康复治疗技术的智能化发展

精品文档 康复治疗技术的智能化发展 康复治疗技术的智能化发展新技術传统取代旧技术传统的活动或过程正在进行中。这种技术传统的变换意味着人类实践手段或方式的飞跃。近代第一次技术革命始于18世纪中叶，与英国的产业革命同时发生，以牛顿建立的经典力学体系为背景，以纺织机械的革新为起点，以蒸汽机的发明及广泛使用为标志，使工业生产完成了从手工作坊式到机械化式的转变，把社会的物质生产力推进到了机器时代。第二次技术革命始于19世纪末，以电力技术的开发、应用为中心，并由此促进了各个技术领域的全面发展，涌现了一系列以电能为动力的新兴技术，产生了一个庞大的电气工业体系。此外，在此期间电话、电报、无线电等初期的信息技术也得到了长足的发展，为第三次技术革命奠定了基础。第三次技术革命始于20世纪40年代，现正以迅猛的速度向前发展。这次技术革命的主要标志是原子能、空间技术和计算机的广泛应用，其发展可分为两个阶段：20世纪40年代至 60年代为第一阶段，期间核技术、计算机、空间技术逐步走向成熟；20世纪70年代至今为第二阶段，期间以微电子技术为核心、信息技术为标志的新兴技术群的发展引发了当代技术领域的巨大变革。与前两次技术革命相比较，这次技术革命具有科学化、群体化、智能化、生态化等特征，是一次前所未有的广泛而深刻的技术革命潮流，正越来越成为当今世界经济和社会发展的强大动力。1 康复治疗技术的发展作为康复医学的主要治疗手段，康复治疗技术是随着科技和社会的发展并在继承古今中外传统医学治疗手段的基础上逐渐发展起来的。康复医学在我国渊源古老，成书于约2 500年前的中医学经典著作皇帝内经中就已记载了关于功能恢复的理论及方法。古代中国有功夫、五禽戏、八段锦、太极拳等治疗性康复锻炼手段，且现仍然是科学的康复治疗技术。有研究发现，慢性心力衰竭患者在服用常规药物治疗的同时再配合太极拳运动，他们的心功能分级、生活质量评分、6 min步行距离、左心室射血分数、左心室舒张末期内径等指标值均较单用药物治疗患者有更显著的改善1。另有研究指出，长期进行八段锦锻炼能够提高老年人动静态平衡能力，增加老年人下肢及腰腹部的肌肉力量，提高老年人前后方向上对机体平衡的控制能力，提高老年人步态的稳定性2。此外，在公元前2 000多年前，古埃及的书中就记载了体育训练可配合医术治疗疾病，此可谓是现代康复治疗技术的雏形。在公元前400多年的古希腊，人们使用药物和物理的方法治疗疾病。古希腊的希波克拉底在他的有关著作中还论及医疗康复，谈到利用矿泉、日光、海水及运动来防病健身、延缓衰老、保持健康，运动具有治疗和预防疾病两方面的价值，可应用的手段包括散步、骑马、格斗、呼吸体操等。在古希腊的某些神庙里还立有锻炼的规程，要求练习规定的体操，并与现代一样，治疗性运动由医生和体操家指导进行。随着体育锻炼从古希腊传入古罗马，人们逐渐认识到体育运动在疾病治疗中的效用，教士、医生高度评价体育运动治疗疾病的价值。在第一次技术革命前，康复治疗技术基本上是以大自然中存在的各种力学的、自然的因素为媒介的。随着人类社会的不断发展、技术革命的不断深入，第二次技术革命将人类带入了电气化时代。人们开始不再满足于临床医学的“被动的”的治愈，因为实质上仍存在功能障碍，从而促进了康复医学的发展。康复医学以人为主体，以恢复功能为主、提高生活质量为主，使有功能障碍的患者最大程度地恢复功能、回归社会，患者在康复医学中是主动的参与者。正是由于技术革命的不断深入，促成康复医学与预防医学、临床医学、保健医学一起构成了现代医学体系的四大支柱。在康复治疗技术的发展过程中，物理治疗技术得到了蓬勃发展，特别是各类运用电能研发出的具有治疗作用的物理疗法仪器，如消炎镇痛用的低、中频治疗仪，缓解肌肉痉挛和疼痛用的牵引器等，都是科学技术在临床康复治疗领域中的实际应用。 现代康复治疗技术已是现代康复医学中的主要治疗手段，其综合、协调地运用医学的、教育的、社会的、职业的等各种方法，如物理疗法、作业疗法、语言疗法、心理疗法、职业疗法、中国传统康复疗法、康复工程技术等，使病、伤、残者已丧失了的功能尽快地、最大程度地恢复和重建，从而使患者重新走向生活、走向工作、走向社会。现代康复治疗技术的发展不是一蹴而就的，以微电子技术为核心、信息技术为标志的具有科学化、群体化、智能化、生态化等特征的第三次技术革命也正深深地引领和加快着康复治疗技术的发展。2 现代技术革命对康复治疗技术的影响康复治疗技术虽脱胎于古今中外传统医学，但在数次技术革命的背景下都得到了快速发展。现代康复治疗技术已超出之前的狭义的概念和范围，涉及内容相当广泛，包括生物学、医学、工程技术，乃至社会学、心理学、法学等，涉及学科与技术领域则包括生理学、康复医学、康复工程、生物医学工程、电子工程、生物力学、机械工程、辅助技术、康复咨询、康复评价、神经科学、言语病理学、作业疗法、物理疗法、特殊教育、法律、社会保障体系、社会学等。 对康复治疗技术之康复评估的影响没有康复评估就没有康复治疗，这是我国著名康复医学专家卓大宏教授的至理名言，可见康复评估的重要性。早先的康复评估都以目测、问卷和量表等徒手的方法进行，进入电气化时代后开始有简单的、量化的计时和计量的评估方法及结果，如可获得显示神经肌肉传导的肌电位数据、利用力学作用精确测量关节活动度等。随着第三次技术革命，人类文明发展之车从“慢车道”驶上了“高速公路”。生物工程技术、通信技术、计算机技术的应用预示着人类社会将从机械化、电气化时代进入一个更高级的自动化时代，这一切都为现代康复治疗技术的发展奠定了物质基础，能使康复评估的方法及结果更趋精确、科学。例如，通过计算机技术和传感技术等可对人行走的功能状态进行全程监控和对比分析，此能用于评定患者的残疾程度，为其制定康复计划提供客观的依据。王桂茂等3利用三维步态解析系统研究发现，脑卒中后偏瘫步态患者的步行速度减慢、步频降低、步宽加大、步长缩短，且健侧步长缩短更为明显。患侧双支撑期在步态周期中所占比例提高，单支撑期所占比例降低；健侧单、双支撑期在步态周期中所占比例都提高，摆动期所占比例降低，健侧在步行中起代偿作用。偏瘫步态患者的骨盆运动表现为骨盆横断面上的旋转度和矢状面上的倾斜度都增加。对步行功能异常的机理研究导致近年来模组化理论受到越来越多的关注，该理论认为神经对肌肉的控制是通过模组来实现的。模组的定义是，在给定时间内多块肌肉的固定的共同收缩模式。模组在许多运动或活动中可被用来描述肌肉间的协调性。Neptune等4通过步行中的动态肌电图等数据描述了步行过程中基本的4个模组。Routson等5以肌电图数据结合运动学和动力学数据研究发现，脑卒中后偏瘫患者在步行中有模组数量减少和出现时间改变的现象，它们直接影响了患者的步行表现。Shin等6通过三维运动捕捉系统研究发现，4周的步态训练结合节奏听觉刺激可有效改善偏瘫患者步态的运动学参数和时空步态模式，同时还对有关步行辅助用品和仪器的性能进行了鉴定和评价。Katsuhira等7通过三维动作捕捉系统结合测力板研究发现，一种新设计的躯干矫形器可通过在胸口产生一个弹性阻力而使躯干伸直的力矩，从而有效纠正偏瘫患者步行中的躯干排列，但与佩戴矫形器时相比，患者双侧肢体更多的动力学和运动学参数的改善出现在解除矫形器之后。 对康复治疗技术之康复治疗的影响现代技术革命推动了康复治疗技术的现代化。可以说，具有特殊的、系统的理论及方法体系的现代康复治疗技术正是在现代技术革命的推动下在20世纪逐步形成、特别是在20世纪50年代以后加速发展起来的。例如，等速技术既可用于力量训练、也可用于监测被测试者的肌肉力量和关节活动度，改变了以往单纯的等张、等长肌肉力量训练的弊端，如不可测、不安全等。Chen等8对脑卒中后6周内的偏瘫患者分别进行每周5次、共计4周的等速和等张肌力训练，结果发现等速肌力训练组患者在屈膝90时的等长力矩峰值、角速度为60/s和120/s时的偏瘫侧膝关节的屈膝力矩峰值、健康调查简表SF-36评分上都较等张肌力训练组患者有更显著的改善，且两组患者的起立行走计时测试分数和白介素-6水平都提高，但-肿瘤坏死因子水平仅等速肌力训练组患者有所提高。Eid等9的研究发现，在传统物理疗法的基础上结合等速肌力训练能较单纯物理疗法更好地提高21-三体综合征患儿的膝关节屈、伸肌力矩峰值和姿势平衡能力。最初产生电刺激的方法是通过电子线路来获得的，随着计算机技术的发展，现也可利用计算机程序并经数/模转换器输出来获得，即先将多通道的刺激参数存储于计算机存储器内，然后按顺序将它们读出，经多通道刺激电极对选定的神经肌肉系统进行刺激，使刺激更趋精准和有效，改变了以往单纯通过电子线路来进行电刺激的治疗方法。微机控制的功能性电刺激助行系统就是利用计算机对步行每一阶段各肌肉的活动细节进行分析而研发出的由微机控制的多通道复合电刺激装置，可使肢体瘫痪患者实现接近于正常人的自然步态。一项研究对8例男性偏瘫患者进行了为期4周的多通道功能性电刺激结合主动收缩的步行训练，结果发现患者患側步长、踝关节最大背屈角度和膝关节屈曲角度、胫骨前肌和股直肌的最大收缩力量都显著提高10，提示此种训练方式可在一定程度上改善足下垂和划圈患者的步态模式。自20世纪末以来，自动化装置开始帮助康复治疗师增加治疗强度、减少工作时间，特别是家庭康复机器人及各类康复机器人的诞生：下肢康复机器人可用于训练下肢步行功能障碍患者或替代这类患者步行，上肢康复机器人可用于训练失去上肢功能的患者或替代这类患者的上肢及手功能，效果都较令人满意。孙丽等11在常规康复治疗的基础上结合上肢康复机器人训练偏瘫导致的肩关节半脱位患者，结果发现他们在6周后有较单纯常规康复治疗患者更小的肩峰至肱骨头间距、更低的改良的Ashworth量表评分、更高的Fugl-Meyer运动功能评分和改良的Barthel指数评分，提示上肢康复机器人训练结合常规康复治疗能更好地改善脑卒中后患者的上肢痉挛伴肩关节半脱位状况并促进患者运动功能和日常生活活动能力的提高。Han等12的研究发现，下肢康复机器人训练结合常规康复治疗和单纯常规康复治疗都可提高亚急性行走完全依赖的偏瘫患者的日常生活活动能力、平衡能力、行走能力和患侧肢体的运动功能，但下肢康复机器人训练组患者的血管僵硬状况和最大有氧能力的改善程度更好。对存在认知和言语功能障碍的患者可进行计算机游戏及模拟训练，利用计算机的多媒体功能将计算机转换成一个多姿多彩的世界，以提高患者对治疗的兴趣和积极性。通过选择或编制计算机游戏软件，如拼图游戏、拼字游戏、图像识别游戏等，可对患者进行认知功能训练。这种方法改变了传统的认知功能训练模式，使患者感到训练既有趣又有效。朱静13的研究发现，采用人工和计算机辅助认知训练的脑损伤患者的LOTCA认知功能评定量表评分都有明显提高，两种方法都可有效改善脑损伤患者的认知功能，但计算机辅助认知训练更为便捷、客观，适宜临床推广应用。Lee等14的研究发现，每周3次、共6周的计算机辅助认知训练可明显提高老年人的韩国版简易精神状态评价量表评分，降低由平衡测试仪所测得的摆动面积和摆动路径的长度，提示计算机辅助认知训练可提高老年人的认知功能和平衡能力。 对康复治疗技术之康复工程的影响 康复工程是现代科学技术与人体康复需求相结合的产物，其理论基础是人-机-环境一体化和工程仿生，在此基础上研究各种服务于康复目的的理论、技术和方法，从个体和无障碍环境两个方面研发康复设施、装置及辅助用品，并通过辅助技术服务门诊的方式将康复及其辅助技术产品推荐给用户。个体化辅助器具和公共环境无障碍设施的研发以及与辅助技术服务的结合形成了现代康复工程产业。环境控制系统的研发使得各种伤、残、病者能将自身的残存功能和身体动作转换为各种电信号和其他控制信号，从而自如地操作各种独立生活辅助器具并参与社会生活。下面以颈椎高位截瘫患者为例来看一看环境控制系统的功能及作用。在生活上，这类患者可通过头控装置、甚至利用声音输入系统发出口头指令来操纵周围的器物，如门、窗、家用电器的开启，室内温度的调节等；也可利用移动辅助系统、洗澡辅助系统等日常生活辅助系统来实现日常生活的自理。在工作上，患者可通过计算机或可视电话对部下发出指令，也可直接与贸易伙伴进行网上谈判，还可通过网上银行取得贷款，达成交易。此外，患者还可通过信息传递辅助系统和互联网随时与家人和朋友进行联系和交谈，并可及时了解并掌握全球最新的商业情报和贸易行情。这样，虽然现代医学和康复治疗技术不能完全恢复该患者的四肢功能，但依靠计算机技术和环境控制系统的帮助，他同样过着与健全人一样的生活，完全融入到了现代社会生活之中。康复治疗技术的实施离不开专业人才的培养。随着多媒体技术和网络技术的发展，计算机辅助教学已成为康复工程的一部分，其可将康复医学的教学内容和教学过程中出现的图、文、声、像等信息通过计算机系统存储、加工、传输和呈现并实现人机对话，从而提高康复医学教学的趣味性和有效性；也可通过设置康复医学教学的试题库系统和练习系统，有效而客观地评估康复医学教学的成果。众多的医学数据库充分利用互联网的优势，以多媒体方式在互联网上提供在线康复医学继续教育服务和资料查询。远程教学和虚拟图书馆就是在互联网上出现的新型教学、培训和资料查询方式。康复工作者还可利用互联网上的康复医学交互学习课程和专题讨论组进行学习和交流，且可建立康复医学数据库，使康复治疗专业人员能用統一、可信的方法来评测残障者的残障严重程度和康复治疗效果，甚或对他们的运动功能、认知功能、日常生活活动能力等进行大数据收集和初步评测，为临床和科研提供帮助。利用大型开放式网络课程模式也可实现远程教学、互动交流和资源共享，可很好地帮助开展康复治疗技术课程教学15。3 对康复治疗技术发展的未来展望 康复治疗技术的总体发展趋势现代技术革命在科学理论方面最有可能的突破是：在微观领域，突破粒子物理的标准模型理论，从根本上改变现行的物质结构观；在宇宙观领域，突破宇宙大爆炸理论，从根本上改变现行的宇宙结构及演化观；在宏观复杂系统领域，揭示非线性相互作用的规律，解决人类对宏观世界许多认识上的谜团。康复治疗技术是围绕服务于残疾人和外部功能障碍者而发展起来的，其主导基础技术主要集中在信息、生物、新材料、新能源、新制造和“绿色”等技术方面。笔者认为，智能化将成为未来康复治疗技术发展的重大趋势。 对康复治疗技术发展的展望可以预见，现代技术革命将为康复治疗技术的发展提供可能，当然也会为临床提供更先进、更安全、更可靠、更智能化的康复治疗训练及评测系统，从而提高残障人员的生活质量；还会为广大群众提供更科学、更便捷、更有效的健身产品，强化人们身体的各项机能、延缓衰老。生物科学的发展将会在“现代文明疾病”的病理机制及治疗等方面取得突破性的进展，基因技术的发展也将为疾病治疗、器官移植等带来革命性的突破。随着信息技术、尤其是网络技术的发展，现可利用网络开展各种形式的康复医学教学、康复治疗技术交流、远程康复医疗等，从而大大促进康复医学的发展。4 小结随着康复医学向社会化、现代化、国际化方向发展，科学技术在康复治疗技术发展中起着越来越重要的作用：科学技术的发展促进了康复治疗技术的兴起；科学技术的发展促进了康复治疗技术水平的提高；科学技术的发展促进了康复治疗技术向精确性、科学性方向发展。可以预见，康复治疗技术定将继续随着科学技术的发展而向着更精准、更智能化的方向发展。参考文献1 姚成栋， 李福， 马毅兵. 太极拳运动对慢性心力衰竭患者康复的作用J. 心血管康复医学杂志， 2010， 19： 364-367.2 张丽芬. 八段锦对老年人平衡能力影响的研究D. 北京：首都体育学院， 2012. 3 王桂茂， 严隽陶， 刘玉超， 等. 脑卒中偏瘫步态的时空参数与骨盆运动学分析J. 中国康复医学杂志， 2010， 25： 1148-1151.4 Neptune RR， Clark DJ， Kautz SA. 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