Effect of Robot-assisted Training on the Recovery of Hand Motor Function in Patients with Different Stages of Stroke: a Meta-analysis

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0229

Abstract

Abstract:

Background

Stroke hand dysfunction seriously affects the quality of life of patients. In recent years, studies of robot-assisted training for functional recovery of stroke patients has gradually increased, but the improvement effect lacks effective systematic evaluation and analysis, and assist specific training programs still needs to be further explored.

Objective

To systematically evaluate the intervention effect of rehabilitation robot-assisted training on the hand motor function in stroke patients.

Methods

Randomized controlled trials of rehabilitation robot-assisted training for hand motor function in stroke patients were searched in PubMed, Embase, Scopus, Cochrane Library, Web of Science, CNKI, Wanfang Data, VIP and SinoMed, the time limit for searching was from the establishment of each database to December 2023. Literature screening, extraction of raw data and evaluation of the methodological quality of the literature were carried out in strict accordance with the inclusion and exclusion criteria. Meta-analysis was performed using RevMan 5.4 and Stata 17.0.

Results

A total of 23 studies and 693 stroke patients were included in the literature. The results of meta-analysis showed that the experimental group's Fugl-Meyer Motor Function Assessment-Upper Limb(FMA-UL) (SMD=0.37, 95%CI=0.17-0.58, P<0.001), FMA-UL of wrist (MD=1.66, 95%CI=0.14-3.17, P=0.03) and hand portion (MD=2.00, 95%CI=1.17-2.83, P<0.001), Upper Extremity Movement Study Scale (SMD=0.27, 95%CI=0.01-0.53, P=0.04), handgrip strength (SMD=0.54, 95%CI=0.09-1.00, P=0.02), and hand pinch (SMD=0.62, 95%CI=0.16-1.09, P=0.008) scores improved better than those of the control group, there were significant differences between two groups. There were no significant differences in Block-Box Test (MD=1.23, 95%CI=-0.90 to 3.35, P=0.26), Modified Ashworth Scale (SMD=-0.47, 95%CI=-1.28 to 0.35, P=0.26), and Barthel Index (SMD=0.38, 95%CI=-0.07 to 0.83, P=0.10) scores.

Conclusion

Rehabilitation robot-assisted training is beneficial to the recovery of hand motor function in stroke patients, which can effectively improve hand mobility, grip and pinch ability, but the improvement in hand tone, dexterity and daily living ability scores is relatively small. Future studies with large samples, multi-center, and longer follow-up periods are needed to further evaluate its efficacy and safety.

Key words: Stroke, Robot-assisted training, Hand, Motor function, Meta-analysis

摘要： 背景脑卒中手功能障碍严重影响患者的生活质量，近年来，机器人辅助训练用于脑卒中患者手功能恢复的研究逐渐增加，但改善效果缺乏有效的系统评价与分析，辅助训练具体方案仍需要进一步探讨。目的系统评价康复机器人辅助训练对脑卒中患者手运动功能的恢复效果。方法计算机检索PubMed、Embase、Scopus、Cochrane Library、Web of Science、中国知网（CNKI）、万方数据知识服务平台、维普网（VIP）和中国生物医学文献服务系统（SinoMed）中采用机器人辅助训练干预脑卒中患者手功能恢复的随机对照研究，检索时限为建库至2023年12月。严格按照纳排标准进行文献筛选，提取原始数据，对纳入文献进行方法学质量评价，使用RevMan 5.4和Stata 17.0软件进行Meta分析。结果共纳入文献23篇，693例脑卒中患者。Meta分析结果显示，试验组上肢运动功能评定量表（FMA-UL）（SMD=0.37，95%CI=0.17~0.58，P<0.001）、手腕FMA-UL（MD=1.66，95%CI=0.14~3.17，P=0.03）、手FMA-UL（MD=2.00，95%CI=1.17~2.83，P<0.001）、上肢动作研究量表（SMD=0.27，95%CI=0.01~0.53，P=0.04）、手握力（SMD=0.54，95%CI=0.09~1.00，P=0.02）、手捏力（SMD=0.62，95%CI=0.16~1.09，P=0.008）评分均高于对照组；两组间积木-箱子测验（MD=1.23，95%CI=-0.90~3.35，P=0.26）、改良Ashworth量表（SMD=-0.47，95%CI=-1.28~0.35，P=0.26）、Barthel指数（SMD=0.38，95%CI=-0.07~0.83，P=0.10）评分比较，差异均无统计学意义。结论康复机器人辅助训练有利于脑卒中患者手运动功能的恢复，能有效提高脑卒中患者手部活动能力、握捏能力，但在手部肌张力、灵活度与日常生活能力评分方面改善较小。未来需要大样本、多中心、更长随访期的研究来进一步评估其疗效和安全性。

关键词: 脑卒中, 机器人辅助训练, 手, 运动功能, Meta分析

CLC Number:

R 743

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Figures/Tables 16

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第一作者	发表时间（年）	样本量[总例数（T/C）]	性别（男/女）	年龄（岁）		卒中阶段	卒中类型（IS/HS）	干预频率	干预措施		结局指标
第一作者	发表时间（年）	样本量[总例数（T/C）]	性别（男/女）	T	C	卒中阶段	卒中类型（IS/HS）	干预频率	T	C	结局指标
曾雅琴^[18]	2023	50（25/25）	30/20	59.9±13.5	56.1±12.2	亚急性	32/18	40 min/次，每周5 d，连续4周	高精度经颅直流电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①④
李冰一^[19]	2023	63（31/32）	37/26	64.6±8.3	61.9±10.6	急性	47/16	20 min/次，1次/d，5次/周，共8周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	神经肌肉电刺激	①⑨
何逸康^[20]	2022	24（12/12）	13/11	43.2±12.5	36.7±14.9	亚急性	15/9	30 min/次，2次/d，5 d/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	②
李莹华^[21]	2022	40（20/20）	33/7	63.6±11.4	63.7±9.4	亚急性	38/2	1 h/次，1次/d，5 d/周，持续4周	机器人辅助训练	常规康复训练	③④⑥⑨
连雅雯^[22]	2022	40（20/20）	25/15	55.6±9.0	53.8±11.6	亚急性	33/7	1 h/次，1次/d，5 d/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	③⑥⑨
MA^[23]	2022	19（10/9）	14/5	59.0±10.6	56.4±8.8	亚急性	17/2	90 min/次，1次/d，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①②④
COSKUNSU^[24]	2022	20（11/9）	11/9	59.9±14.2	70.0±14.0	急性	20/0	1 h/次，5次/周，连续3周	神经生理康复训练+机器人辅助训练	神经生理康复训练	④
BAYıNDıR^[25]	2022	33（16/17）	21/12	58.8±10.6	57.6±10.5	亚急性	20/13	常规康复3 h/次，机器人治疗1 h/次，2次/周，共5周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①⑥⑦
LEE^[26]	2021	24（14/10）	16/8	59.6±8.3	53.5±12.3	慢性	13/11	1 h/次，2次/周，持续6周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①②⑤⑥
SINGH^[27]	2021	23（12/11）	19/4	41.1±12.8	42.7±9.3	慢性	未说明	45 min/次，5次/周，持续4周	机器人辅助训练	常规康复训练	①②⑧⑨
CHO^[28]	2021	40（20/20）	27/13	63.6±7.7	60.2±9.4	慢性	17/23	40 min/次，3次/周，持续4周	高惯量机械臂	低惯量机械臂	①②④
HUANG^[29]	2020	30（15/15）	24/6	57.3±9.2	60.1±6.9	慢性	18/12	1 h/次，3~5次/周，共20次，持续7周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①②④⑧
肖长林^[30]	2018	30（15/15）	21/9	57.9±9.2	58.8±7.3	急性	27/3	80 min/次，1次/d，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	②⑧
VILLAFAÑE^[31]	2018	32（16/16）	21/11	67.0±11.0	70.0±12.0	急性	24/8	90 min/次，5次/周，连续3周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	⑧⑨
付桢^[32]	2017	33（17/16）	23/10	65.2±5.3	64.8±2.7	亚急性	25/8	100 min/次，1次/d，5 d/周，持续2周	机器人辅助训练	常规康复训练	③
VANOGLIO^[33]	2017	30（15/15）	14/16	73.0±14.0	72.0±11.0	急性	19/11	40 min/d，5 d/周，总共30个疗程，持续6周	机器人辅助训练	常规康复训练	⑥⑦
ORIHUELA-ESPINA^[34]	2016	17（9/8）	11/6	56.2±13.7	55.0±25.8	亚急性	17/0	1 h/次，5次/周，持续8周	机器人辅助训练	常规康复训练	③
HU^[35]	2015	26（11/15）	18/8	45.6±11.4	49.2±14.7	慢性	17/9	3~5次/周，共20次，持续7周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	②④⑧
SUSANTO^[36]	2015	19（9/10）	14/5	50.7±9.0	55.1±10.6	慢性	未说明	1 h/次，3~5次/周，共20次，持续5周	机器人辅助训练	常规康复训练	①②④
LEE^[37]	2015	39（20/19）	29/10	54.1±11.8	53.8±9.1	慢性	21/18	90~100 min/次，5次/周，持续4周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①⑧
SALE^[38]	2014	20（11/9）	14/6	67.0±12.4	72.6±9.0	急性	15/5	40 min/次，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	⑤⑧
REINKENSMEYER^[39]	2012	26（13/13）	17/9	60.0±10.0	61.0±13.0	慢性	13/8	1 h/次，3次/周，持续8周	机器人辅助训练	常规康复训练	①⑤⑥
HWANG^[40]	2012	15（9/6）	9/6	50.2±3.7	51.3±3.0	慢性	未说明	40 min/次，5次/周，持续4周	机器人全期干预辅助训练	机器人半期干预辅助训练	②⑥⑦⑧

第一作者	发表时间（年）	样本量[总例数（T/C）]	性别（男/女）	年龄（岁）		卒中阶段	卒中类型（IS/HS）	干预频率	干预措施		结局指标
第一作者	发表时间（年）	样本量[总例数（T/C）]	性别（男/女）	T	C	卒中阶段	卒中类型（IS/HS）	干预频率	T	C	结局指标
曾雅琴^[18]	2023	50（25/25）	30/20	59.9±13.5	56.1±12.2	亚急性	32/18	40 min/次，每周5 d，连续4周	高精度经颅直流电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①④
李冰一^[19]	2023	63（31/32）	37/26	64.6±8.3	61.9±10.6	急性	47/16	20 min/次，1次/d，5次/周，共8周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	神经肌肉电刺激	①⑨
何逸康^[20]	2022	24（12/12）	13/11	43.2±12.5	36.7±14.9	亚急性	15/9	30 min/次，2次/d，5 d/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	②
李莹华^[21]	2022	40（20/20）	33/7	63.6±11.4	63.7±9.4	亚急性	38/2	1 h/次，1次/d，5 d/周，持续4周	机器人辅助训练	常规康复训练	③④⑥⑨
连雅雯^[22]	2022	40（20/20）	25/15	55.6±9.0	53.8±11.6	亚急性	33/7	1 h/次，1次/d，5 d/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	③⑥⑨
MA^[23]	2022	19（10/9）	14/5	59.0±10.6	56.4±8.8	亚急性	17/2	90 min/次，1次/d，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①②④
COSKUNSU^[24]	2022	20（11/9）	11/9	59.9±14.2	70.0±14.0	急性	20/0	1 h/次，5次/周，连续3周	神经生理康复训练+机器人辅助训练	神经生理康复训练	④
BAYıNDıR^[25]	2022	33（16/17）	21/12	58.8±10.6	57.6±10.5	亚急性	20/13	常规康复3 h/次，机器人治疗1 h/次，2次/周，共5周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①⑥⑦
LEE^[26]	2021	24（14/10）	16/8	59.6±8.3	53.5±12.3	慢性	13/11	1 h/次，2次/周，持续6周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	①②⑤⑥
SINGH^[27]	2021	23（12/11）	19/4	41.1±12.8	42.7±9.3	慢性	未说明	45 min/次，5次/周，持续4周	机器人辅助训练	常规康复训练	①②⑧⑨
CHO^[28]	2021	40（20/20）	27/13	63.6±7.7	60.2±9.4	慢性	17/23	40 min/次，3次/周，持续4周	高惯量机械臂	低惯量机械臂	①②④
HUANG^[29]	2020	30（15/15）	24/6	57.3±9.2	60.1±6.9	慢性	18/12	1 h/次，3~5次/周，共20次，持续7周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①②④⑧
肖长林^[30]	2018	30（15/15）	21/9	57.9±9.2	58.8±7.3	急性	27/3	80 min/次，1次/d，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	②⑧
VILLAFAÑE^[31]	2018	32（16/16）	21/11	67.0±11.0	70.0±12.0	急性	24/8	90 min/次，5次/周，连续3周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	⑧⑨
付桢^[32]	2017	33（17/16）	23/10	65.2±5.3	64.8±2.7	亚急性	25/8	100 min/次，1次/d，5 d/周，持续2周	机器人辅助训练	常规康复训练	③
VANOGLIO^[33]	2017	30（15/15）	14/16	73.0±14.0	72.0±11.0	急性	19/11	40 min/d，5 d/周，总共30个疗程，持续6周	机器人辅助训练	常规康复训练	⑥⑦
ORIHUELA-ESPINA^[34]	2016	17（9/8）	11/6	56.2±13.7	55.0±25.8	亚急性	17/0	1 h/次，5次/周，持续8周	机器人辅助训练	常规康复训练	③
HU^[35]	2015	26（11/15）	18/8	45.6±11.4	49.2±14.7	慢性	17/9	3~5次/周，共20次，持续7周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	②④⑧
SUSANTO^[36]	2015	19（9/10）	14/5	50.7±9.0	55.1±10.6	慢性	未说明	1 h/次，3~5次/周，共20次，持续5周	机器人辅助训练	常规康复训练	①②④
LEE^[37]	2015	39（20/19）	29/10	54.1±11.8	53.8±9.1	慢性	21/18	90~100 min/次，5次/周，持续4周	神经肌肉电刺激+机器人辅助训练	机器人辅助训练	①⑧
SALE^[38]	2014	20（11/9）	14/6	67.0±12.4	72.6±9.0	急性	15/5	40 min/次，5次/周，持续4周	常规康复训练+机器人辅助训练	常规康复训练	⑤⑧
REINKENSMEYER^[39]	2012	26（13/13）	17/9	60.0±10.0	61.0±13.0	慢性	13/8	1 h/次，3次/周，持续8周	机器人辅助训练	常规康复训练	①⑤⑥
HWANG^[40]	2012	15（9/6）	9/6	50.2±3.7	51.3±3.0	慢性	未说明	40 min/次，5次/周，持续4周	机器人全期干预辅助训练	机器人半期干预辅助训练	②⑥⑦⑧

结局指标	研究数量（篇）	证据质量评价						质量等级
结局指标	研究数量（篇）	研究类型	偏倚风险	不一致性	不精确性	间接性	发表偏倚	质量等级
FMA-UL	11^{[18，19，23，25，26，27，28，29，36，37，39]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
FMA-UL手腕部分	10^{[20，23，26，27，28，29，30，35，36，40]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
FMA-UL手部分	4^{[21，22，32，34]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
ARAT	8^{[18，21，23，24，28，29，35，36]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
BBT	3^{[26，38，39]}	RCT	无	有^a	有^b	无	无	低质量
手握力	7^{[21，22，25，26，33，39，40]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
手捏力	3^{[25，33，40]}	RCT	无	有^a	有^b	无	无	低质量
MAS	8^{[27，29，30，31，35，37，38，40]}	RCT	无	有^a	无	无	无	中等质量
BI	5^{[19，21，22，27，31]}	RCT	无	有^a	有^c	无	无	低质量

结局指标	研究数量（篇）	证据质量评价						质量等级
结局指标	研究数量（篇）	研究类型	偏倚风险	不一致性	不精确性	间接性	发表偏倚	质量等级
FMA-UL	11^{[18，19，23，25，26，27，28，29，36，37，39]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
FMA-UL手腕部分	10^{[20，23，26，27，28，29，30，35，36，40]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
FMA-UL手部分	4^{[21，22，32，34]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
ARAT	8^{[18，21，23，24，28，29，35，36]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
BBT	3^{[26，38，39]}	RCT	无	有^a	有^b	无	无	低质量
手握力	7^{[21，22，25，26，33，39，40]}	RCT	无	无	无	无	无	高质量
手捏力	3^{[25，33，40]}	RCT	无	有^a	有^b	无	无	低质量
MAS	8^{[27，29，30，31，35，37，38，40]}	RCT	无	有^a	无	无	无	中等质量
BI	5^{[19，21，22，27，31]}	RCT	无	有^a	有^c	无	无	低质量