文摘

最近康复机器人的研究已经证明了神经障碍的疗效。然而,很少有研究使用混合辅助肢体(HAL)术后早期阶段的脊柱疾病。我们旨在评估哈尔的安全性和有效性在术后早期治疗脊柱疾病患者。我们回顾性确定病人的脊柱手术,谁能完成哈尔治疗。我们评估了十米级行走测试(10 mwt),修改后的步态异常评定量表(GARS-M) Barthel指数(BI),脊髓损伤的步行指数II (WISCI II)得分结果之前和之后机器人康复。治疗后临床结果进行了比较。我们与各种脊柱问题包括9例。哈尔治疗后,速度在10 mwt显著改进从64.1±16.0,74.8±10.8米/分钟,而行走节奏降低了从102.7±17.6,92.7±10.9 /分钟的步骤。BI评分也改善了从83.3±16.0,95.6±5.8,和WISCI II评分改善从19.7±0.5,20.0±0.0。此外,GARS-M总分提高从6.0±5.7,2.3±3.3。 The maximum angles of the trunk swing were improved from 2.2 ± 1.9 to 1.2 ± 0.9 degrees. Neurorehabilitation therapy using HAL for spinal surgery patients was considered feasible following spine surgery.

1。介绍

机器人技术已经越来越多地获得neurorehabilitation领域的关注。混合辅助义肢)(赛博达因Inc .)、茨城、日本)是一个独特的外骨骼机器人的neurorehabilitation是由山海和同事互动生物反馈(iBF)理论的基础上(1,2]。哈尔有一个混合系统,允许自愿和行动支持自治模式的培训,和它支持随意肌运动通过检测生物电子信号(BES)。步行训练,关节的运动准确地调整脚底部的压力传感器和关节角传感器的框架。根据输入信息,髋关节和膝关节的四个执行机构独立控制(3]。哈尔系统支持的运动受影响的肢体产生感觉反馈到大脑(即。iBF)和加速运动技能学习的过程中,功能恢复。

最近的研究表明康复治疗的安全性和有效性使用HAL机器人对各种疾病,包括中风(3- - - - - -7),脊髓损伤(SCI) (8- - - - - -14,股四头肌arthrogenic肌肉抑制(15]。另一个最近的研究证明了哈尔治疗引起的神经可塑性(16,17]。然而,五个案例报告集中在哈尔的功效治疗术后胸的后纵韧带骨化(OPLL) (18- - - - - -22]。这些报告表明,哈尔被用作步态恢复在几乎慢性阶段最后的术后状态21,22],作者建议在手术后早期HAL-assisted开始训练。Neurorehabilitation在术后状态对回归社会活动至关重要,防止废弃综合症。基于研究结果表明由这五个案例报告(18- - - - - -22),除了报告证明哈尔培训SCI病例的疗效[8- - - - - -14),我们假设使用HAL可能促进脊柱手术后早期恢复。因此,我们旨在评估HAL-assisted康复治疗的安全性和有效性为脊柱疾病患者在术后早期。

2。材料和方法

2.1。病人选择和研究设计

我们进行了回顾性的图表总结脊柱疾病患者的治疗在神经外科部门从2011年10月到2016年2月。评估哈尔治疗改善步态的影响,我们包括病人完成哈尔治疗至少三次。此外,由于自愿肌肉收缩需要从哈尔系统获得援助,我们排除了患者完全或几乎完全瘫痪。本研究的协议是我们的机构审查委员会批准(IRB),执行和哈尔治疗每个病人在收到书面知情同意。

哈尔治疗脊柱疾病患者进行了31;然而,22位患者不符合当前的研究(图的入选标准1)。其中22名患者13没有接受手术。


图1
病人选择流程图。

我们研究了剩余的9名患者(6男病人和三个女病人)具有以下特点:严重损伤导致无法使用HAL ( ),少于三个交易日的哈尔治疗( )。队列的平均年龄为53.6岁(SD,±16.1)。诊断是硬脑膜动静脉瘘(AVF) ( ),颈椎的后纵韧带骨化(OPLL) ( ),脊髓脂肪瘤( )、蛛网膜囊肿( ),脊髓室管膜瘤( )和颈椎病( )。脊柱损伤水平总结表1。

表1
病人的特点。
2.2。康复计划

我们进行了传统的物理治疗除了哈尔治疗。传统的物理治疗后2天内开始手术。根据病人的病情,项目包括人工腿伸展,肌肉锻炼,和基本运动训练如站、行走、上下楼梯。当病人觉得疲劳哈尔治疗期间,他们被允许休息。每个会话持续了大约50分钟,包括机械附件所需时间,进行每周两到三次。

哈尔开始治疗时,患者能够稳定地坐着。平均来说,干预与治疗师和哈尔治疗开始14.2±8.1天(范围第七至第二十九页天)手术后。哈尔处理会话的平均数为5.0±2.6(范围3 - 12)。康复时间由13.6±9.1天(范围4-35天)住院期间在我们的机构(表1)。

哈尔的双边腿版本是用于病人参与这个研究(HAL生活支持削减肢体;赛博达因Inc .)。培训开始的Cybernic自愿控制方式,衡量BES的髋关节和膝关节的伸肌和屈肌肌肉。哈尔治疗是由一个或两个理疗师和一名医生使用HAL系统训练。在步态训练,理疗师检查了BES和哈尔帮助调整水平。

在哈尔治疗,几套膝盖扩展运动进行(10倍的左腿和右腿的10倍)。站运动进行了10次。平衡训练了几秒钟张开眼睛或闭上眼睛,这样重心会在中间。最后,步行训练是在平坦的地面或跑步机上执行。在平衡训练和步态训练中,我们使用一个显示器显示在前面的病人提供视觉反馈关于重心,姿势和平衡(图2)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图2
(a, b)混合辅助义肢)治疗。步态训练在跑步机上的大班长。

我们专注于行走训练。我们使用走援助称为一体化走教练(Ropox a / S, Naestved、丹麦)确保患者的安全当走在平坦的地板上。它能够支持体重,使安全哈尔利用治疗使用。我们没有使用体重支持。在病人成为习惯走在地上,我们开始跑步机上行走。病人做了几套5分钟的步行速度适应哈尔。如果病人想继续和没有疲惫,然后我们增加了速度或增加了步行时间。当时重心偏差(它不需要重量在脚尖行走),我们要求病人将体重从脚跟到脚尖。

2.3。结果测量

所有患者在康复期间视频。速度和步骤走的十米级测试期间(10 mwt)作为评价运动机能治疗前的时候穿着哈尔和过去训练后扣除哈尔被用来评估哈尔治疗时间。我们使用修改后的步态异常评定量表(GARS-M) [23)、Barthel指数(BI)和脊髓损伤的步行指数二世(WISCI II)评估外观行走,日常生活活动(ADL),和病人的动态行走能力的基础上,需要物理援助和辅助设备,分别为(24]。GARS-M包括变量提供一个描述的步态与下降的风险增加有关。GARS-M考虑以下七项:(1)变化,(2)守护,(3)惊人的,(4)脚接触,(5)髋关节活动度(ROM),(6)的肩膀上扩展,(7)arm-heel罢工同步。每一项GARS-M从0到3级,最高的21分;21分表示最严重的国家。我们测量的最大角树干摇摆在10 mwt治疗前后使用的总运动坐标系统3.28版本(涂装系统有限公司、日本东京)运动分析设备。

2.4。统计分析

我们进行了配对 以及比较的临床结果和基线。我们使用SPSS 21.0版(美国、IBM公司,纽约Armonk)的分析。均值±SD值描述。

3所示。结果

哈尔治疗后,速度在10 mwt显著改进从64.1±16.0,74.8±10.8米/分钟( ),而节奏降低了102.7±17.6,92.7±10.9步骤/分钟( )。BI评分也改善了从83.3±16.0,95.6±5.8 ( )。此外,GARS-M总分提高从6.0±5.7,2.3±3.3 ( )。躯干摆动的最大角度提高了从2.2±1.9,1.2±0.9度( )。WISCI II评分也改善了从19.7±0.5,20.0±0.0 ( )。这些分数在图进行了总结3。没有不良事件由于哈尔等治疗疼痛和/或下降。


图3
走十米级图显示功能结果评估的测试(10 mwt):速度(米/分钟),节奏(步骤/分钟),Barthel指数,修改步态异常评定量表(GARS-M),躯干前后摇摆角混合辅助肢体(HAL)治疗脊髓损伤的步行指数II (WISCI II)得分。胡须代表标准偏差。前:治疗前;职位:治疗后。

值得注意的是,几乎所有受试者改善步态姿势。哈尔治疗前后检查每一项后,很明显,守护(项目2)的部分的得分,惊人的(3项),和肩膀扩展(6)项显示最具戏剧性的改善。动量和腿向前移动的能力提高。崩溃的平衡向一边被降低了。肩膀向臀部的运动范围扩大。

3.1。代表案例(案例2)

一个65岁的老人被诊断为硬脑膜的AVF Th6-7水平和接受椎板切除术的导血管的结扎。术前,他控尿,坐在轮椅上。手术后的几天,传统物理疗法开始和他的行走能力逐渐提高,这样他可以走一天的路,而与一个援助在术后9。然而,他的步态姿势包括清扫他的下肢外侧弯曲的成本树干另一侧(图4)。他也很难踢地上的脚趾。


图4
代表案例显示改善步行外观。前混合辅助义肢)治疗,树干靠向左边,当站在左边的腿。此外,树干向左倾斜4.6°。哈尔治疗12个疗程后,上半身是稳定的。前:在培训;职位:培训后。

我们开始使用HAL在术后13天。在这一点上,他WISCI II评分19岁。起初,他膝盖扩展运动和执行站培训。接下来,他开始平衡训练和步态训练与行走装置(一体化走教练;Ropox / S)。后来,在跑步机上行走训练开始了。

哈尔治疗前,他的躯干前屈和他需要走的支持。哈尔治疗12个疗程后,树干解除,而走路和姿势改善。他可以不断地将他的脚的位置和宽度。他能够踢地上小心翼翼,摆出他的下肢没有弯曲的树干。他的躯干摆动的角度在10次参与者从4.6下降到1.4度(图4)。他10 mwt速度从43.4提高到65.7 m / min,而行走节奏降低了从132年到96年步骤/分钟。总GARS-M改善从16到10的分数。同样,BI和WISCI II评分改善从55到100年,从19日到20日,分别。

4所示。讨论

哈尔是基于国际羽毛球联合会理论发明的(1,2)支持的,受影响的肢体动作哈尔系统产生感觉反馈到大脑(即。iBF)和加速运动技能学习的过程中,功能恢复。哈尔疗法可能地址痉挛状态由于中枢神经系统(CNS)损伤。上方的中枢神经系统损伤的中枢模式发生器(CPG)导致脊椎上的驱动器和痉挛状态的丧失。短延迟反应的后果是兴奋过度,潜伏期长反射损失和肌肉的变化属性(25]。根据国际羽毛球联合会理论,感觉输入发送回中枢神经系统激活受损的神经元网络(生物反馈);反过来,激活中枢神经系统增强其下行信号(2]。因此,可以改善痉挛状态哈尔疗法。此外,先前的研究表明,哈尔是有效治疗因中风痉挛性偏瘫(16),和两个研究表明,哈尔治疗中风患者促进受损的大脑皮质活动(16,17]。

在这项研究中,显著改善被认为在步态跟随机器人康复能力。结果表明改进的一系列临床量表等10个参与者,BI, GARS-M和WISCI II。所有的参与者显示改善步态能力类似于先前的报道关于哈尔等脊柱疾病的使用SCI (8- - - - - -14],SDAVF [41],OPLL (18- - - - - -22,26]。值得注意的是参与者在我们的研究中进行了手术等各种原因脊髓肿瘤,血管疾病和骨退行性疾病。此外,脊椎血管疾病和肿瘤的临床表现是相似的(27,28),据报道和康复结果vascular-related和创伤SCI后没有明显不同29日]。这些事实可能表明哈尔疗法可能申请各种障碍与脊髓起源。

这项研究还显示哈尔术后康复的有效性。只有五个HAL-assisted康复的案例报告为胸OPLL(一个病人进行了手术18- - - - - -22]。有利,哈尔不妨碍皮肤切口,可用于患者胸衣。在我们的经验中,哈尔被认为是促进脊柱手术后早期恢复。

在这项研究中,哈尔罕见的脊柱疾病患者进行治疗。在先前的研究中,诊断和手术管理强调而不是康复程序,即使它被认为改善手术后的长度取决于时间和启动神经康复的30.]。然而,结果措施尚未标准化。先前的报道显示治疗相同的脊柱疾病的临床结果在表中做了总结2(30.- - - - - -40]。

表2
回顾一些术后脊柱疾病的报道。

我们也回顾了临床研究使用HAL脊柱疾病的步态训练。对相关文献进行系统的搜索使用PubMed数据库。搜索词“哈尔”或“混合辅助肢体”和“脊髓损伤”或“OPLL。“我们搜索谷歌学者,和只有一个工作19)是包括从搜索。研究只包含报告哈尔步态训练。20文献,六人排除由于不同类型的HAL机器人。总的来说,14个研究满足入选标准和评论(表3)[8- - - - - -14,18- - - - - -22,26,41]。

表3
哈尔治疗脊柱疾病的检查。

系统评价结果显示,哈尔执行治疗主要用于脊髓损伤和退行性疾病在疾病的不同阶段。总的来说,这些先前的报道12,13,19- - - - - -22,41)表明,增加的速度和节奏都是相比之下,我们的结果。我们认为不同的步态的变化速度。先前的报道(12,13,19- - - - - -22,41)表示,更多的步骤增加了节奏,而我们的研究结果表明,长期措施减少节奏。尽管自然恢复急性状态后损伤或手术干预必须考虑,被认为可以促进功能恢复率哈尔从早期治疗18- - - - - -20.,26]。

尽管我们的研究显示与哈尔治疗显著改善,它有一些局限性。我们研究了异构患者相对较少的特点。我们的病人接受了哈尔治疗术后早期状态,但是我们的队列没有对照组。因此,它是可能的,手术后自然痊愈可能是导致术后。不过,还应该注意,我们的病人经历了早期复苏比先前的报道中描述(18- - - - - -20.,26),因为我们的病人开始哈尔疗法相对早期术后时期。

5。结论

我们展示了哈尔治疗的可行性和安全性,确定它可能促进功能恢复,即使对术后病人。进一步的研究涉及到更多的病人和对照组是必要的来验证我们的发现。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究在一定程度上支持的日本社会科学补助金促进年轻科学家(15 K19984 (B));武田科学基金会Uehara纪念基金会;福冈大学和中央研究院(批准号161042)。作者喜欢明日香Ikezaki女士的帮助下,他协助统计分析。