机器人辅助步态训练被纳入中风康复指南。它是一种很有前途的工具,结合常规治疗低门诊患者。机器人外骨骼的重量和体积限制了它的实用性。另一方面,软性机器人外服(SRE)由于其重量轻、不显眼的特性,在日常生活中患者的耐受性更好。本研究的目的是回顾SRE在卒中患者行走能力和生物力学性能方面的疗效。
在PubMed、Embase、Cochrane图书馆、Web of Science和物理治疗证据数据库中进行电子检索。研究SREs对脑卒中后偏瘫患者行走能力影响的临床试验符合条件。随后进行了定性数据综合。
9项研究被确定为相关,共涉及83名患者。对于SRE疗效的评估,结果指标是行走能力和生物力学性能。无论是即时效果还是训练效果,SREs均能改善脑卒中患者的步行速度、步行距离、摆动阶段踝关节背屈角峰值、麻痹推进力峰值、步幅长度和代偿步态。
SRE在行走能力和生物力学性能方面改善了脑卒中患者的行走能力。研究数量少,限制了解释的普遍性。要在这个问题上得出更可靠的结论,还需要更多质量更好的对照研究。
人类正常的两足运动是一个复杂的协调过程,包括适当的关节运动、躯干控制和运动。中风等疾病可损害人正常的神经肌肉控制,导致偏瘫步态,其特征为单侧髋部行走、腿部绕行、站立期膝关节过伸、站立后期推进力不足、踝关节足底过度屈曲的落脚,进而导致足间隙减小、行走速度减慢、双支撑时间延长、关节运动学和步长不对称[1]。这些生物力学变化会消耗患者更多的能量,从而对行走能力产生不利影响[2]。脑卒中后偏瘫患者行走不便,日常活动减少,生活质量下降[3]。
有几种方法可以用来帮助纠正中风后的步态偏差,包括传统的步态模式训练、功能性电刺激、部分体重支持的跑步机训练和机器人辅助训练。这些训练方法单独使用或与其他训练方法联合使用,都能提高行走能力[4]。在这些方法中,机器人辅助训练最近成为人们关注的焦点。
机器人辅助训练设备分为两类:刚性外骨骼和柔性机器人外骨骼。刚性外骨骼是一种独立的设备或集成到体重支撑系统中,对行走力量不足的患者具有良好的髋关节、膝关节和踝关节支撑作用[5,6,7,8]。目前的中风康复指南认为,外骨骼可穿戴机器人设备与常规治疗相结合,有望改善中风后的运动功能和活动能力[4]。然而,这个设备很重,很难脱下。
作为一种替代装置,SRE需要更少的力量来维持站立位置或在行走时,它更常用于那些已经部分康复的慢性中风患者。SREs一般由功能性纺织服装制成,附着在身体的腰部和小腿上,包括致动模块、传感模块和鲍登电缆或弹性材料作为力在身体上传递的媒介。执行器类型为电动马达或气动执行器。传感模块采用力或压力、惯性测量单元或陀螺仪作为输入[9]。虽然SREs提供的支持比刚性外骨骼少,但它们在提供机械辅助方面更不显眼,重量轻,便携性高。由于外形不笨重,在日常生活中作为矫形器使用效果更好。与刚性外骨骼不同,SREs对卒中患者的影响尚未得到充分评估,也未对卒中伴行走功能障碍患者进行全面回顾[7,10,11]。
在进一步建议脑卒中后患者使用SRE之前,更好地了解SRE是必不可少的。本综述的目的是确定SRE的疗效,以及它影响患者生物力学、功能和临床结果的方式。此外,还分别探讨了训练的即时效应和训练后效应。我们希望通过这篇系统综述回答的问题是:“中风幸存者是否从涉及SREs的训练中受益于行走能力和生物力学性能?”
最后一次检索是在2023年1月16日进行的,当时作者在5个数据库的初始检索中发现了406项研究,其中130项重复被删除。在筛选标题和摘要后,另外170项研究被排除在外。然后对剩下的106份报告进行资格评估。在审阅全文后,不符合纳入标准的被排除。最后只剩下9篇文章,最终进入综述和综合。该过程如图1所示。
图1
根据PRISMA 2020声明的流程图
在这最终的9份报告中,3份是病例报告,每份报告只研究了一名参与者[12,13,14],3份是非比较介入研究[15,16,17],3份是探索性研究[18,19,20]。在美国进行了7项研究,在俄罗斯和韩国各进行了1项研究。表1总结了这些研究的特点。
表1纳入研究的人口学特征及训练方案
参与者
研究评估了83例使用SREs的患者,平均年龄从46岁到58岁不等。所有患者均经历慢性卒中后偏瘫,平均卒中潜伏期为10个月至7.3年。
干预
SREs的净重范围为0.9至5 kg, ReWalk ReStore?是最常用的设备(约50%的参与者)。值得注意的是,其中一项纳入的研究使用了软性可穿戴机器人踝足矫形器[14],其设计与其他SREs类似。
比较器
四项研究关注的是SREs的即时效果,即只进行了一次训练[14,18,19,20]。在这些研究中,两人比较了动力外服和无动力外服,所有参与者都穿着外服[18,19]。一项研究比较了穿着和不穿的人[20],另一项研究比较了穿着动力外服的人、穿着无动力外服的人和根本不穿外服的人。然而,我们只记录了穿着动力外服和不穿任何外服的结果[14]。
另外5项研究关注的是SREs的训练效果。他们都将训练后的数据与基线数据进行了比较,但外服的穿着情况各不相同,有两项研究中参与者没有穿外服[12,16],而另一项研究中参与者同时穿着和不穿外服进行了评估[15]。其余两项研究没有明确规定参与者是否穿着外装[13,17]。表2总结了纳入研究的详细比较指标和结果。
表2纳入研究的比较指标和结果总结
结果测量
在主要结局中,7项研究测量了步行速度;其中6例采用10米步行试验(10MWT)[12、13、15、16、17、19],1例采用5分钟步行试验[20]。在四项研究中测量步行距离;其中三项包括6分钟步行测试(6MWT)[12,13,14],另一项包括6MWT和2分钟步行测试[16]。在生物力学结果中,4位研究人员测量了摆动阶段踝关节背屈角峰值[14,18,19,20]。两组[19,20]测量了最大paretic推进力(以体重百分比测量),四组[12,13,14,18]测量了步幅。在其他结果中,两个[16,17]测量了Fugl-Meyer量表的下肢亚量表。Awad等人通过间接量热系统测量能源成本[19],而另一个人没有报道能源成本的测量工具[20]。其中2项测量了髋关节的远足程度以及髋关节的绕行[13,18]。
主要指标:步行速度
在所有的报告中都观察到行走速度的增加。Awad等[15]以最多的参与者(n=36)进行研究。与基线相比,干预后,无论是否穿外套,最大步行速度均显著增加(穿外套0.1±0.03 m/s, P < 0.001*;不穿外套0.07±0.03 m/s, P < 0.01*)。Shin等[16]分析了训练后的最大步行速度和舒适步行速度,分别提高了0.21±0.28 m/s和0.26±1.10 m/s。Poydasheva等[17]发现训练后10MWT减少2秒(从19.08秒到17.08秒,P=0.02*),步行速度增加0.06 m/s。Porciuncula等[13]的病例报告显示,训练后最大步行速度显著提高了0.3 m/s (P=0.02*),舒适步行速度显著提高了0.22 m/s (P=0.04*)。在同一作者小组先前报道的案例中[12],在训练后不穿外套的情况下,速度提高了0.12 m/s。简而言之,干预后步行速度增加幅度为0.06 m/s至0.3 m/s。
Sloot等人[20]测量了SREs的即时效果,发现与不穿外套相比,速度提高了7% (P=0.60)。
主要指标:步行距离
三项研究记录了训练后的步行距离。它们的6MWT距离分别增加了71.5±43.9[16]、59[13]和86 m[12]。一项[16]研究记录了2MWT,增加了18.8±15.1 m。
生物力学结果:摆动阶段踝关节背屈角峰值
有四项研究评估了这种外套的直接效果。Awad等人[19]发现,与不穿动力外骨骼服相比,在跑步机上(从-1.85±1.98°到3.49±1.52°,P < 0.001*),在地面上(从-4.13±1.82°到30.74±1.51°,P < 0.002*),摆动阶段的踝关节背屈角峰值显著增加了5.33±0.91°。
同样,另一项涉及驱动式外骨骼的研究[Awad等人[18]]也显示了4.78°的显著改善(从0.52±2.06°到4.26±1.84°,P=0.002*)。此外,Sloot等人[20]和Kwon等人[14]比较了动力外套和赤脚行走在摆动阶段的踝关节背屈角峰值,分别增加了9°(P=0.003*)和10°。
生物力学结果:峰值双亲推进力
Porciuncula等[13]发现,训练后,在最大步行速度和舒适步行速度下,paretic推进力的中位数分别增加了约30%(从15.22%BW(四分位数间:2.82)增加到19.85%BW(四分位数间:1.88,P=0.02*)和24%(从11.43%BW(四分位数间:1.43)增加到14.23%BW(四分位数间:0.98),P=0.04*)。Porciuncula等[12]在另一篇文章中报道,干预后推进力增加10.52%。
对于立竿见影的效果,Awad等[19]比较了有动力和无动力的外衣的结果。他们发现,使用动力外骨骼的跑步机上的峰值paretic推进力从11.39±2.31%BW增加到12.66±2.35% BW,百分比差异显著(11±3%,P=0.009*)。在地上行走时,动力外套的体重从10.3±0.60%增加到11.6±0.60%,增加了13% (P=0.053*)。Sloot等人[20]也发现了8%的增加(P=0.03*), Kwon等人[14]报告说,与不穿外套相比,穿外套增加了7.76%。
生物力学结果:步长
Porciuncula等[13]研究发现,干预后最大步行速度增加0.13 m (P=0.002*),舒适步行速度增加0.15 m (P=0.04*)。Porciuncula等[12]也报道了6.7%的增长。
其他结果:Fugl-Meyer量表
两项研究报告训练后Fugl-Meyer量表增加,Shin等[16]的研究增加1.8±1.5,Poydasheva等[17]的研究增加2.1 (P=0.113846)。
其他后果包括:能源成本
在Awad等人的研究中,与无动力外骨骼相比,动力外骨骼成功地降低了10±3% (P=0.009*)的能量成本[19]。Sloot等人也发现,与不穿外套相比,穿外套的能源成本降低了11% (P=0.31)[20]。
其他结果:徒步旅行
训练后,Porciuncula等[13]报道,在最大步行速度下,髋部步行减少0.25 cm (P=0.38),在舒适步行速度下,髋部步行减少0.42 cm (P=1.0)。Awad等人[18]报道的直接效果是,与不穿动力外服相比,穿着动力外服的髋关节徒步旅行减少了27±6% (P=0.004*)。
其他结果:髋关节环切术
训练后,Porciuncula等[13]报道,在最大步行速度下,髋关节环缩减少3 cm (P=0.52),在舒适步行速度下,髋关节环缩减少3.83 cm (P=0.004*)。Awad等人[18]报道的直接效果是,与无动力外服相比,动力外服减少了20±5%(p=0.004*)。
干预效果总结
综上所述,SREs提高了训练后的步行速度和距离(一项研究关注的是步行速度的直接影响,但没有显示出显著性[20])。此外,生物力学指标,如摆动阶段的踝关节背屈角峰值、paretic推进力峰值和步幅长度峰值,均在即时和训练效果方面有所改善。其他结果包括Fugl-Meyer量表和能源成本也有所改善。使用SREs后也发现髋关节环缩减少。
摘要
介绍
结果
讨论
限制
结论
方法
数据和材料的可用性
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