Name: 通过上肢康复机器人增强中风后的上肢功能和运动技能 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-06T13:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 49 s
Description: 了解上肢康复机器人如何通过四种智能反馈模式增强中风后上肢功能与运动技能。本方法利用实时自适应和个性化反馈，帮助患者改善关节活动度、运动控制能力及生活质量。

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我们还要感谢浙江大学附属第一医院的医护人员及工作人员在研究过程中给予的支持与合作。

本研究经中国浙江大学医学院附属第一医院伦理委员会批准，所有研究方案均遵循《赫尔辛基宣言》原则。所有患者均签署书面知情同意书，同意参与本研究。研究纳入2023年1月至2023年6月期间入住浙江大学医学院附属第一医院康复科病房的24名上肢偏瘫患者。纳入标准为：经神经影像学（CT或MRI）确诊的首次缺血性或出血性脑卒中，年龄45至75岁，发病时间在6个月以内，存在上肢运动功能障碍和单侧偏瘫（上肢Fugl-Meyer运动功能评估，FMA-UE ≤40）12,13改良Ashworth量表 ≤214简易精神状态检查（MMSE） &#62;20（表明认知功能正常）15，基础疾病控制良好且临床状况稳定，并已签署知情同意书。排除标准为：颅内状况不稳定、认知和语言障碍、肩关节半脱位、肩/肘/腕关节活动障碍、严重痉挛（Ashworth 3-4级）以及视觉障碍。本研究中所用机器人及软件的详细信息列于下文 材料表.
1. 研究设计
<ol>
	<li>使用 SAS 软件生成随机数，将所有患者分为两组：实验组和对照组，每组各包含 12 名患者。</li>
	<li>由一名不知分组情况的康复治疗师采用上肢运动功能评估量表（FMA-UE）12、Brunnstrom 分级（BRS）16 和改良 Barthel 指数（MBI）17 对上肢运动功能和自理能力进行基线评估。</li>
	<li>在试验期间对所有患者实施基础药物治疗，重点包括血压控制、血糖管理、血脂调节、癫痫预防等。</li>
	<li>对照组每日接受 30 分钟常规上肢康复训练，包括主动与被动关节活动训练、肌力增强训练和手指运动训练18。
	<ol>
		<li>此外，每日额外进行 30 分钟砂板训练19。根据需要，由专业治疗师针对下肢功能障碍、失语症、吞咽困难及其他功能障碍提供专项治疗，每周进行五次，持续八周。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>实验组每日接受与对照组相同的 30 分钟常规上肢康复治疗，并额外增加每日 30 分钟上肢康复机器人训练。其他功能障碍的治疗措施与对照组相同。</li>
</ol>
上肢康复机器人的具体操作步骤
<ol>
	<li>评估关节活动范围与运动控制能力
	<ol>
		<li>让患者坐在机器人前方，胸部距离平台一拳远（图1）。</li>
		<li>将患侧手放置在机器人的末端执行器上，并使用手套和绑带固定手腕和手部，防止训练过程中滑脱。</li>
		<li>让患者尽可能地将上臂伸展至最大程度。 
		注：仪器将自动记录患者手部运动轨迹，以确定患者的主动关节活动范围。</li>
		<li>将健侧手放在患侧手上，在健侧辅助下尽可能移动患侧上臂。 
		注：仪器记录患者手部运动轨迹，获得被动关节活动范围。若患者双侧均存在活动障碍，被动活动范围测量可由治疗师协助完成。</li>
		<li>设置运动控制评估参数，包括目标重复次数、单次运动时间及单次休息时间。 
		注：运动控制评估参数由治疗师根据患者的FMA-UE评分12以及机器人内置评估系统的周度评估结果设定，例如对上肢肌力较好的患者增加训练难度，提高重复次数并缩短休息时间，以更准确地评估患者的运动控制能力。</li>
		<li>根据屏幕上显示的运动路径和方向，控制目标点向不同方向移动。 
		注：仪器将根据患者的运动表现评估其运动控制能力。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>训练模式选择
	<ol>
		<li>若患者上肢肌肉完全无法收缩或仅有轻微收缩（BRS 1-2），请选择等速被动训练模式。 
		注：机器人将提供完全辅助，驱动患侧上肢完成被动运动训练任务。</li>
		<li>若患者上肢可进行部分关节活动，但动作幅度极小，自主运动能力较差（BRS 3），请选择辅助运动训练模式。 
		注：系统可根据患者实际用力程度实时提供相应辅助力量，在整个训练过程中最大程度诱导患者上肢主动参与，形成正确的运动模式。</li>
		<li>若患者上肢肌力可产生较大力量或部分抗阻能力（BRS 4），请选择主动训练模式。 
		注：机器人可进一步增强患者上肢的主动运动能力。</li>
		<li>若患者上肢力量已较强，能够抵抗较大阻力（BRS 5-6），请选择抗阻训练模式，以进一步提高患者上肢的运动准确性和目标控制能力。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>训练程序选择
	<ol>
		<li>选择训练程序，注意系统提供超过10种有趣的互动游戏程序，使患者能够体验不同的虚拟现实场景和交互体验，显著提升训练积极性（图2）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>设置游戏参数
	<ol>
		<li>根据患者身体状况设置训练时间，通常约为10-20分钟。 
		注：若患者上肢肌力较好，可适当延长单次训练时间，以提高患者的运动耐受能力；若患者上肢肌力较弱，则选择较短的单次训练时间，并允许患者分多次完成训练程序。</li>
		<li>根据评估所得的关节活动范围设置活动范围，可选择全范围、中等范围或小范围活动。</li>
		<li>根据患者上臂肌力特点设置活动轨迹，选择合适的运动路径，针对性地强化薄弱肌群。</li>
		<li>根据患者肌力情况设置助力或阻力值。 
		注：在训练过程中，仪器还可根据患者的实时力反馈自动调节助力和摩擦力。</li>
		<li>设置保护阈值，利用机械反馈技术监测患者力量是否达到阈值，提示痉挛发生（表现为不适感、肌张力突然升高或关节异常僵硬与锁定），设备将立即发出警报并停止运行，确保患者训练安全。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>具体训练过程 
	注：患者每日进行2-3项游戏训练，可定期更换不同游戏项目。
	<ol>
		<li>参与蔬菜农场：在虚拟农场中，要求患者控制小手抓取水果和蔬菜，并尽可能多地收集星星。 
		注：该活动主要针对肘关节和腕关节的屈伸活动范围。</li>
		<li>参与保卫基地：在虚拟军事基地场景中，要求患者精确控制瞄准点，射击消灭所有怪物。 
		注：该训练旨在增强肘关节和腕关节的肌肉控制能力，提高射击动作的准确性。</li>
		<li>玩彩色躲避球：在不同道路和障碍物上，要求患者控制球体避开不同颜色的障碍物以获取金币。 
		注：该训练涉及肩、肘、腕关节运动，有助于提升肌肉力量和关节活动度。</li>
		<li>进行星际航行：在虚拟太空环境中，要求患者控制飞行器位置，在射击消灭病毒的同时躲避移动物体和敌方攻击，训练肌肉耐力和反应能力。 
		注：该训练可增强上肢耐力、反应速度和动作准确性，改善肘关节与肩关节的协调性及力量。</li>
		<li>参与精准球：要求患者控制球体进入并停留在靶心区域，球体越接近靶心，得分越高。 
		注：该活动锻炼肘关节屈伸、肩关节内收外展，并激活肱二头肌和肱三头肌，实现精细控制。</li>
		<li>玩超级乒乓球：在虚拟球类环境中，要求患者控制乒乓球拍击球，与对手进行乒乓球对战。难度逐步提升，训练反应能力和手眼协调能力。</li>
		<li>参与积木世界：要求患者控制瞄准点射击以摧毁积木，注意躲避敌方攻击并尽可能多地收集金币，训练思维策略与手眼协调能力。</li>
		<li>玩球游戏：要求患者控制球体触碰目标得分，注意躲避敌方攻击并尽可能多地收集金币。</li>
		<li>参与传奇射手：要求患者握住手柄，持续沿箭头方向施力。上肢肌群进行等长收缩，蓄力后发射以摧毁目标。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 随访程序
<ol>
	<li>由同一康复治疗师在训练8周后再次对所有患者进行FMA、BRS和MBI评估。</li>
	<li>将所有数据输入软件进行统计分析。组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用两独立样本t检验。以P &#60; 0.05为差异具有统计学意义。</li>
</ol>

Integrated Robotic and Conventional Therapy for Post-Stroke Upper Limb Recovery

<ol><li>Chinembiri, B., Ming, Z., Kai, S., Xiu Fang, Z., Wei, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fourier+m2+robotic+machine+combined+with+occupational+therapy+on+post-stroke+upper+limb+function+and+independence-related+quality+of+life%3A+A+randomized+clinical+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Top+Stroke+Rehabil%22%5BJournal%5D)">The fourier m2 robotic machine combined with occupational therapy on post-stroke upper limb function and independence-related quality of life: A randomized clinical trial.</a> Top Stroke Rehabil. 28 (1), 1-18 (2021).</li>
<li>Raghavan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upper+limb+motor+impairment+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Rehabil+Clin+N+Am%22%5BJournal%5D)">Upper limb motor impairment after stroke.</a> Phys Med Rehabil Clin N Am. 26 (4), 599-610 (2015).</li>
<li>Chien, W. T., Chong, Y. Y., Tse, M. K., Chien, C. W., Cheng, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robot-assisted+therapy+for+upper-limb+rehabilitation+in+subacute+stroke+patients%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Robot-assisted therapy for upper-limb rehabilitation in subacute stroke patients: A systematic review and meta-analysis.</a> Brain Behav. 10 (8), e01742(2020).</li>
<li>Stinear, C. M., Lang, C. E., Zeiler, S., Byblow, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+and+challenges+in+stroke+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">Advances and challenges in stroke rehabilitation.</a> Lancet Neurol. 19 (4), 348-360 (2020).</li>
<li>Basu, A. P., Pearse, J., Kelly, S., Wisher, V., Kisler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+intervention+to+improve+hand+function+in+hemiplegic+cerebral+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Early intervention to improve hand function in hemiplegic cerebral palsy.</a> Front Neurol. 5, 281(2014).</li>
<li>Wade, D. T., Langton-Hewer, R., Wood, V. A., Skilbeck, C. E., Ismail, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hemiplegic+arm+after+stroke%3A+Measurement+and+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">The hemiplegic arm after stroke: Measurement and recovery.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 46 (6), 521-524 (1983).</li>
<li>French, B., et al. Repetitive task training for improving functional ability after stroke. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFrench%2C+B+%22Cochrane+Database+Syst+Rev%22">Cochrane Database Syst Rev</a>. , (2007).</li>
<li>Zhang, L., Jia, G., Ma, J., Wang, S., Cheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short+and+long-term+effects+of+robot-assisted+therapy+on+upper+limb+motor+function+and+activity+of+daily+living+in+patients+post-stroke%3A+A+meta-analysis+of+randomized+controlled+trials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neuroeng+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Short and long-term effects of robot-assisted therapy on upper limb motor function and activity of daily living in patients post-stroke: A meta-analysis of randomized controlled trials.</a> J Neuroeng Rehabil. 19 (1), 76(2022).</li>
<li>Stein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotics+in+rehabilitation%3A+Technology+as+destiny%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Robotics in rehabilitation: Technology as destiny.</a> Am J Phys Med Rehabil. 91 (11 Suppl 3), S199-S203 (2012).</li>
<li>Zengin-Metli, D., Özbudak-Demir, S., Eraktaş, İ, Binay-Safer, V., Ekiz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+robot+assistive+upper+extremity+rehabilitation+on+motor+and+cognitive+recovery%2C+the+quality+of+life%2C+and+activities+of+daily+living+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22J+Back+Musculoskelet+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Effects of robot assistive upper extremity rehabilitation on motor and cognitive recovery, the quality of life, and activities of daily living in stroke patients.</a> J Back Musculoskelet Rehabil. 31 (6), 1059-1064 (2018).</li>
<li>Xu, D., Dongyan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+study+of+upper+limb+intelligent+feedback+rehabilitation+robot+combined+with+conventional+rehabilitation+therapy+to+improve+upper+limb+motor+function+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J+Rehab+Med%22%5BJournal%5D)">Clinical study of upper limb intelligent feedback rehabilitation robot combined with conventional rehabilitation therapy to improve upper limb motor function in stroke patients.</a> Chinese J Rehab Med. 28, 11-17 (2018).</li>
<li>Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fugl-meyer+assessment+of+motor+recovery+after+stroke%3A+A+critical+review+of+its+measurement+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabil+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: A critical review of its measurement properties.</a> Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).</li>
<li>Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+post-stroke+hemiplegic+patient.+1.+A+method+for+evaluation+of+physical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Rehabil+Med%22%5BJournal%5D)">The post-stroke hemiplegic patient. 1. A method for evaluation of physical performance.</a> Scand J Rehabil Med. 7 (1), 13-31 (1975).</li>
<li>Vidmar, T., Goljar Kregar, N., Puh, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+the+modified+Ashworth+scale+after+stroke+for+13+muscle+groups%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Reliability of the modified Ashworth scale after stroke for 13 muscle groups.</a> Arch Phys Med Rehabil. 104 (10), 1606-1611 (2023).</li>
<li>Folstein, M. F., Folstein, S. E., Mchugh, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%2334%3BMini-mental+state%26%2334%3B.+A+practical+method+for+grading+the+cognitive+state+of+patients+for+the+clinician%5BTitle%5D)+AND+%22J+Psychiatr+Res%22%5BJournal%5D)">#34;Mini-mental state&#34;. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician.</a> J Psychiatr Res. 12 (3), 189-198 (1975).</li>
<li>Naghdi, S., Ansari, N. N., Mansouri, K., Hasson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+neurophysiological+and+clinical+study+of+Brunnstrom+recovery+stages+in+the+upper+limb+following+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Inj%22%5BJournal%5D)">A neurophysiological and clinical study of Brunnstrom recovery stages in the upper limb following stroke.</a> Brain Inj. 24 (11), 1372-1378 (2010).</li>
<li>Leung, S. O., Chan, C. C., Shah, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Chinese+version+of+the+modified+Barthel+index--+validity+and+reliability%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Development of a Chinese version of the modified Barthel index-- validity and reliability.</a> Clin Rehabil. 21 (10), 912-922 (2007).</li>
<li>Tong, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chinese+rehabilitation+guidelines+for+stroke+%282011+edition%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chin+J+Rehabil+Theory+Pract%22%5BJournal%5D)">Chinese rehabilitation guidelines for stroke (2011 edition).</a> Chin J Rehabil Theory Pract. 18, 301-318 (2012).</li>
<li>Takebayashi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+the+efficacy+of+reogo-j+robotic+training+against+other+rehabilitation+therapies+for+upper-limb+hemiplegia+after+stroke%3A+Protocol+for+a+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Assessment of the efficacy of reogo-j robotic training against other rehabilitation therapies for upper-limb hemiplegia after stroke: Protocol for a randomized controlled trial.</a> Front Neurol. 9, 730(2018).</li>
<li>Budhota, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotic+assisted+upper+limb+training+post-stroke%3A+A+randomized+control+trial+using+combinatory+approach+toward+reducing+workforce+demands%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Robotic assisted upper limb training post-stroke: A randomized control trial using combinatory approach toward reducing workforce demands.</a> Front Neurol. 12, 622014(2021).</li>
<li>Mousavi Hondori, H., Khademi, M., Dodakian, L., Cramer, S. C., Lopes, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spatial+augmented+reality+rehab+system+for+post-stroke+hand+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Stud+Health+Technol+Inform%22%5BJournal%5D)">A spatial augmented reality rehab system for post-stroke hand rehabilitation.</a> Stud Health Technol Inform. 184, 279-285 (2013).</li>
<li>Cipresso, P., Serino, S., Pedroli, E., Gaggioli, A., Riva, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+virtual+reality+platform+for+assessment+and+rehabilitation+of+neglect+using+a+kinect%5BTitle%5D)+AND+%22Stud+Health+Technol+Inform%22%5BJournal%5D)">A virtual reality platform for assessment and rehabilitation of neglect using a kinect.</a> Stud Health Technol Inform. 196, 66-68 (2014).</li>
<li>Avola, D., Cinque, L., Foresti, G. L., Marini, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+interactive+and+low-cost+full+body+rehabilitation+framework+based+on+3d+immersive+serious+games%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Inform%22%5BJournal%5D)">An interactive and low-cost full body rehabilitation framework based on 3d immersive serious games.</a> J Biomed Inform. 89, 81-100 (2019).</li>
<li>Cordella, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hand+motion+analysis+during+robot-aided+rehabilitation+in+chronic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Regul+Homeost+Agents%22%5BJournal%5D)">Hand motion analysis during robot-aided rehabilitation in chronic stroke.</a> J Biol Regul Homeost Agents. 34 (5 Suppl 3), 45-52 (2020).</li>
<li>Airò Farulla, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vision-based+pose+estimation+for+robot-mediated+hand+telerehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Vision-based pose estimation for robot-mediated hand telerehabilitation.</a> Sensors (Basel). 16 (2), 208(2016).</li>
<li>Soekadar, S. R., Witkowski, M., Vitiello, N., Birbaumer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+EEG%2FEOG-based+hybrid+brain-neural+computer+interaction+%28bnci%29+system+to+control+an+exoskeleton+for+the+paralyzed+hand%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Tech+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">An EEG/EOG-based hybrid brain-neural computer interaction (bnci) system to control an exoskeleton for the paralyzed hand.</a> Biomed Tech (Berl). 60 (3), 199-205 (2015).</li>
<li>Zhang, J., Wang, B., Zhang, C., Xiao, Y., Wang, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+EEG%2FEMG%2FEOG-based+multimodal+human-machine+interface+to+real-time+control+of+a+soft+robot+hand%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurorobot%22%5BJournal%5D)">An EEG/EMG/EOG-based multimodal human-machine interface to real-time control of a soft robot hand.</a> Front Neurorobot. 13, 7(2019).</li>
<li>Rakhtala, S. M., Ghayebi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+control+and+fabrication+of+a+soft+robotic+glove+by+two+parallel+sensors+with+mbd+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Eng+Phys%22%5BJournal%5D)">Real-time control and fabrication of a soft robotic glove by two parallel sensors with mbd approach.</a> Med Eng Phys. 100, 103743(2022).</li>
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<li>Dongyan, X., Rujin, T., Jue, L., Gang, L., Yulian, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+study+on+the+improvement+of+upper+limb+motor+function+in+stroke+patients+by+combining+upper+limb+intelligent+feedback+rehabilitation+robot+with+conventional+rehabilitation+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rehab+Med%22%5BJournal%5D)">Clinical study on the improvement of upper limb motor function in stroke patients by combining upper limb intelligent feedback rehabilitation robot with conventional rehabilitation treatment.</a> J Rehab Med. 28 (02), 11-17 (2018).</li>
<li>Haiyan, Z., Fangchao, W., Jianhua, L., Zhiping, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+upper+limb+robot-assisted+training+on+upper+limb+function+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Effect of upper limb robot-assisted training on upper limb function in stroke patients.</a> Chinese J Sports Med. 38 (10), 859-863 (2019).</li>
<li>Ichikawa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-related+20-hz+activity+of+human+cortex+modulated+by+the+way+of+presenting+hand+actions%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Res%22%5BJournal%5D)">Stimulus-related 20-hz activity of human cortex modulated by the way of presenting hand actions.</a> Neurosci Res. 58 (3), 285-290 (2007).</li>
<li>Zhang, H., Haiyan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+upper+limb+rehabilitation+robot-assisted+training+on+upper+limb+function+in+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">The effects of upper limb rehabilitation robot-assisted training on upper limb function in stroke patients.</a> Chinese J Sports Med. 38, 859-863 (2019).</li>
</ol>

作者声明本研究不存在利益冲突或财务披露。

在先前研究20的基础上，本研究采用一种综合方法，将上肢康复的机器人训练与传统的卒中后康复治疗手段相结合。当前的研究结果表明，这种联合干预显著增强了上肢运动功能，并提高了患者执行日常生活活动（ADLs）的能力，其效果优于单独使用传统康复技术所取得的疗效。
本研究探讨了在虚拟环境中采用机器人干预措施的有效性。Hondori 等人开发了一种基于网络摄像头的颜色标记追踪系统，用于手部康复，但该系统存在一些局限性，例如对外部标记的依赖以及手部追踪精度不足21。类似地，Cipresso 等人和 Avola 等人使用 Kinect 和红外深度相机进行基于虚拟现实的康复训练，但受限于游戏种类单一以及头戴式显示器引起的不适感22,23。相比之下，我们的系统采用了先进的视觉反馈机制和实时定量数据，显著提高了患者的参与度和训练效果。
在外...

脑卒中是一种由脑血管阻塞或破裂引起的急性神经系统事件，会中断脑部血液循环1，是全球范围内导致死亡的第二大原因，也是造成长期残疾的主要因素。在脑卒中发生后的第一天，高达80%的幸存者会出现上肢功能障碍，六个月后仍有30%至66%的患者面临功能恢复困难2。脑卒中一年后，伴有上肢功能障碍的患者报告焦虑程度升高，生活质量下降，幸福感降低3。此外，脑卒中16个月后，仅约60%需要住院康复的偏瘫患者能在基本日常生活活动中实现功能独立，而伴有感觉、运动和视觉障碍的患者对护理人员支持的依赖性显著更高4。同时，上肢功能障碍会影响手部功能，尤其表现为在进行体力活动时，肌力减弱的屈肌和伸肌出现肌肉张力增高5。
尽管开展了多种康复治疗，但对脑卒中幸存者的上肢损伤进行有效干预仍面临巨大挑战6。高强度、重复性任务训练已被证明具有最佳疗效，但需要治疗师大量参与，导致治疗成本高昂且存在后勤负担7。因此，亟需开发低成本干预手段，在不增加治疗师工作量的同时提升患者对训练的兴趣。上肢康复机器人可作为替代疗法，促进高强度训练并减少对治疗师的依赖1。该设备是一种新开发的上肢智能反馈康复机器人系统（见材料表）。该装置可输出客观指标（如速度、扭矩、活动范围、位置等），用于评估和监测患者的改善情况，并根据运动功能障碍的不同程度个性化定制治疗方案。该系统具有高度的一致性和可重复性，适用于广泛推广使用。此外，大量证据支持高强度、高重复性和以任务为导向的训练在促进脑卒中后运动功能恢复中的积极作用8。
另一方面，康复机器人是一种相对较新的辅助治疗手段，具有高安全性和耐久性等优势9。美国卒中协会近期发布的指南指出，与传统治疗相结合，机器人辅助运动训练有助于改善卒中患者的运动功能和活动能力10。2018年发表在《康复医学杂志》上的一篇文章报道，将机器人辅助训练与传统康复相结合，可显著改善卒中患者的上肢运动功能，具有临床推广价值11。该系统包含四种训练模式：恒速训练、助力训练、主动训练和抗阻训练，并可对关节活动范围进行评估。一项针对亚急性期卒中患者机器人辅助康复的综述表明，机器人干预可显著改善上肢功能，特别是在肩部、肘部和前臂功能方面，这一结论基于功能独立性评定量表（Functional Independence Measure）和Fugl-Meyer评估量表的评估结果。这些干预措施还可提升患者的日常生活活动能力，从而改善生活质量10。
本研究旨在评估智能反馈康复机器人在早期脑卒中偏瘫患者上肢运动功能康复中的有效性，为偏瘫脑卒中患者的康复策略提供科学依据。

<table><tbody><tr><td>上肢康复机器人[傅利叶M2]</td><td>上海傅利叶智能科技有限公司，中国</td><td>ArmMotus M2</td><td>上肢智能力反馈运动控制训练系统[M2]是由上海傅利叶智能科技有限公司自主研发的新一代上肢智能力反馈康复机器人训练系统。基于力反馈等核心技术，该训练系统可感知患者在完成预设动作时的用力情况及是否存在痉挛，并据此调节设备自身的助力或阻力，从而改善上肢运动功能障碍。通过以目标为导向的训练，M2将游戏融入训练过程，提高患者的参与积极性，更有效地锻炼患者上肢的粗大运动功能和认知功能。</td></tr><tr><td>SAS软件</td><td>SAS Institute</td><td></td><td>https://www.sas.com/en_in/home.html</td></tr><tr><td>SPSS软件</td><td>IBM</td><td>版本26</td><td>https://www.ibm.com/products/spss-statistics</td></tr></tbody></table>

通过上肢康复机器人增强中风后上肢功能与运动技能

Enhancing Upper Limb Function and Motor Skills Post-Stroke Through an Upper Limb Rehabilitation Robot

脑血管意外，通常称为中风，是一种常见的神经系统事件，可导致显著的上肢功能障碍，严重影响患者的日常生活活动能力，并降低其生活质量。传统的中风后上肢康复方法常受到多种限制，包括治疗师和患者的疲劳、依赖单一训练模式以及缺乏持续的动力。为应对这些挑战，本研究介绍了一种上肢康复机器人系统，该系统采用智能反馈运动控制技术，以提升治疗效果。该系统的显著特点是能够根据训练过程中检测到的痉挛样运动，动态调节力反馈的方向和强度，从而提供个性化的治疗体验。该系统具备四种不同的训练模式、对关节活动范围的智能评估功能，以及个性化训练方案的定制能力。此外，系统还提供沉浸式的交互游戏体验，并配备全面的安全保障措施。这种多维度的方法不仅显著提升了参与者相对于传统康复方案的参与度和兴趣，还在偏瘫患者的上肢功能及日常生活活动能力方面表现出显著改善。该系统代表了上肢康复领域的一项先进工具，融合了精准性、个性化与交互性，从而拓宽了中风幸存者可获得的治疗选择。

共纳入24例患者，并随机分配至对照组或实验组（表1）。两组在性别、年龄、病程及卒中类型方面均无统计学显著差异（P &gt; 0.05）。经过8周的上肢训练后，采用上肢Fugl-Meyer运动功能评估量表（FMA-UE）12评价上肢运动功能，采用Brunnstrom上肢恢复阶段（BRS-Arm）16和Brunnstrom手部恢复阶段（BRS-Hand）评估上肢恢复阶段。采用改良Barthel指数（MBI）17评价患者的日常生活能力。
康复训练后，两组患者的FMA-UE和BRS-Hand评分均显著提高（图3，表2）。此外，上肢康复机器人训练组的FMA-UE评分和MBI评分优于对照组，表明在恢复期将上肢康复机器人训练与常规训练相结合，可增强脑卒中患者的上肢运动功能，并促进其日常生活能力的恢复。
...

本方案介绍了一种上肢康复机器人，该机器人通过四种模式提供智能反馈。这些模式可增强上肢功能和灵活性，从而提高患者的生活质量。

脑血管意外，通常称为中风，是一种常见的神经系统事件，可导致显著的上肢功能障碍，从而……

本研究主要致力于通过机器人技术增强药物治疗后上唇功能的康复，旨在改善运动功能恢复和临床功能结局。我们的方案可实现实时自适应调节和个性化反馈，从而提高康复的有效性和患者参与度。未来的研究将聚焦于优化机器人系统，并将其与虚拟现实和人工智能技术相结合，以进一步提升康复效果。为了评估关节活动范围和运动控制能力，请患者坐在机器人前方，保持胸部与平台之间约一拳距离。将患侧手放置在机器人的末端执行器上。使用手套和绑带固定手腕和手部，以防止在锻炼过程中滑脱。让患者将上臂活动至最大限度，并尽可能伸展。用健侧手扶住患侧手，在健侧的辅助下将患侧上臂活动至最大范围。设定运动控制评估参数，包括目标重复次数、单次运动时间及单次放松时间。根据屏幕上显示的运动路径和方向，控制目标点向不同方向移动。根据患者上肢肌肉运动情况，选择训练模式。依据患者评估后的运动控制能力和关节活动范围，选择合适的训练程序。将训练时间设置为10至20分钟。根据评估所得的关节活动范围，设置活动范围。根据上臂肌力的特征，设置活动轨迹。根据肌肉力量设置助力或阻力值。接下来，利用机械反馈技术设置保护阈值，以检测患者力量达到提示痉挛发生的阈值。在虚拟农场中，指导患者控制小手抓取水果和蔬菜，并尽可能收集更多的星星。在虚拟军事基地场景中，精准控制靶心，射击并消灭所有怪物。在躲避球界面中，于不同道路和障碍物之间，控制小球避开不同颜色的障碍物以获取金币。随后在虚拟空间环境中，要求患者控制飞行器的位置进行射击，以摧毁病毒，同时躲避移动障碍和敌人的攻击。在高质量的球类控制训练中，控制球体使其到达并停留在靶心位置。在虚拟球环境中进行超级乒乓球游戏时，要求患者控制乒乓球拍击打球，并与对手进行乒乓球对打。在方块世界活动中，需控制靶心射击。为了摧毁方块，需注意躲避敌人的攻击，并尽可能多地收集硬币。在虚拟球界面中，控制球体接触目标并得分。注意躲避敌人的攻击，并尽可能多地收集硬币。最后，参与“传奇射手”训练。要求患者握住手柄，并持续向箭头方向施加力量。对照组和实验组在康复训练后，FMA-UE 和 BRS 手部评分均显示出显著改善。尽管仅实验组在康复后表现出BRS上肢评分的显著提高，但上肢康复机器人训练组在治疗后的FMA-UE评分上优于对照组。与对照组相比，实验组在治疗后MBI评分也表现出显著改善。

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Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

通过上肢康复机器人增强中风后的上肢功能和运动技能

我们开发了一种利用自动控制技术实现偏瘫上肢功能恢复的实时镜像机器人系统，对健康受试者进行了临床研究，并通过康复医生的反馈确定了训练任务。这种简单的镜像机器人可有效应用于偏瘫上肢中风患者的作业治疗。...

用于偏瘫上肢功能恢复的机器人镜像疗法系统

联合使用经颅直流电刺激与机器人疗法作为常规康复治疗的补充手段，可能通过调节大脑可塑性而改善治疗效果。本文介绍了我们研究所采用的联合方法，用于改善卒中后的运动功能表现。...

联合使用经颅直流电刺激与机器人疗法治疗上肢功能障碍

本方案阐述了基于虚拟现实的数字化职业训练系统如何促进中风后认知障碍和上肢功能障碍患者的康复。...

卒中后认知功能与上肢康复训练：基于数字作业训练系统的应用

据估计，全球约有六分之一的人在一生中会发生中风，导致长期残疾，而其康复机制目前仍不甚清楚。本研究提出了一种方案，用于在下肢机器人治疗过程中，通过功能性近红外光谱技术（fNIRS）评估大脑激活情况。...

使用功能性近红外光谱技术与机器人辅助下肢多关节指物运动的实验

本实验方案概述了一种用于上肢功能障碍卒中患者的双侧上肢任务导向型机器人系统。研究结果表明，该系统可显著改善卒中患者的上肢功能及日常生活活动能力。...

中风患者上肢功能恢复中双侧上肢任务导向型机器人系统的应用

本研究介绍了一种针对脑卒中患者的脑机接口（BCI）系统，该系统结合脑电图和眼电图信号来控制上肢机器人手，以增强患者的日常活动能力。评估采用脑卒中柏林双手测试（BeBiTS）进行。...

脑机接口控制的上肢机器人系统用于增强中风患者的日常活动能力

本方案旨在通过随机对照试验，评估在床旁使用下肢康复机器人对脑卒中后偏瘫患者进行康复治疗的临床疗效及患者舒适度，并与传统人工疗法的效果进行比较。...

床旁下肢康复机器人在卒中康复中的应用：一项随机对照试验

本视频展示了通过临床和定量评估，在运动不完全性脊髓损伤（SCI）个体中，急性口服给予5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRI）后，反射活动、自主肌力和行走能力的调节情况。...

量化药理学诱导的人类不完全性脊髓损伤运动功能改变的方法

目的是介绍一种用于治疗神经病理性疼痛和痉挛的新方法——呼吸控制电刺激（BreEStim）。...

呼吸控制电刺激（BreEStim）在神经病理性疼痛与痉挛管理中的应用

远程缺血预处理（RIP）是一种使组织耐受损伤性应激的保护方法。我们已建立了一种通过充气血压计袖带5-10分钟对后肢实施远程缺血的方法。在啮齿类动物视网膜变性模型中，已证实RIP具有神经保护作用。...

远程缺血预处理：一种在啮齿类动物中的神经保护技术

了解上肢康复机器人如何通过四种智能反馈模式增强中风后上肢功能与运动技能。本方法利用实时自适应和个性化反馈，帮助患者改善关节活动度、运动控制能力及生活质量。

通过上肢康复机器人增强中风后上肢功能与运动技能

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