将外骨骼辅助的减重平板车训练与基于游戏的虚拟现实技术相结合,对中风幸存者双重任务能力的影响尚未得到研究。因此,本康复计划旨在探讨这种组合在中风恢复期间增强步行能力方面的潜在作用与优势。
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将外骨骼辅助的减重平板车训练与基于游戏的虚拟现实技术相结合,对中风幸存者双重任务能力的影响尚未得到研究。因此,本康复计划旨在探讨这种组合在中风恢复期间增强步行能力方面的潜在作用与优势。
脑卒中是一种脑血管事件,会显著影响患者的行动能力和独立性。恢复步行模式是脑卒中康复的重要目标,基于技术的治疗方法已显示出良好的效果。下肢外骨骼治疗、减重支持的跑步机训练(BWSTT)以及基于游戏的虚拟现实(VR)训练是几种创新方法,已在改善脑卒中患者的肌力、平衡能力和步行功能方面取得成效。将这些疗法整合到综合康复方案中,可能进一步促进脑卒中幸存者的运动功能恢复和功能结局。本研究探讨了在外骨骼辅助的减重支持跑步机训练中结合基于游戏的虚拟现实训练,对提升脑卒中恢复期患者双重任务能力的潜在优势。 Berg平衡量表(BBS)在训练后显示出显著改善(p = 0.03),但在计时起立行走测试(TUG,p = 0.15)和功能独立性评定量表(FIM,p = 0.38)中未观察到统计学差异。综上所述,该治疗方案有助于改善患者的平衡功能。在脑卒中急性期后的康复方案中使用先进的技术设备具有前景,值得通过随机对照试验进一步研究。
2020年,中国内地的脑卒中患病率约为2.6%,年发病率约为每10万人505.2例,年死亡率约为每10万人343.4例1。这种致残性疾病导致70%–80%的患者出现功能障碍、运动功能受损及生活依赖2。由于步行是人类运动的基本组成部分,对独立转移、生理健康以及整体身体活动具有关键作用3。因此,恢复脑卒中患者的步态模式是康复治疗的重要目标,有助于提高其独立性。尽管传统方法已帮助脑卒中患者恢复行走能力,但近年来基于技术的治疗在脑卒中康复领域取得了显著进展,建立了更为强化的训练模式2。此外,脑卒中康复领域的技术进步可进一步激发患者积极性,促进脑卒中幸存者的功能恢复。
下肢外骨骼(EXO)疗法是一种有前景且创新的方法,可帮助因下肢运动功能障碍而无法行走的患者3。该疗法提供高剂量和高强度的训练方案,能够更早、更安全地实现患者活动能力的恢复。近期研究表明,该疗法对脑卒中患者具有潜在益处,包括改善肌力、平衡能力及步行功能4。其他针对脊髓损伤患者的研究表明,外骨骼步行训练和基于活动的训练均可显著改善心血管指标,其中外骨骼步行训练在增强心脏对直立性应激的反应能力以及降低站立时心率方面效果更为显著5。
本研究中使用的机器人辅助步态训练系统旨在协助患者进行行走康复。该机器人外骨骼装置在髋关节和膝关节处配备了计算机化引擎,可使患者根据不同的编程步态模式进行被动或主动辅助行走。该系统包含一个支撑患者下肢的机器人框架,在行走过程中提供可控的辅助与阻力。系统集成了反馈机制,以引导患者的运动,并为临床医生提供实时数据,从而增强运动学习过程。
减重支持式平板训练(Body Weight-Supported Treadmill Training, BWSTT)是一种辅助行走训练系统,通过使用吊带部分支撑患者体重,并结合电动平板以促进步行运动6。本研究中采用的减重支持系统由吊带和支架组合构成,可将患者部分体重转移至设备上,从而有效减轻训练过程中的负重负担。这种可调节的减重支持系统有助于存在依赖性或异常步态模式的脑卒中患者实现更高质量的步行。通过减少偏瘫侧下肢的负重,患者能够更好地自主控制患肢。此外,吊带系统还能在早期强化活动期间提供安全保障,防止跌倒。研究表明,BWSTT在促进脑卒中患者不同功能步行水平下的平衡能力、步行速度和行走耐力方面展现出显著潜力7。
基于游戏的虚拟现实(VR)训练系统允许中风患者通过娱乐性计算机应用程序与虚拟环境中的物体和事件进行互动6,8。本研究中使用的虚拟现实系统不依赖VR头戴设备,而是通过外骨骼上的传感器将患者的动作实时传输至屏幕显示的虚拟游戏环境中,从而在屏幕上呈现交互式的虚拟现实场景,提供基础的虚拟现实体验。这种训练系统更具吸引力和激励性,能够提高中风幸存者对康复训练的偏好和依从性,可能在漫长而耗时的恢复过程中比传统物理治疗带来更显著的益处。此外,作为替代干预手段的虚拟现实康复已显示出良好的应用前景,可通过双任务训练改善步态、平衡能力、认知功能以及日常生活活动能力8。本研究结果表明,将虚拟现实作为机器人辅助步行训练的补充手段,可有效改善慢性中风患者的平衡功能和步态表现,凸显其在促进中风后可行走患者功能性恢复方面的潜力9。此外,其他研究也表明,机器人辅助康复尤其是与虚拟现实技术相结合时,能够促进慢性中风患者的认知功能恢复和心理健康的改善10。
上述治疗设备可有效结合,为每位患者量身定制独特的康复方案。虚拟现实辅助的减重步行训练(VR-assisted BWSTT)作为一种组合方式,显示出可行性和良好前景。研究表明,该方法可减少骨盆倾斜,且在轻度干预下可能优于传统步态训练,有助于偏瘫早期患者的康复11。相比之下,与上肢康复相比,将虚拟现实整合至外骨骼用于下肢康复的研究仍十分有限12。Mirelman 等人证实了将外骨骼与虚拟现实及视频游戏结合用于踝关节和足部康复的有效性,结果表明步行速度提高、偏瘫侧踝关节运动控制能力改善、最大跖屈力矩增加以及踝关节功率输出增强13。
外骨骼结合减重支持 treadmill 训练(BWSTT)与虚拟现实(VR)为中风康复提供了一种综合性的方法(见图1)。这种整合式疗法融合了外骨骼辅助步态训练、非沉浸式VR技术以及跑步机提供的可调节减重支持的优势。该方法有望增强中风患者的运动功能恢复、平衡能力及整体功能性康复效果6。尽管已有多种研究探讨了利用这些技术的康复方案,但将外骨骼辅助的BWSTT与基于游戏的VR相结合,用于改善中风幸存者双重任务能力的效果却鲜有研究。因此,本康复计划旨在探讨这种联合干预在中风恢复过程中提升步行能力的潜在作用与优势。
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本研究是一项回顾性病例系列研究,纳入了在中国医学科学院北京协和医院卒中后住院的患者。该康复项目已获得中国医学科学院北京协和医院伦理审查委员会批准。所有患者在参与前均签署了书面知情同意书。本研究中所用设备和软件的详细信息列于下文 材料表.
1. 受试者招募
2. 测量
注意:这些测量对于正确适配和定制外骨骼至关重要,以确保其提供最佳支撑。尽管整体流程与同类其他设备相似,但具体设备的软件操作、控制按钮和绑带固定方式等细节可能有所不同。
3. 穿戴重量支撑系统
4. 穿戴外骨骼
注意:通过执行这些步骤,外骨骼可被正确穿戴,从而在康复或锻炼过程中为患者提供必要的支撑与稳定性。
5. 外骨骼的操作
6. 打开基于游戏的虚拟现实程序
注意:表2 概述了各游戏及其机制。每个游戏均旨在针对患者个体化需求,设计特定的下肢锻炼,以实现有效的康复治疗。
7. 去除外骨骼
注意:在整个移除过程中,确保患者的安全与舒适。
8. 移除承重系统
9. 紧急情况
注意:如果患者在治疗过程中出现步骤1.3.1-1.3.6中列出的任何症状,应立即停止锻炼并寻求医疗帮助。在整个康复过程中需密切监测患者的症状及变化。
10. 评估与干预
11. 统计分析
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在完成为期4周且未出现任何不良反应的治疗后,对患者的进展进行了评估,结果总结于表3中。BBS评分6从43.88 ± 3.80提高至48.38 ± 3.66,表明产生了积极的治疗反应。TUG和FIM评分也均有所改善,其中TUG评分从21.88 ± 5.62下降至17.63 ± 5.42,FIM评分从92.75 ± 12.80上升至98.75 ± 13.38。
数据(见图3)显示,在比较干预前后的评估结果时,BBS评分表现出显著改善(p = 0.03,p < 0.05)。尽管TUG(p=0.15)和FIM(p=0.38)未观察到统计学上的显著差异,但临床上仍注意到改善趋势(见图4)。这些结果表明,该治疗方案显著提高了患者的平衡能力,而步行能力和日常生活技能的改善尚未达到统计学显著性水平。
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本研究提出了一种综合干预方案,将体重支撑系统与外骨骼治疗相结合,并辅以虚拟现实(VR)技术,旨在促进中风后下肢功能障碍患者的双重任务训练。研究表明,跑步机训练与其他干预措施联合使用时效果最为显著,尤其是在进行地面行走训练之前实施,可使训练效果最大化14。基于运动学习原理的机器人辅助康复,利用虚拟现实反馈和虚拟形象引导的训练动作,激活镜像系统,增强运动学习能力,并在细胞和突触水平上诱导显著的皮层及皮层下改变15。
在神经康复中,治疗过程中的参与程度显著影响患者的主动参与度,这一效应与单纯使用外骨骼机器人(如Ekso或ReWalk)的治疗相比尤为明显16。鉴于运动功能与认知功能之间存在密切关联,结合多种干预策略似乎是一种有前景的方法。将强化的重复性运动训练与基于虚拟现实(VR)的反馈及双重任务训练相结合,可能影响感觉运动整合区域,从而促进运动功能和认知功能的恢复10。因此,近年来,将游戏化技术整合...
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所有作者均声明无利益冲突。
本研究项目获得了北京协和医院临床科研专项基金的资助,项目编号为2022-PUMCH-B-053。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
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