NNR: 基于机器人康复训练对慢性卒中上肢运动患者认知障碍的影响

运动和认知障碍是中风后常见的疾病。高达65%的中风幸存者存在长期上肢运动缺陷，而46-61%的中风幸存者甚至有人存在认知障碍 这些损伤会影响日常生活活动（ADL）和独立生活的能力。ADL的缺陷与记忆、精神运动速度和执行功能高度相关。机器人康复系统已经成为解决中风导致的运动损伤的一种方法。通过康复机器人探索认知功能仍然是一个新兴领域，需要开发工具来研究认知缺陷如何影响运动表现和结果。康复机器人在临床上广泛应用的一个主要障碍是缺乏证据表明运动能力的提高会转移到未经训练的任务或ADL上。 认知神经科学领域已经探索了认知-运动相互作用，其中的研究表明了诸如辅助运动网络支持工作记忆任务的关系。研究表明，与工作记忆能力较高的人相比，工作记忆能力较低的人更积极地招募运动网络，且认知困难阈值较低。

筛查认知障碍的一种常见临床方法是蒙特利尔认知评估（MoCA）,以确定老年人、中风、创伤性脑损伤、认知功能障碍、认知功能障碍和认知功能障碍等不同领域中轻度至中度认知障碍的可能性，以及其他人群。到目前为止，还没有一项研究检查MoCA评估的各个领域的表现以及它们与慢性中风人群中机器人康复系统运动表现的关系。本研究旨在探讨视觉运动轨迹跟踪评估任务背景下的认知运动交互作用。从具有广泛认知和运动水平的中风人群中招募的个体使用Haptic TheraDrive康复机器人系统完成了康复训练。本研究发表在神经康复与神经学报杂志上Neurorehabilitation and Neural Repair。

共有31名个体参与了这两项研究,两个方案的受试者在年龄或临床特征方面没有显著差异。使用蒙特利尔认知评估（MoCA）：MoCA是一种认知筛查工具，用于检测空间和执行功能、命名、记忆、注意力、语言、抽象、延迟回忆和定向等各个认知领域的损伤，并反映个体的认知损伤程度，而低于19分表示严重认知障碍的可能性很高。记录总得分和各领域分量表。根据指南，通过对每个领域部分的单个任务的点数求和来确定子分数。临床评估后，参与者在康复机器人上完成跟踪任务。本研究中使用的机器人Haptic TheraDrive是一种用于上肢中风康复的单自由度机器人。

患者通过康复机器人训练

用户通过操纵垂直安装的曲柄手柄来操作TheraDrive，曲柄手柄配有力传感器和光学编码器。出于评估目的，它在重力补偿模式下运行，该模式使用力传感器作为比例积分微分控制器的输入信号。轨迹跟踪任务旨在评估上肢运动性能。单次试验包括用户前后移动曲柄臂，以遵循以固定速度垂直滚动的路径。两个方案在任务的执行方式上略有不同，但生成轨迹和机器人系统的方程式是相同的。轨迹跟踪任务的结果测量包括性能误差、穿越距离和平均速度。性能误差被计算为相对于显示轨迹的位置的均方根误差（RMSE）。

示例性低运动和低认知障碍受试者（蓝色轨迹）为58岁，UE-FM评分为66，MoCA视觉空间/执行功能子评分为4。平均轨迹很好地跟踪所需轨迹，由虚线表示。示例性中度运动和低认知障碍受试者（红色痕迹）是一名53岁的受试者，UE-FM分数为42，MoCA视觉空间/执行功能子分数为4。从质量上讲，虽然个体能够执行任务，但他们不能在整个运动范围内导航，并且在试验中显示出很大的差异。低运动和中度认知障碍受试者（黄色痕迹）为43岁，UE-FM评分为66，MoCA视觉空间/执行功能子评分为2。他们的表现介于低运动和低认知障碍受试者和中等运动和低感知障碍受试之间。试验中的差异也很小。示例性中度运动和中度认知障碍受试者（紫色痕迹）为58岁，UE-FM评分为25，MoCA视觉空间/执行功能子评分为2。他们的表现表明，在第一部分之后，他们无法遵循轨迹。

每个功能组的代表性受试者的轨迹

视觉空间和执行功能对运动性能有显著影响，不同功能组在各种基于机器人的指标上存在差异。基于机器人的评估中使用的一些运动学指标可能比其他指标对认知性能更敏感。这项研究表明，轨迹跟踪任务的运动学指标对不同认知运动功能组之间的差异很敏感。结果表明，轻度到中度认知障碍的存在会影响结果的解释。，需要注意的一点是，基于机器人的指标在区分认知运动功能组方面的表现并不相同。与低认知和低运动损伤组相比，中度认知和低活动损伤组在表现错误方面表现更差，而低认知和中度运动损伤组在标准化的穿越距离度量方面表现更糟。这一结果表明，不同的运动学指标可能对认知状态更敏感，而其他指标可能对运动损伤更敏感。

这项研究表明，基于运动的机器人评估任务的表现还涉及重要的视觉空间和执行功能成分，并强调需要在评估运动表现时考虑认知障碍。

Bui KD, Lyn B, Roland M, Wamsley CA, Mendonca R, Johnson MJ. The Impact of Cognitive Impairment on Robot-Based Upper-Limb Motor Assessment in Chronic Stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 2022;36(9):587-595. doi:10.1177/15459683221110892