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簡介上肢機器輔助治療於中風復健之運用與研究

簡介上肢機器輔助治療於中風復健之運用與研究

職治系  謝妤葳助理教授

一、上肢機器輔助治療於中風復健之發展與運用

上肢動作功能缺損是中風患者神經學損傷中最常見的問題之一,此問題影響患者之日常活動、工作與生活品質等甚鉅。近十年來,機器輔助治療 ( robot-assisted therapy ) 蓬勃發展,其源自科技輔具之概念,希望透過人體力學、復健醫學、生醫科技與機械工程等整合,發展出有助於失能患者動作復原之訓練機器。機器輔助治療是當代極具潛力的中風復健療法之一,此治療融入有效且重要的中風復健之動作學習與控制的策略及原則,提供一致性、高密集性、重複性、與互動回饋式的治療與動作學習經驗;亦可提供較精準的治療相關參數之控制,如速度、阻力、角度等調控,以能精確地量測到個案的動作表現。

目前針對上肢動作訓練之機器約有 10 多種不同機型,有的機型著重於上肢近端之練習 ( 如:肩膀、手肘 );有的則著重於上肢遠端訓練 ( 如:手腕、手指 );有的則為多關節整合式訓練;有的機型可提供雙側上肢同時運動,有的則強調患側單肢之運動;有的機型結合虛擬實境之任務訓練;有的則提供電腦遊戲之視、聽覺回饋;有的機器兼具主動、被動、阻力的運動模式;有的則強調智慧偵測到個案之動作後,再決定給予動作協助的程度。機器輔助治療針對不同患者之需求、能力、復原階段等,可提供不同的訓練模式,其適用的患者範圍較廣泛,可輔助臨床治療師之復健治療,強化與加速病患之復原。

目前商業化之機型大多為歐美國家所研發,已經常性使用於復健臨床上,用以促進患者之動作及功能恢復,且多種機型已有隨機臨床控制試驗檢驗其治療成效,其中一較大型的臨床試驗已於 2010 年發表於新英格蘭醫學雜誌,為上肢機器輔助療法樹立新里程碑近年來,亞洲國家,包含台灣、香港、新加坡、日本等國, 皆已陸續使用機器輔助治療於復健臨床治療。我們研究團隊於 2007 年起投入此領域之研究,期能提供中風患者具實證基礎的治療模式與選擇,目前團隊已有多項研究成果,並漸受到國內外相關領域之重視,詳如以下 所述。

二、上肢機器輔助治療之研究經驗與成果

(一)高密集度的機器輔助治療可促進中風患者之動作復原並且無造成患者 DNA 氧化傷害指數上升。

在此先驅研究中,我們檢驗慢性中風病人接受不同密集程度之機器輔助復健治療後的成效差異與對 DNA 氧化生物指標之影響。此研究之結果顯示:相較於低密集度機器輔助復健組與控制治療組,高密集度機器輔助復健組可明顯改善慢性中風病人的動作功能、肌力、日常活動表現及雙手動作能力,且高密集的機器輔助復健並未引發患者較高的 DNA 氧化傷害 ( 本文使用一 DNA 氧化之生物指標 8-hydroxy-2-deoxyguanosine [8-OHdG] 檢驗之 )。此論文已刊登於知名期刊 Neurorehabilitation and Neural Repair ( Hsieh, Wu, Liao, Lin, Wu, & Lee, 2011 )

(二)機器輔助治療增進中風患者手部於真實生活情境中之活動量。

此研究為調查機器輔助復健加上功能性任務訓練於慢性中風病人的日常生活功能表現與真實生活情境中其手臂活動量 ( 使用手腕加速規量測 ) 之成效。研究結果顯示:相較於治療劑量相同之控制治療組,機器輔助復健組明顯增加患者之動作功能與患側手臂於真實日常活動量 ( real-world arm activity ),並改善其雙手協調處理日常活動的能力。此研究成果已刊登於 Clinical Rehabilitation ( Liao, Wu, Hsieh, Lin, & Chang, 2012 ),且廣獲多個國際知名媒體報導,包含美國洛杉磯時報 ( Los Angeles Times ) 之電訊報導。

(三)不同治療劑量之機器輔助治療效果不同,且發現中度動作損傷之中風患者治療效益較高。

在此研究中,我們探究不同劑量之機器輔助治療的反應與成效,研究結果顯示:患者接受較高密集度機器輔助療法組相較其他組別具顯著較佳的動作能力恢復之治療效益,且對於促進患者之動作復原的速率亦較快;此研究亦發現治療前的中風患者之動作損傷嚴重程度之不同會影響其治療成效,接受較高密集度機器輔助療法之患者,若其為中度動作損傷者,最能從此治療中獲益,進步量相較於嚴重或輕度損傷患者明顯。此隨機臨床試驗之研究成果已被國際著名期刊 Stroke 刊登 ( Hsieh, Wu, Lin, Yao, Wu, & Chang, 2012 )

(四)單、雙手機器輔助治療之成效具差異性。

另外,我們進行單手與雙手機器輔助復健療法之療效對比試驗,此研究結果發現:接受單手與雙手機器輔助療法各具不同的治療成效,其中單手機器輔助療法主要可以協助改善患者上肢動作能力與上肢遠端肌肉力量,而雙手機器輔助療法則協助改善上肢近端肌肉力量,此研究之發現可提供未來針對不同需求之個案的治療選擇。此研究成果刊登於 American Journal of Occupational Therapy ( Yang, Lin, Chen, Wu, & Chen, 2012 )

基於上述相關研究經驗與成果,可提供後續研究之基礎,未來研究團隊將繼續朝實證與轉譯醫學之方向努力,藉由嚴謹的臨床試驗,增加使用影像、生物標記與代謝指標等探究,期對中風患者之復原機制有更深入的瞭解。此研究成果除有助於於中風動作復健之實證累積,並可提供兼具科研實證與臨床實務之復健療法, 及朝向個別化復健醫學之目標努力。

▲上肢機器輔助治療儀器

 

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