05）。治疗后，研究组在环境、生理健康、社会关系及心理健康维度的评分分别升至79.42±4.26、83.20±5.22、84.22±4.87和80.42±4.66，均显著高于治疗前（p<0.05）。对照组同样出现显著改善（p<0.05）。组间比较显示，研究组治疗后各维度评分均显著高于对照组（p=0.000）。结果表明，常规康复联合上肢康复机器人训练在改善中风患者整体生活质量方面优于单纯常规康复。

#### 3.4 脑功能连接
治疗前，两组受影响侧M1、PMC和SMA的HbO₂浓度无显著差异（p>0.05）。治疗后，研究组M1、PMC和SMA的HbO₂浓度分别增至17.95±2.41、25.19±4.25和23.41±4.85×10^?6 mmol/L，均显著高于治疗前（p<0.05）。对照组上述区域也出现显著升高（p<0.05）。组间比较显示，研究组治疗后三个区域的HbO₂浓度均显著高于对照组（p=0.000）。结果表明，上肢康复机器人辅助训练可更有效地增强受影响侧运动相关皮层区的血流动力学和神经活动，促进神经可塑性。

### 总结与讨论

本研究揭示三个主要发现：第一，单纯常规康复与常规康复联合上肢康复机器人辅助训练均能显著改善中风患者的上肢运动功能、肌张力、精细运动能力和日常生活活动能力；第二，治疗后两组在FMA-UE、MAS-UE、ARAT和FIM评分上无显著差异；第三，接受机器人辅助治疗的患者在生活质量和受影响侧M1、PMC及SMA的HbO₂水平上表现出更大改善，提示其在患者报告结局和皮层激活方面具有潜在额外益处。讨论指出，FMA-UE、MAS-UE、ARAT和FIM是评估上肢运动功能、肌张力、精细运动和日常生活独立性的标准化工具；既往研究已证实常规康复通过重复任务练习和神经可塑性刺激改善运动控制，而上肢康复机器人因其高重复性、可量化性和可调节性可增强患者参与度和训练强度。本研究结果与既往报告一致，即短期内传统康复仍能有效改善基础运动功能。生活质量分析显示，联合机器人训练在环境、生理、社会和心理维度均优于单纯常规康复，这可能归因于增强的反馈、任务参与度和患者自主性。HbO₂水平的变化反映了脑血流、神经活动和可塑性，与运动功能恢复密切相关；联合干预组显著更高的HbO₂水平表明机器人训练可通过高强度、可量化和重复性运动刺激促进局部脑血流动力学和氧合作用，推动神经重组和可塑性。本研究也存在局限性：回顾性单中心设计可能引入选择偏倚；神经影像评估仅关注部分运动相关皮层区，未能全面反映神经网络重组；参与者与治疗师无法设盲，可能引入安慰剂效应；未进一步分层卒中亚型及高龄患者（≥85岁）；缺乏纵向随访数据。未来研究应探索年龄分层、亚型特异性反应、长期功能结局及多模式康复策略。
结论部分翻译如下：
结论：总之，常规康复和上肢康复机器人训练均显著改善了中风患者的上肢运动功能。然而，接受上肢康复机器人辅助治疗的患者在生活质量以及运动相关皮层区域（M1、PMC和SMA）的HbO₂水平上表现出更大的改善。在运动功能结局方面，与常规康复相比未观察到额外优越性。这些发现表明，上肢康复机器人辅助治疗可能在皮层激活和患者报告结局方面提供额外益处。该研究强调了将上肢康复机器人辅助治疗整合到中风康复中的潜在临床价值，为制定更精准、个体化和有效的策略提供了证据，从而增强患者的独立性和社会再融入。