不同外骨骼机器人下肢训练方式对卒中神经网络重塑的直接影像证据
作者:系统管理员 发布日期:2025-10-30 浏览次数:

导语
外骨骼机器人因能够提供高强度、标准化、可量化的训练方式,被认为有望突破卒中下肢功能康复的瓶颈。然而,被动训练与助力训练究竟适用于不同康复阶段还是不同患者类型,这一核心问题长期缺乏严谨的机制证据支撑。香港理工大学张明教授团队联合中山大学附属第三医院窦祖林教授团队,近期在Archives of Physical Medicine and Rehabilitation发表了一项高质量随机对照研究,通过对脑卒中患者进行双盲随机对照下肢外骨骼机器人步态训练,并在训练过程中持续监测脑网络的血氧动力学变化,首次揭示了两种训练模式在神经重塑路径上的显著差异,为外骨骼康复的精细化策略制定提供了重要依据。
研究背景
卒中后下肢运动障碍通常表现为患侧皮层驱动能力下降、双侧网络失衡以及运动控制策略依赖代偿化途径。传统的物理训练虽能提升行为表现,但无法精确调控脑网络结构的恢复方向。外骨骼的出现增强了患者参与运动的可行性,但临床应用常面临一个关键不确定性:被动步态训练强调运动感觉通路激活,而助力训练强调增强主动运动参与。两种模式究竟是“互补协同”还是存在“适应性冲突”,至今仍缺乏明确的神经影像学证据。只有揭示下肢训练背后潜藏的皮层重塑模式,才能真正避免康复误区,并将技术进步转化为有效功能恢复。
研究概述

该研究纳入五十余例亚急性期卒中患者,所有参与者均接受为期两周的外骨骼步态训练,并采用功能近红外光谱技术(fNIRS)覆盖双侧运动皮层与高级整合区,实现训练过程中的动态脑功能监测。研究发现,被动训练能够更直接地促进患侧运动相关网络的同步化过程,使皮层间信息交互更符合健康步态策略,其神经调控效应与运动功能改善呈一致性趋势,说明这种训练方式有利于恢复大脑对肢体真实的主动控制模式。相比之下,在一些功能严重受损的患者中,助力训练更容易引发对侧广泛脑区的增强性激活,尤其是运动补偿相关的区域。虽然此类激活能够支持任务执行,但其模式偏向代偿化依赖,并未与核心运动网络的恢复形成良性耦合。这意味着助力训练在功能改善上可能表现为“短期可行”,却难以推动患侧网络的长期恢复。

这一结果直接指向外骨骼训练策略制定中的关键认识转变,即:脑网络是否向有利于运动能力根源恢复的方向重塑,应作为评价训练方式有效性的核心指标,而不仅仅依赖患者的动作表现变化。

图1.不同运动模式诱导的不同脑网络变化(图片来自原文)  

研究意义

该研究具有重要的理论与应用价值。首次通过实时脑功能成像,清晰展示了不同下肢训练模式对卒中后神经网络的重塑差异,确定被动训练更具促成患侧皮层恢复的潜力,而助力训练若过早或过度实施,可能导致依赖代偿途径,抑制患者真正的神经功能回归。这一发现为临床康复方案提供了精确依据:下肢训练的价值不仅在于“能让患者走起来”,更在于是否推动正确的神经康复方向。研究进一步强化了康复领域的重要理念,即康复应以神经机制为目标导向,而非以表面动作成功作为唯一标准。随着神经影像技术深度介入康复评估,训练方式的选择不再是经验判断,而将逐步依托可量化的脑功能指标指导干预过程,使卒中康复朝着更科学、精准的路径演进。

参考文献

XIE H, LI X, TAN Q, et al. Differential neuronal network remodeling induced by passive and assistive lower-limb exoskeleton robot training in stroke: a randomized controlled trial[J]. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 2025, 000: 1-10.

文章来源:BME康复工程分会