JNER:机器人强化中风治疗的康复策略—一项初步研究

2021-09-14 MedSci原创 MedSci原创

中风康复的绝大多数临床试验都集中于慢性中风患者。虽然中风后慢性期的治疗已被证明可减少运动损伤,但亚急性期似乎出现了改善运动能力的重大机会。研究表明,亚急性中风的强化干预可以提高运动能力的恢复。目前的研

中风康复的绝大多数临床试验都集中于慢性中风患者。虽然中风后慢性期的治疗已被证明可减少运动损伤,但亚急性期似乎出现了改善运动能力的重大机会。研究表明,亚急性中风的强化干预可以提高运动能力的恢复。目前的研究集中于机器人工具的开发和初步测试,旨在增强亚急性中风的恢复。与传统疗法相比,机器人技术有可能测量并增加一个人在给定时间段内重复运动的次数,一些人推测这将改善康复。机器人治疗也可以提供一种增加治疗强度的方法,而不一定需要更多的治疗师。上肢机器人有两个主要分类:末端效应器和外骨骼。

本研究团队对一种叫做Kinarm的康复设备有着丰富的经验。它是一种平面、双手、多关节机器人,配有虚拟现实显示器。迄今为止,使用Kinarm外骨骼的研究主要关注其作为中风后感觉、运动功能和认知评估工具的有效性、短暂性脑缺血发作、脑损伤、健康衰老。中风后仅几天的患者耐受性良好。此外,该装置可以为四肢提供双手支撑,允许双手互动,这被认为是当前中风康复计划中缺失的一部分。本文的目标是开发新的方法来增强中风亚急性期的恢复。本文作者与治疗师、内科医生和中风幸存者协商,制定了一套康复任务,用于探索中风后亚急性期开始的机器人康复影响的试点试验。本文发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》。

Kinarm外骨骼包括两个平面外骨骼机器人系统和一个集成虚拟现实系统。通过使用可调节的四连杆机构,它支持肘关节和肩关节在水平面上自由移动。参与者坐在轮椅基座上,双手、前臂和上臂支撑。可以分别调整连杆和槽的长度和位置,以适合每个参与者。然后将设备推到水平虚拟现实显示器上。参与者的手臂保持在显示器下方,其手臂的视觉被金属快门遮挡。视觉显示器上参与者食指上方的圆形白色光标通常用于在任务期间提供手部位置的视觉反馈。参与者肘部和肩部的运动可以通过使用编码器和扭矩电机的机械负载进行监控或操纵。在康复任务中纳入了以下4个被认为对中风治疗有积极影响的因素:(1)反馈(2) 治疗强度(3) 挑战(4) 参与度。

figure1

康复仪器

结合了机器人执行单手或双手任务的能力,并为协助和/或抵抗提供力量。机器人任务旨在增加运动范围、速度和准确性,以及提高对肢体位置和运动的感知。对5名亚急性中风患者和4名健康对照进行了初步测试。这些人就每个任务级别的难度提供了定性反馈。在试点研究中,为Kinarm外骨骼创建并测试了9项任务。允许机器人操作员监控参与者随着时间的推移的进步。治疗任务得分越高,表现越好。任务包括:协助/抵抗;本体感觉;棒球;虚拟足球;运动追踪;乒乓;手球;抓球。

参与者由研究人员分配,每天接受1小时的机器人康复加上标准护理,或仅使用匹配的小组设计接受标准护理。这是使用基线Fugl-Meyer上肢评估(FMA-UE)运动评分完成的,以大致匹配各组受试者。标准护理治疗包括平均每天约45分钟的作业治疗和45分钟的物理治疗。对于机器人治疗组的个体,干预为期两周,每天1小时,持续10天,包括上述九项机器人康复任务。在开始机器人治疗之前,干预组中的个体也接受了训练。

figure3

实验流程’

由于机器人治疗组的每个参与者都能够成功完成每天1小时的干预,因此参与者对机器人治疗的耐受性良好。参与者通常在机器人治疗后感到疲劳,但在研究期间没有发生或报告其他不良事件,即使参与者在中风后8天开始机器人干预。两组都没有中途放弃。实施机器人治疗面临的一个重大挑战是时间安排。许多参与者都有治疗计划或医学测试,临床工作人员认为这比研究更重要,因此很难在2周内组织一致的计划。

观察到机器人治疗任务在几天内持续改善。使用配对样本t检验,观察到在9项治疗任务中的8项中,从干预的第1天到第10天,任务得分显著增加。在基线检查时,两组在任何临床评估方面均无显著差异。干预后,通过比较干预前后的临床评分,评估机器人治疗对临床结果的影响。机器人治疗组在所有临床评分中均显著提高,FMA UE评分提高8分,ARAT评分提高10分,FIM评分提高16分。对于对照组,FMA UE和ARAT均未发现显著变化,仅分别增加2.5个点和2个点。在基线检查时,各组之间在所有机器人评估中均未观察到显著差异。从评估前到评估后,机器人治疗组在视觉引导下的到达方面表现出显著的改善。在任何其他机器人评估中未观察到显著改善。在对照组中,从评估前到评估后,观察到手臂位置匹配有显著改善,但在任何其他机器人评估中没有显著改善。

figure4

着时间的推移,机器人治疗任务得分

结果表明在亚急性中风患者中,使用Kinarm外骨骼进行康复是可行的,并且很少发生不良事件,这些不良事件都不严重,也不妨碍参与者继续进行干预。在为期10天的干预中,观察到机器人治疗组的参与者在康复任务方面取得了一致的进步。在干预结束时,几乎所有机器人康复任务的表现都明显优于基线。机器人干预组在试点研究结束时的FMA UE、ARAT和FIM得分也明显高于基线水平。干预组在视觉引导到达方面也表现出显著的改善,

Kinarm治疗任务有可能改善亚急性中风的预后。未来的研究需要在更大的队列中量化这种基于机器人的治疗的益处。

Keeling, A.B., Piitz, M., Semrau, J.A. et al. Robot enhanced stroke therapy optimizes rehabilitation (RESTORE): a pilot studyJ NeuroEngineering Rehabil 18, 10 (2021). https://doi.org/10.1186/s12984-021-00804-8



版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言

相关资讯

Sco;Robot:新希望!微型机器人或将奋战抗肿瘤前线

近来,合成微纳米材料已经在生物医学应用方面取得了巨大的进步。然而,现有的微纳米平台在深部组织成像和体内运动控制方面仍然不够优秀。近日,加州理工学院的研究人员发表了关于光声计算机断层扫描(photoacoustic computed tomography,PACT)引导的体内肠道微型机器人的研究,在这两方面都取得了进步。

机器人治疗前列腺癌!智慧医疗时代 泌尿外科“黑科技”有多牛?

科技创新是我国经济社会发展的重要战略。随着科技与医学的融合,新理念、新技术在泌尿外科领域得到了广泛应用和实践,如激光技术、机器人、“互联网+”、5G等等。为了更好地促进泌尿外科新技术的应用,医学基础走向转化,临床与科技相结合,以及互联网医疗赋能专科和基层。8月4日, 由国家远程医疗及互联网医学中心、中日友好医院泌尿外科、北京医学会泌尿外科分会基础与转化研究学组联合主办的“2019中日泌尿新技术高峰

国内首例!上海九院成功完成机器人辅助人工耳蜗植入术

近日,上海交通大学医学院附属第九人民医院耳科团队完成国内首例手术机器人辅助人工耳蜗植入术。手术在上海九院安装了RobOtol耳科机器人的一体化手术室中进行,由院长吴皓教授主刀。据吴皓教授介绍,患者为中年男性,近十年双侧听力逐渐下降,近二年已发展为双侧极重度聋,已无法正常交流。吴皓教授表示,人工耳蜗是重度或极重度耳聋重建听觉的最有效手段,目前全球已经有超过80万耳聋患者接受了人工耳蜗植入。人工耳蜗手

全国首例!介入机器人“鲁班”完成机器人辅助全脑血管造影手术

2019年12月19日,首都医科大学附属北京天坛医院(下称“北京天坛医院”)通过远程遥控手术机器人“鲁班”,成功为一名来自陕西的患者完成了全脑血管造影手术。这是我国首例机器人辅助全脑血管造影手术。该手术由北京天坛医院神经介入中心主任医师李佑祥、吕明指挥,副主任医师江裕华操作。建立血管通路后,江裕华来到手术室外的医生主操作端,通过操纵2个手杆,远程遥控介入机器人“鲁班”,精确实施了对患者左、右颈动脉

中国首例机器人全膝人工关节置换手术在京完成

记者从中国科学技术协会获悉,中国首例机器人全膝人工关节置换(TKA)手术近日在北京完成。此次使用的HURWA关节手术机器人是中国自行研发的具有完全自主知识产权的现代尖端科技医用设备。 据介绍,该手术由北京协和医院关节外科林进、王炜团队实施。在麻醉科、手术室、放射科等相关科室和职能处室的合作下,“中国造”关节机器人完成了此次“首秀”。全膝人工关节置换手术技术要求高、操作难度大,而TKA手术

JNER:机器人训练有助于急性脑卒中患者运动功能恢复的生理机制

中风后遗留的半身不遂,需要进行康复训练,才能使部分机体功能得到恢复。大约60%的患者在中风后6个月后依然无法恢复。到目前为止,已经有多种康复疗法,如运动疗法、镜像疗法、虚拟现实、神经-肌肉电刺激。此外

拓展阅读

PLOS MED:长得高的人更容易发生心源性卒中,而且还与遗传相关!

在不同血统中,较高的成人身高与较高的心脏栓塞性卒中风险和较低的其他缺血性卒中亚型风险存在因果关系。

STROKE | 中国学者:坐姿太极拳来啦,能为中风患者提供更有效的功能恢复!

研究结果支持量身定制的坐姿太极拳项目对改善亚急性中风幸存者的康复效果

中国50万人研究:每多吃2两粗粮,糖尿病与中风风险分别下降14%和13%!so easy!

J Nutr.:粗粮摄入量与心脏代谢疾病风险:一项中国成年人的前瞻性队列研究

Circulation:家庭代盐计划来啦——不仅可以预防中风还可以改善生活质量

高盐摄入是一个主要的饮食风险因素,2019年全球约有180万人死亡,4400万残疾调整寿命年。

JAMA子刊:2万多人的研究发现,LDL-C小于1.8 mmol/L可能会降低复发性中风

缺血性卒中病史的患者,以他汀为基础的强化降脂治疗,LDL-C水平降至<1.8 mmol/L,能降低复发性卒中风险,但仅限于有动脉粥样硬化的患者。