机器人下肢康复训练对股骨颈...术后关节功能及并发症的影响_白金.pdf

创伤康复机器人下肢康复训练对股骨颈骨折内固定术后关节功能及并发症的影响白金1，赵天舒2，苑家敏1，翟玲玲1，段睿11 郑州大学附属郑州中心医院骨科康复科，郑州450000;2 北京体育大学运动医学与康复学院，北京100084【基金项目】河南省高等学校重点科研项目(17A320053)【通信作者】段睿，E-mail:duanrui008126 com【摘要】目的探讨机器人下肢康复训练对股骨颈骨折内固定术患者术后关节功能及并发症的影响。方法采取前瞻性研究方法，选取 2020 年 6 月2021 年 6 月郑州市中心医院骨科康复科行股骨颈骨折内固定术的 112 例患者为研究对象，其中男性 71 例，女性 41 例;年龄 41 72 岁，平均 60 5 岁;Garden 分型:型 35 例，型37 例，型40 例;致伤原因:道路交通伤37 例，高处坠落伤31 例，摔伤23 例，重物砸伤21 例。根据随机数字表法分为对照组与研究组，各 56 例。对照组采用常规康复训练，研究组在对照组基础上采用机器人下肢康复训练。比较两组干预前后 Harris 髋关节功能评分(Harris hip score，HHS)、Berg 平衡量表(Berg balance scale，BBS)评分，统计 HHS 髋关节功能恢复优良率及并发症(下肢深静脉血栓、关节疼痛、内固定松动及内固定断裂等)发生率。结果两组人口学资料及致伤原因比较，差异无统计学意义(P 0 05);干预 16 周后，研究组 HHS、BBS 评分分别为(86 2 5 1)分、(44 7 4 4)分，高于对照组的(80 9 7 3)分、(37 8 3 4)分(P 0 001);研究组髋关节功能恢复优良率为 94 6%(53/56)，高于对照组的 768%(43/56，P 0 05);研究组并发症发生率为 3 6%(2/56)，低于对照组的 16 1%(9/56，P 0 05)。结论机器人下肢康复训练可改善股骨颈骨折患者内固定术后髋关节功能及平衡能力，减少并发症发生。【关键词】股骨颈骨折;下肢康复;机器人;关节功能;并发症【中图分类号】683 42【文献标识码】A【DOI】10 3969/j issn 1009 4237 2023 08 005Effect of robotic lower limb rehabilitation training on joint function and complications afterinternal fixation of femoral neck fracturesBai Jin1，Zhao Tianshu2，Yuan Jiamin1，Zhai Lingling1，Duan ui11 Department of Orthopedics and ehabilitation，Zhengzhou Central Hospital Affiliated to Zhengzhou University，Zhengzhou450000，China;2 School of Sports Medicine and ehabilitation，Beijing Sport University，Beijing100084，China【Abstract】ObjectiveTo investigate the effect of robotic lower limb rehabilitation training on postoperativejoint function and complications of femoral neck fractures managed by internal fixation MethodsA total of 112 pa-tients who underwent internal fixation of femoral neck fractures in the Department of Orthopedics and ehabilitationof Zhengzhou Central Hospital Affiliated to Zhengzhou University from Jun 2020 to Jun 2021 were prospectivelyselected as the study objects，including 71 male and 41 female aged 41-72 years，mean 60 5 years Garden classifi-cation was 35 cases of type，37 type，and 40 type;injury causes were 37 traffic accidents，31 falls fromheight，23 falls，and 21 hit by heavy object According to the random number table method，patients were divided in-to control group and study group，with 56 cases in each The control group received routine rehabilitation training，and the study group received robotic limb rehabilitation training based on the control group Harris hip score(HHS)and Berg balance scale(BBS)score were compared between two groups before and after rehabilitation;and the HHSgood-to-excellent rate of hip functional recovery and the incidence of complications(lower extremity deep veinthrombosis，joint pain，internal fixation loosening，internal fixation rupture)were recorded esultsThere was nosignificant difference in demographic data and causes of injuries between two groups(both P 0 05)After reha-bilitation training，the study group revealed a higher HHS(86 2 5 1)and BBS score(44 7 4 4)，comparedwith control group(HHS 80 9 7 3;BBS score 37 8 3 4)，P 0 001 The good-to-excellent rate of functionalrecovery of the hip joint by HHS in study group was 94 6%(53/56)，much higher than the 76 8%(43/56)in con-685创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 8 期J Trauma Surg，2023，Vol 25，No 8trol group(P 0 05);and the complication rate was 3 6%(21/56)in study group，much lower than that in con-trol group(16 1%，9/56，P 0 05)Conclusionobotic lower limb rehabilitation training can improve the func-tional recovery and balance of the hip joint after femoral neck fractures by internal fixation and reduce complica-tions【Key words】Femoral neck fractures;Lower limb rehabilitation;obot;Joint function;Complications闭合复位内固定术为股骨颈骨折常用手术方法之一，但多数股骨颈骨折患者为老年人，身体机能较差，术后关节功能恢复慢，并发症多1。加强股骨颈骨折内固定术患者术后功能康复训练在改善关节功能、减少并发症及促进康复中有重要意义。但传统康复训练耗费人力、物力较大，训练过程单调，训练强度及效率不易保证2。近年来，随着智能化康复技术快速发展，康复训练机器人越来越多地用于需完成行走、手臂运动、颈部运动等各种运动功能训练的患者中，其外骨骼系统依据仿生学原理，结构接近解剖，能实现机器人技术与康复治疗的有机结合，协助患者进行特定关节训练，提升身体机能3。但目前临床就股骨颈骨折内固定术患者中机器人下肢康复训练应用尚无相关报道。本研究前瞻性选取2020 年 6 月2021 年 6 月郑州市中心医院骨科收治的 112 例股骨颈骨折内固定术患者，重点分析其术后康复中机器人下肢康复训练的应用效果。临床资料1一般资料纳入标准:(1)符合成人股骨颈骨折诊治指南4 中股骨颈骨折诊断标准:有明确创伤史，髋部明显疼痛、活动受限;患肢短缩畸形;下肢存在明显纵向叩击痛;X 线片检查显示为单侧新鲜闭合性股骨颈骨折;(2)年龄18 岁;(3)愿意接受闭合复位内固定术治疗，手术耐受性良好，无禁忌证;(4)受伤前具有正常行走能力。排除标准:(1)陈旧性、病理性骨折;(2)患有严重心、肝、肾等脏器疾病;(3)患有认知功能障碍、意识障碍、视听障碍或精神疾病;(4)既往有髋关节手术史、骨肿瘤手术史等情况;(5)合并高血压、冠心病、糖尿病等慢性病;(6)患有凝血功能障碍;(7)存在影响下肢正常活动的其他疾病。剔除标准:因新的疾病或自身原因无法完成康复训练，中途退出。本组患者 112 例，根据随机数字表法分为对照组与研究组，各 56 例。对照组中，男性 36 例，女性20 例;年龄 42 70 岁，平均 60 2 岁;Garden 分型:型 17 例，型 19 例，型 20 例;致伤原因:道路交通伤 18 例，高处坠落伤 15 例，摔伤 12 例，重物砸伤 11 例。研究组中，男性 35 例，女性 21 例;年龄41 72 岁，平均 60 9 岁;Garden 分型:型 18 例，型 18 例，型 20 例;致伤原因:道路交通伤 19例，高处坠落伤 16 例，摔伤 11 例，重物砸伤 10 例。两组患者基线资料均衡，差异无统计学意义(P 0 05)，具有可比性。本研究经笔者医院医学伦理委员会批准(2020)伦研批第 006 号。2方法对照组术后生命体征平稳后，在医护人员指导、家属看护下进行常规康复训练:(1)第一阶段(术后当天 1 周):术后当天指导进行股四头肌收缩训练，每次 10min，每日 2 次;术后第 2 天，指导进行踝关节、足趾被动屈伸训练，每次 10min，每日 3 次;术后 3d 后，指导进行髋关节外展训练，外展角度自 5逐渐增加到 30，每次增加 5，每次 10s，每组 5 次，每日 3 组。(2)第二阶段(1 周 2 周):屈髋训练:仰卧位，伸直双腿，最大限度收缩股四头肌，患肢缓慢向臀部弯曲，维持10s，每组30 次，每日3 组;直腿抬高训练:仰卧位，伸直双腿，抬高 30 40，维持 10s，每组 5 次，每日 3 组。(3)第三阶段(2周 4 周):侧卧外屈训练:取侧卧位，将一枕头夹在双腿之间，避免内收外旋，每次 15min，每日 3 次;坐站训练:指导患者利用双手、健肢力量，将患肢小腿缓慢转移到床边，自然下垂，坐 5min。随后利用助行器，在可承受范围内缓慢过渡到站立练习。(4)第四阶段(4 周 16 周):指导患者在助行器协助下进行下蹲、行走、上下楼梯等训练，逐步脱离拄杖行走，并进行穿衣、如厕等日常活动训练。持续训练至术后 16 周。研究组在对照组常规康复训练基础上，自第三阶段(术后 2 周后)开始应用机器人下肢康复训练，采用 Lokomat Pro 型下肢康复机器人训练系统(瑞士Hocoma 公司、瑞士 Balgrist 大学附属医院合作开发)。见图 1。训练前向患者及其家属详细介绍训练目的、方法、意义及注意事项等。训练时，患者面对电脑显示屏取坐位，协助其正确佩戴外骨骼机器人，按照身高、体重、肢体功能状态对外骨骼机器人785创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 8 期J Trauma Surg，2023，Vol 25，No 8运动参数(如步长、步幅、步速等)进行设置。起始减重 为 自 身 体 重 50%，引 导 力 100%，步 速1 5km/h。训练期间按照患者减重耐受性逐渐减重，但不低于自身体重 20%;引导力逐渐降低，但不低于 30%;步行速度逐渐提高，但不高于 2km/h。训练时，机器人外骨骼系统模拟患者正常步态运动，确保患者髋关节在生理范围内充分运动;机器人外骨骼系统记录患者异常运动模式，并在前方大屏幕上快速反馈。每次 45min，每日 1 次，每周 6d，持续训练至术后 16 周。训练过程中，一旦患者出现超年龄标准化最高心率 75%或呼吸困难、喘息等不适，立刻停止训练。图 1机器人下肢康复训练操作示意图。a 患者男性，64岁，摔伤致股骨颈骨折，闭合复位内固定术后行机器人下肢康复训练;b 患者男性，49 岁，道路交通伤致股骨颈骨折，闭合复位内固定术后行机器人下肢康复训练3观察指标分别评估两组患者入院时、干预 16 周后髋关节功能及平衡能力，统计干预后髋关节功能恢复优良率及干预期间并发症发生率。(1)髋关节功能:采用 Harris 髋关节功能评分(Harris hip score，HHS)评估5，包括疼痛(44 分)、活动功能(47 分)、畸形(4分)、关节活动面(5 分)，总分 100 分，得分越高提示髋关节功能越好。HHS 90 100 分为优;80 89 分为良;70 79 分为可;70 分为差。髋关节功能恢复优良率=(优+良)/总例数 100%。(2)平衡能力:采用 Berg 平衡量表(Berg balance scale，BBS)评估6，包括坐下、站起、独自站立等 14 项，各项按照0 4 分赋分，总分 56 分，得分越高提示平衡能力越好。(3)并发症:包括下肢深静脉血栓、关节疼痛、内固定松动或断裂、骨折不愈合或畸形愈合、股骨头坏死等。4统计学分析应用 SPSS 20 0 统计软件进行分析。计数资料采用 n(%)表示，样本容量 n40，且理论频数 T5，用 2检验;n 40 或 T 1，用 Fisher 精确概率法检验，等级资料比较采用秩和检验。计量资料符合正态分布以 x s 表示，组间比较采用独立样本 t检验，组内比较采用配对样本 t 检验。P 0 05 为差异有统计学意义。结果1病例情况两组患者均顺利完成治疗，无失访或剔除病例。2两组患者髋关节功能比较入院时，两组患者 HHS 比较，差异无统计学意义(P 0 05)。干预 16 周后，两组患者 HHS 均高于入院时，且研究组高于对照组(P 0 001)。见表 1。3两组患者髋关节功能恢复优良率比较干预 16 周后，研究组髋关节功能恢复优良率为94 6%，高于对照组的 76 8%(P 0 05)。见表 2。4两组患者平衡能力比较入院时，两组患者 BBS 评分比较，差异无统计学意义(P 0 05)。干预 16 周后，两组患者 BBS 评分均高于入院时，且研究组高于对照组(P 0001)。见表 3。5两组患者并发症发生情况比较研究组并发症发生率为 3 6%，低于对照组的161%(P 0 05)，两组均无一例同时出现 2 种或 2种以上并发症，均未出现骨折不愈合、畸形愈合、股骨头坏死等并发症。见表 4。表 1两组 HHS 比较(x s，分)组别入院时干预 16 周后对照组(n=56)52 8 9 580 9 7 3*研究组(n=56)53 0 9 286 2 5 1*t 值0 1414 452P 值0 4440 001HHS:Harris 髋关节功能评分;与同组入院时比较:*P 0 05885创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 8 期J Trauma Surg，2023，Vol 25，No 8表 2两组髋关节功能恢复优良率比较 n(%)组别优良可差优良率(%)对照组(n=56)15(26 8)28(50 5)10(17 9)3(5 4)76 8研究组(n=56)17(30 4)36(64 3)3(5 4)094 6Z/2值5 6517 292P 值0 0090 007表 3两组 BBS 评分比较(x s，分)组别入院时干预 16 周后对照组(n=56)12 5 5 337 8 3 4*研究组(n=56)12 5 5 244 7 4 4*t 值0 0309 359P 值0 4880 001BBS:Berg 平衡量表;与相同组入院时比较，*P 0 05表 4两组并发症发生率比较 n(%)组别下肢深静脉血栓关节疼痛内固定松动内固定断裂总计对照组(n=56)1(1 8)5(8 9)2(3 6)1(1 8)9(16 1)研究组(n=56)02(3 6)002(3 6)Fisher/2值4 786P 值0 9930 4350 4760 9930 029讨论股骨颈骨折主要是股骨头下至股骨颈基底部出现的骨折类型，闭合复位内固定术为常用术式，而术后康复功能训练是影响康复效果的关键7。既往常规康复训练多以人工指导为主，训练方式较枯燥，影响患者主动运动意愿;康复治疗师工作任务重、工作强度大、易疲劳、耗时长、训练强度及效率也较难保证。近年来，康复机器人在康复医学领域应用逐步广泛，能协助患者进行认知或运动功能训练，可避免出现人工康复训练中易疲劳、耗时长、训练强度及效率难以保证等问题8。较多研究发现下肢康复机器人在缺血性脑卒中、老年下肢骨折等患者康复训练中价值显著9 10，但就其在股骨颈骨折内固定术患者中应用尚无相关报道。本研究在研究组患者常规康复训练同时应用Lokomat Pro 型下肢康复训练机器人，其外骨骼系统可自动控制模拟正常人的髋关节、膝关节、踝关节运动状态，纠正患者不正常运动模式，构建正常步态结构，且可刺激肢体肌群本体感受器，在大脑皮层及其神经纤维传导系统中实现运动功能支配网络的重建11。通常情况下，人体正常行走主要处于矢状平面，运动动力为髋关节及膝关节屈伸活动，而机器人外骨骼系统在髋关节、膝关节自由度上采用主动驱动，其他自由度采用被动驱动，能实现周期性的重复运动，以促进患者站立并行走。另外，机器人外骨骼系统还能在训练期间记录患者异常运动模式，进行实时生物反馈及视觉反馈，按照患者个体情况调节减重力、引导力，以获得最佳训练效果12。本研究结果显示，研究组干预后 Harris 评分、BBS 评分均高于对照组，髋关节功能恢复优良率高于对照组(P 0 05)，考虑是因机器人下肢康复训练与常规康复训练联合应用，可经模拟步态周期，对外周深感觉及浅感觉输入情况进行激发，调节中枢神经系统，改善关节功能及平衡功能13。另外，研究组术后并发症发生率较对照组低(P 0 05)，这提示机器人下肢康复训练还可减少术后并发症发生。究其原因，在常规康复训练同时应用机器人下肢康复训练，可经机器人外骨骼系统适当减重，根据下肢功能设计恰当关节角度，促使患者肢体按照正常生理模式进行长时间训练，以改善血液循环，减轻关节疼痛程度;机器人外骨骼系统还可实时检测患者与机器人间的相互作用力，及时提供辅助动力，利于促进关节功能恢复，减少内固定松动、断裂等并发症发生14 15。但是，机器人外骨骼系统在临床上的应用也存在较多不足，比如制作成本高、费用昂贵、应用普及受限、康复效果尚需大量研究验证等，仍然需要进一步研究。本研究不足之处:样本量小，可能导致结果出现985创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 8 期J Trauma Surg，2023，Vol 25，No 8信息偏倚;研究时间短，未就术后远期康复效果进行分析，故今后仍有待进一步深入研究。综上所述，机器人下肢康复训练可改善股骨颈骨折患者内固定术后髋关节功能及平衡能力，减少并发症发生。作者贡献声明:白金:试验设计及实施、论文撰写;赵天舒:论文修订;苑家敏、翟玲玲、段睿:试验实施及数据整理、查阅并整理文献参考文献:1 Samsami S，Augat P，ouhi G Stability of femoral 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