偏瘫患者上肢康复训练机器人

（3）直线运动轨迹与伸展动作的训练
上肢伸展时，手的运动轨迹大约为一条直线。（Orasso 1981)
偏瘫患者直线运动轨迹的偏离。（Levin 1996) 设计康复动作时，应该注意手的运动轨迹，而不是单一关节
的运动 如PNF。 （Nott 1968) 机器人不同方向直线，点对点的训练有良好的效果。 （Lum 2002)
（4）向外圆周运动轨迹训练
偏瘫后出现刻板（stereotypic)运动形式（Twitchell 1951)或协同（synergies)运动，屈肌协同模式，伸 肌协同模式（Brunnstrom 1970)
上肢屈曲协同模式：肩外展与肘屈曲协同，肩内收 与伸肘协同 （Dewald 1995,2001)
22名患者在北京中国康复研究中心于2004年 4月－8月参加了这项研究
FM评定量表上肢总的分数是66分 MSS量表: 此量表分为肩，肘，腕，手等几
部分，其中肩，肘，腕使用6级评分总分42分
结果
30.00
20.00
FMA
10.00
0.00 0.00
R Sq Linear = 0.923
10.00
目前没有发现主动训练而导致痉挛增加的证据 （ Nakamura et al. 1985，Sharp et al. 1997)
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
ρ = 0.7756
康复训练机器人运动学评定方法初步研究
推直线运动功能测试的运动学评定方法研究
Fugl-Meyer得分和运动学指标得分的关系图 运动学指标向量和Fugl-Meyer得分向量之间的相关性系数 0.776
画外圆运动功能测试的运动学评定方法研究
前伸方向
速 度 功 率 谱 幅 值
侧向偏差方向
(a)正常人运动轨迹
(b)线速度变化
(c)X、Y方向速度功率谱
偏瘫患者上肢康复训练机器人 的研制与临床应用
解放军总医院康复医学科 毕胜
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
康复评 价系统
康复训练机器人的研制
康复训练机器人的设计
康复训练机器人的研制
可调的多模式运动辅助技术
低（易） 训练级别
辅助-主动模式
高（难）
扰动训练模式
被动模式
自由运动模式
约束-主动模式
机器辅助
运动和抑 制异常运
强
动的能力 弱
模式相互交叉，没有明显分界
抗阻－约束模式
弱 机器跟随
强 上肢运动 的能力
（1）发病6个月以上，有CT或MRI诊断的单侧脑卒 中或脑外伤患者，并有对侧的上肢运动功能障碍。
（2）有足够的认知和语言能力接受医生与治疗师的 指导参加训练。
（3）无严重患侧上肢疼痛和关节活动范围限制
训练方法
被动限制模式
主动训练模式
直线训练方法
圆周训练方法
评定方法
训练前4周，训练开始前一天和训练结束后1天分别 进行评定。
5个原则
运动学评定方法初步研究
重复主动运动－运动学习的基础 渐进式抗阻运动－力量训练 直线伸展运动－多关节功能训练 向外圆周运动－对抗屈肌协同模式 反复的牵伸－降低痉挛
推直线运动 画外圆运动
患者对康复训练机器人训练的主观反应
（Fasoli 2003), 突破平台期。
（1）重复主动运动
重复性的运动形式是运动学习与运动康复的基础（Asanuma 1997 )
可以引起大脑可塑性的变化（Classen 1998, Schubert 2004, Renner 2005, Nudo 1996).
慢性脑卒中患者，简单重复的训练有良好的疗效（Liepert 2004,van der Lee 1999)
康复训练机器人的研制
屈伸安全运动行程
运动区间分析

X
Y 夹角
屈伸安全运动行程
夹角 Y
X
对侧训练
正交训练
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
运动功能状态量表与Fugl-Meyer量表 相关性与响应性研究
研究背景
脑卒中是引起残疾的主要原因之一 ，大约1/3的脑 卒中存活者会遗留严重的残疾。
已经证明大量的重复训练是非常有效的训练方法； 在一些发达国家，康复的费用大大的加大了卫生的 成本。
同时不需要高成本一对一的康复训练。由此设想要 发展一种自动训练的技术（automate therapy）， 使用机器人对患者进行康复训练。
研究背景
Lum PS 1993
Lum PS 1995
MIT-MANUS 1995
Northwestern University 2000
MIME Stanford 2000
研究背景
“八六三”计划“神经康复 机器人及其关键技术的 研究”（2002AA420100-2 ）的支持下，本课题组 研制成功中国第一台康 复训练机器人，
20.00
MSS
30.00
40.00
MSS与Fugl-Meyer的Pearson相关系数为0.961
结果
FM与MSS的3点评定和差值的平均值与标准差以及一致性 限度和响应率
基线1
基线相差 基线2 变化值 治疗后 一致性限度 响应率
FM
平均值
标准差
20.32
8.94
0.09
0.43
20.41
8.94
‫ثص‬ਓత训练ίɓԬ ํ໘ੋ೚Կਓ໵၏ෆ ౸త ጎҙ进行更εٙ៽ኜ ਓ训练
ጎҙ进行៽ኜɛ训练 ࣕෆ༻࣏疗师训练
总结
康复训练机器人的研制
系统构成设想 ，控制系统设计 ，关键技术
康复训练机器人的临床应用
运动功能状态量表与Fugle-Myer相关性与响应性研究
对脑卒中和脑外伤上肢运动功能障碍 和痉挛康复效果观察
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
康复训练机器人的研制
康复训练机器人的系统构成设想
辅助训 练系统
运动 参数
训练 内容
运动 参数
评价 结果
反馈信息
偏瘫患者
信息反 馈系统
生理信息
评价结果
生理信息
提纲
研究背景 康复训练机器人的研制 康复训练机器人的临床应用 运动学评定方法初步研究 患者对康复训练机器人训练的主观反应
患者对机器人训练的主观反应
7 6 5 4 3 2 1 0
1
‫ثص‬ਓ训练时ชՑ‫ܘ‬ ဉ෰
኷ጎҙ࢖༻‫ثص‬ਓ进 ߦ训练
૬৴‫ثص‬ਓ训练对̌ ೳպ᪜Ϟλ䕊
Fugl-Meyer （FM），运动状态量表 ( MSS ) 改良Asworth量表评定患侧上肢肘关节的屈肌与伸
肌痉挛 SPSS11.5统计软件，采用重复数据测量方差分析（
Repeated-measures ANOVA）分析数据。显著性 水平为P=0.05。
结果
FM
MSS
40
35
30
25
速
前伸方向
度
功
率
谱
幅
值
侧向偏差方向
(d)患者K运动轨迹
(e)线速度变化
Sp
Y(
eed
m m)
(m/
s)
(f)X、Y方向速度功率谱
前伸方向
速 度 功 率 谱 幅 值wk.baidu.com
侧向偏差方向
(g)患者F运动轨迹
(h)线速度变化
(i)X、Y方向速度功率谱
正常人与不同功能水平患者的画圆轨迹
患者训练过程的画园轨迹变化
20
15
10
5
0
1
2
3
Fugl-Meyer 和MSS 训练前后评分 (P<0.001).
MAS eblowflexior
MAS eblowextensor
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
MAS 肘关节屈肌评分 (P=0.03) MAS 肘关节伸肌评分(P=0.061).
讨论
慢性脑卒中运动功能恢复会进入平台期 （Jorgensen 1995) 强制性使用运动疗法（Miltner 1999)，机器人辅助训练技术
3.54
2.86
23.95 10.59
-0.77-0.95
8.2
MSS 平均值 标准差
16.87
9.01
0.39
0.96
17.26
9.06
5.04
3.12
22.30
10.68
-1.53-2.31
5.2
应用康复训练机器人对脑卒中和脑外伤上 肢运动功能障碍和痉挛康复效果观察
22名患者在北京中国康复研究中心于2004年4月－8 月参加了这项研究。患者年龄范围14－70岁，男20 名，女2名。脑梗塞4名，脑出血9名，脑外伤9名。 病程6－25个月
向外圆周运动训练，对抗上肢的协同模式，促进协 同运动向分离运动的转化。
(5) 反复的牵伸降低痉挛
反复膝关节被动运动降低脑卒中后痉挛（(Nuyens et al. 2002).
静态和动态牵伸可使肌肉传入神经敏感性变化（ Smith et al.1974 ）
卒中后反复的被动关节运动可出现牵张反射的适应 (schmit et al.2000)
（2）渐进式抗阻运动
脑损伤后对功能影响，阴性症状>阳性症状（Sahrmann 1977, Wolf 1994).
肌力训练—功能改善（Butefisch 1995, Bourbonnais 2002) 抗阻力量训练---加重痉挛？（Bobath 1979, Morris 2004) 机器人训练，渐进式抗阻训练-重要因素（Fasoli 2003)。