神经损伤后的地面外骨骼步态训练(OEGT)是安全、可行的，并且可能产生积极的结果。然而，对于OEGT的开始、进展或终止尚无建议。本回顾性研究强调了OEGT在神经损伤患者住院康复期间护理物理治疗计划中的临床应用和决策。
对卒中、脊髓损伤或外伤性脑损伤后住院康复且至少参加一次OEGT治疗的患者进行回顾性分析。分析疗程细节以说明进展，包括:“起床”时间、“行走”时间、步数、肢体摆动所需的器械辅助以及治疗师确定的设置。调查由负责OEGT会议的治疗师完成，以阐明临床决策。
平均而言，患者在连续疗程中表现出对OEGT的渐进式耐受性，表现为直立和行走时间增加，步数增加，外骨骼所需辅助减少。对于功能依赖程度较高的患者，治疗师更倾向于使用OEGT，并评估患者和设备的反馈，以确定何时改变设置。当其他步态方法产生更高的步重复或强度时，或准备出院时，OEGT终止。
我们的描述性回顾性数据表明，神经损伤患者在住院康复期间可能受益于OEGT。由于没有指导方针，治疗师的临床决策目前是基于运动恢复知识和经验的结合。未来的努力应旨在制定基于证据的建议，以促进神经损伤后功能恢复利用OEGT。
对于神经损伤后的个体以及康复临床医生来说，恢复行走功能的能力是一个高度优先考虑的目标[1,2]。[3]尽管在康复过程中强调步态训练，但只有37%至60%的卒中后患者能够恢复独立的社区行走功能[4]，73.3%的创伤性脑损伤(TBI)患者能够恢复独立的社区行走功能[5]。对于脊髓损伤(SCI)患者，独立社区活动的恢复随年龄和损伤严重程度有显著差异，0-75%为运动后完全性SCI, 25 - 100%为运动后不完全性SCI[6]。大多数情况下，神经损伤后的个体由于残差而残疾，包括不平衡、肌肉无力、跌倒风险增加和能量消耗增加[7]，导致恢复以前生活角色的障碍[8,9]。即使这些人恢复了一定的行走能力，恢复的局限性也常常使步行作为一种主要的活动方式变得低效和不切实际[10]。
因此，神经损伤后需要新的步态训练方法[11]。由于技术的进步，地面外骨骼步态训练(OEGT)[7]正在成为一种可行的[12]、安全的[13]和潜在有益的住院康复干预[14,15,16]。卒中后，目前的证据表明，使用OEGT可显著改善步态结局[17]，尤其在亚急性期有改善的潜力[15]。值得注意的是，亚急性中风患者认为外骨骼行走是“愉快的”和“舒适的”[17]。同样，TBI患者的步态缺陷可能与中风患者的步态缺陷相似[18,19]，由此得出结论，尽管获得性脑损伤的病因不同，但OEGT可能具有类似的影响[19]。在脊髓损伤后，研究结果报告了OEGT在身体(例如疼痛和痉挛减轻，力量改善，功能改善)和心理上的益处[20,21]。
尽管OEGT对神经损伤后的患者有潜在的益处，但在住院康复期间，对于OEGT的开始、进展或终止使用，仍然没有明确的建议。先前的工作强调了治疗师使用OEGT需要强大的临床决策技能[13]。例如，在四个SCI模型系统中，只有一个中心在住院康复期间使用了OEGT，并且在住院期间限制使用6次，以便有足够的时间进行其他必要的康复干预[20]。最近一项多地点随机对照试验的方案文件描述了住院康复期间进展中的亚急性卒中OEGT患者的详细计划[22]。虽然随后的研究报告传统疗法和基于外骨骼的疗法之间没有差异，但作者报告提供了“建议的培训目标，但允许治疗师自己做出临床决定”[23]。重要的是，这些发现被确定为部分归因于所提供的OEGT干预的可变性。因此，迫切需要循证建议来指导OEGT的开始、进展和终止的临床实践[20]。
本回顾性研究强调了OEGT在神经损伤患者住院康复期间护理物理治疗计划中的临床应用和决策。获得了治疗师的评论，以补充OEGT会话数据，以强调住院康复期间OEGT的开始、进展和终止对脑卒中、脊髓损伤和脑外伤患者的临床决策。
如果患者在中风、脊髓损伤或脑外伤后住院康复期间至少完成一次OEGT，并被纳入医疗记录审查，则患者符合条件。OEGT使用EksoGT[24](原始设备)或EksoNR[25]机器人设备完成，它们是可穿戴外骨骼，可以在地面上完全负重行走，具有电机适应性，允许患者在自己的控制下尽可能多地移动[26,27]。虽然这两种设备都获得了FDA II类批准，可用于中风、脊髓损伤和脑外伤[28]，但EksoNR升级了先进的安全机制，增强了对患者表现的反馈，并扩大了治疗进展的选择。参加OEGT的患者需要符合以下临床和制造商标准:(1)年龄大于18岁;(2)建立了肠道和膀胱规划或Foley导尿管;(三)参与常备程序;(4)符合机器人外骨骼框架的限制，包括体重不超过100公斤，身高在1.5 - 1.9米之间，站立时臀宽不超过0.45米，髋关节、膝关节和脚踝的活动范围接近正常，能够实现踝关节的中性背屈，膝关节屈曲小于12度，髋关节屈曲挛缩不超过12度，并且没有明显的上下腿长度差异。由于脊柱不稳定、未经治疗的深静脉血栓形成(DVT)、体位性低血压导致站立耐受性降低、骨质疏松症史(骨折风险增加)、不受控制的痉挛、不受控制的自主神经反射障碍(AD)、器械接触面皮肤完整性问题以及妊娠，患者被排除在OEGT之外。
OEGT会议只包括使用地面机器人外骨骼。在第一次OEGT治疗之前，治疗师完成了患者的测量(即肢体长度、臀宽和活动范围)，以确保设备内的最佳配合。随后，在启动OEGT时，第一次会议纳入了对设备的熟悉。其他步态训练方法(例如，地面带支架或跑步机行走)不包括在OEGT课程中。
在开始数据收集之前，已获得医院机构审查委员会的批准。回顾性分析了2016年9月至2022年3月期间美国一家住院康复医院收治的患者的医疗记录。在美国的医疗保健模式中，患者在住院康复期间每天至少接受3小时的治疗[29](中风患者平均16.9天[30]，脊髓损伤患者平均36天[31]，TBI患者平均18.4天[32])。在这家特殊的康复医院，物理治疗时间为45分钟，病人每天可以接受一到两次物理治疗。一旦获得了至少完成一次OEGT的参与者名单，就由四名训练有素的数据提取员审查中风、脊髓损伤和脑外伤诊断的医疗记录。在整个审查过程中，由一名数据分析师对数据提取进行监督和审计，包括核查每一份病历和相应数据输入表的准确性。
提取所有纳入患者的人口统计数据(年龄、性别、种族、民族、诊断和住院康复时间)和诊断具体细节。对于脑卒中患者，取病灶一侧。对于脊髓损伤患者，对创伤性损伤患者提取了ASIA Impairment Scale (AIS)，对非创伤性损伤患者提取了相当于AIS的量表[33]。对于TBI患者，创伤后健忘症的出现[34]被追踪以表征认知缺陷的严重程度。
个体OEGT会话数据由外骨骼设备捕获，包括使用频率和剂量，定义为“起床”时间(即在外骨骼直立行走的时间)、“行走”时间(即在外骨骼中行走的时间)和步数。设备辅助细节被捕获，以表明在步态摇摆阶段，外骨骼需要多少来辅助每个下肢。在多个会话中分析这些OEGT会话细节，以说明在容忍度(即，更长的启动时间、行走时间或每个会话更多的步数)或设备依赖性(即，摆动时设备所需的辅助更少)方面取得的任何进展。此外，治疗师确定的设备设置和改变被跟踪，以描述为促进个体患者进展而做出的临床决定。摆动辅助模式(Swing Assist Mode)表示在摆动阶段，设备为完成台阶轨迹(即步长、步高和摆动时间)所提供的辅助量[25]。摇摆辅助模式由治疗师在每次治疗期间确定，选项包括Max、Adapt、Fixed和Free[25](特征见表1)。在每次治疗期间，初始的摇摆辅助模式设置被记录下来，在治疗期间所做的改变被记录为“中期治疗改变”。值得注意的是，摆动辅助仅由设备在适应和固定设置中捕获。
表1带有des的摇摆辅助模式可由治疗师确定的设置criptors
在数据回顾之后，调查由负责计划和执行OEGT的治疗师完成。调查项目(附加文件1:附录S1提供)旨在阐明住院康复期间OEGT的启动(例如，患者选择，确定患者准备情况)，进展(例如，设备设置选择)和终止(例如，停止支持替代步态干预)的临床决策过程。
人口统计学和伤害相关的特征用平均数和标准差或连续变量的中位数和四分位数范围，分类变量的计数和百分比来总结。对人口学变量进行总体总结，并按诊断组进行分层。为了避免由于高次数的低样本量而导致的数据偏差，OEGT会话指标总结了大约75%的样本中每个损伤组的数据，其中中风患者最多8次，SCI患者9次，TBI患者12次。连续会话指标用均值和标准差总结，分类指标用计数和百分比总结。柱状图和线形图用于可视化会话指标随时间变化的趋势和变化。所有分析均采用SAS 9.4 (SAS Institute, Cary, NC)。
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在3912例入院患者中(1546例卒中，981例SCI, 1385例TBI)，有228例患者纳入本分析:104例卒中，99例SCI, 25例TBI(表2)。卒中患者年龄最大，平均年龄为55.2岁，TBI患者年龄最小，平均年龄为38.3岁。所有患者组以男性为主(67%)，并确定为白种人(67%)。大约39%的中风患者是右脑，37%是左脑。超过一半(56%)的脊髓损伤患者有颈椎水平损伤，47%的患者有基于AIS(及同等)评分的运动不完全损伤。对于TBI患者，40%的患者在住院康复出院时出现创伤后失忆。卒中患者的平均住院时间为35天，SCI患者为42天，TBI患者为40天。
表2人口学和临床特征
TBI患者的平均总OEGT次数最多(9.1±5.6)，住院康复期间每周OEGT次数最多(1.73±1.44)。脑卒中患者和脊髓损伤患者的OEGT次数(分别为6.3±4.1和5.8±4.4)和平均每周次数(分别为1.05±0.65和1.17±0.74)相似。
OEGT会话启动时间、行走时间和步数汇总在图1中，详细的均值和标准差在附加文件2:附录S2中提供。行走时间与起身时间之比和步数与起身时间之比(总结于图2和附加文件2:附录S2)在卒中、SCI和TBI的多次治疗中普遍增加。对于所有诊断组，在第1和第2次治疗期间观察到最大的单次治疗增加，在随后的大多数治疗中持续稳步改善。中风患者的平均步行时间和步数比第一组增加了两倍(步行时间=5:48分钟;步数=143)至第八组(步行时间=17:16分钟;步数=440)。脊髓损伤患者的平均起床时间(16:34分钟)、步行时间(10:15分钟)和步数(303)在第一次治疗中最多，并且在第9次治疗中将步行时间增加一倍至20:08分钟，平均步数增加至671步。TBI患者的起床时间、步行时间和步数随时间变化最大，但从第1次开始总体上仍有所改善(起床时间=13:30分钟;步行时间=6:30;步骤=161)到会话12 (up time=16:42;步行时间=13:10;步数=466)。
图1
每个诊断组的OEGT会话启动时间、行走时间和多个会话的步数。详细的方法和标准差见附录2
图2
每个诊断组的步行时间与起身时间的比率和步数与起身时间的比率
平均OEGT会话摆动辅助值如图3所示。一般来说，对于脑卒中、脊髓损伤和脑外伤患者，器械辅助的摆动在治疗期间减少。然而，对于接受超过7次训练的脊髓损伤患者，秋千辅助的效果有所增加。相比之下，对于卒中和TBI患者，秋千辅助的稳定下降约为60%。
图3
在每个诊断的多个会话中，步态摇摆阶段所需的平均设备辅助
治疗师确定的摆动辅助模式如图4所示。适应是所有诊断组在会话开始时选择最多的模式。此外，在中风(1.9 - 20%)、脊髓损伤(6 - 25%)和脑损伤(15 - 50%)的治疗中，中间设置的改变频率也有所增加。
图4
治疗师确定每个诊断组的摇摆辅助模式
7位治疗师参与了一项半结构化调查，为OEGT临床决策提供见解(见附加文件1:附录S1)。所有治疗师都完成了使用Ekso仿生机器人外骨骼设备的培训。总的来说，治疗师有8.9年的临床经验和4.5年的OEGT经验。专门治疗中风(n=2)，脊髓损伤(n=2)， TBI (n=2)和一般衰弱(n=1)的治疗师。对多项选择调查问题的回答见图5，对OEGT开始、进展或终止的临床决策的具体评论见表3。
图5
物理治疗师对多项选择调查问题的回答，旨在描述在中风、脊髓损伤或脑外伤患者住院康复期间，告知OEGT开始、进展和终止的临床决定。调查问题和回答选项见附加文件1:附录S1。7位治疗师接受了调查，并被要求“标记所有适用的”。较高数量的反应表明更多的治疗师选择了特定的反应
表3物理治疗师对住院康复期间神经损伤后OEGT临床决策的具体评论
本回顾性研究的目的是强调OEGT在神经损伤患者住院康复期间护理物理治疗计划中的临床应用和决策。平均而言，中风、脊髓损伤和TBI患者对OEGT表现出进行性耐受性，表现为在连续的治疗中增加直立时间、行走时间和步数。此外，机器人外骨骼提供的辅助量在相同的疗程中普遍减少。治疗师的评论被用来阐明临床决策，这有助于在回顾性分析中观察到的定量趋势。反思、评估和做出反应性改变对于新干预措施的成功实施和临床实践的发展至关重要[35]。因此，治疗师的观点是6年来经验教训的产物。
在开始OEGT之前，患者必须表现出站立耐受性，这在很大程度上是为了确保当患者在外骨骼中行走时，不太可能发生直立性低血压[36]。也许是一个直观的观察，然而，制造商培训指南并没有具体说明如何确定站立公差。所有接受调查的治疗师都表示，在开始OEGT之前，“容忍长期项目”是一个主要的里程碑。然而，治疗师注意到，与站立框架中的被动站立计划相比，在OEGT期间观察到更大的直立耐受性。与静止站立相比，在OEGT期间的踏步可以改善神经源性直立性低血压患者的静脉回流[37,38]。在住院康复期间尽早采用OEGT，可以使患者有机会比其他步态训练方法更快地参与步行再训练，从而最大限度地利用住院康复期间有限的时间[39]。
此外，我们的治疗师描述了在其他步态训练干预措施(例如，体重支撑的跑步机或地上行走)之前对受损更严重的患者进行OEGT。具体来说，由于OEGT的“支持性”和“控制性”，治疗师更倾向于将OEGT用于“不可能以任何其他方式行走”的患者。使用OEGT的步行干预被描述为“负担更轻”(即对治疗师的身体需求更少或所需的工作人员更少)和“更成功”(即更多的步骤重复)。当代神经康复建议强调，即使对于那些有严重行动障碍的人，也需要提供行动训练[40]，与其他步态训练方法相比，OEGT可能更早地提供了这一机会，而且与更传统的步态训练方法相比，OEGT具有支持性和适应性，因此对治疗师的负担更小[20]。
在开始进行OEGT后，治疗师会刻意寻求OEGT的进展以促进功能的恢复。通过增加步行时间和步数以及减少设备辅助来实现OEGT的进展。此外，随着OEGT疗程的进行，我们的患者步行时间和步数与上升时间的比率呈上升趋势，每个诊断组在疗程一和疗程二之间的增幅最大。然而，行走时间与起身时间的比率稳定在0.8左右，这表明在进行步态训练的过程中，站立而不是行走的时间是必要的(例如，检查生命体征、评估设备的对齐、站立休息时间)。
治疗师报告说，当每次治疗产生(1)设备反馈数字表明，在步态摇摆阶段所需的辅助减少;(2)治疗师监测的心血管强度较低，尽管增加了治疗时间和步数。在行走过程中，利用资源减少能量消耗是人类的本能[41](例如，机器人马达)，治疗师必须在OEGT过程中有意识地挑战患者。治疗师在OEGT期间监测设备反馈，允许通过采用中期改变来降低摆动辅助水平，从而持续有机会挑战患者。具体来说，治疗师使用一种称为“潜行”的技术将固定辅助值降至摇摆辅助反馈值以下。这种方法鼓励患者努力达到较低的固定辅助值，以应对持续的挑战。这种潜式方法一直持续到患者接近相对较低的固定辅助值，此时治疗师考虑从固定模式过渡到自由模式，以允许下肢不受装置步进轨迹模式的控制。这种减少器械辅助的方法在OEGT期间已被描述[22,42]，为患者提供渐进式挑战。然而，当代机器人外骨骼设备并不能模仿健康成人的自然步态模式[43]。因此，未来的研究应该考虑允许更早的无轨迹行走，通过允许患者对他们的行走模式有更多的自主权来促进运动再学习。
所有诊断的患者普遍显示，随着治疗次数的增加，摇摆阶段设备的辅助减少，除了那些在第七次治疗后需要设备辅助的脊髓损伤患者。这种观察到的在后期阶段的辅助增加可能是由于那些受伤更严重的人(参与挥杆阶段的可能性更小)的停留时间更长[44]，因此有更多的机会获得更高的次数。此外，考虑到摆动辅助仅在适应和固定设置下由设备记录，在使用自由设置的后期OEGT会话中可能缺乏摆动辅助记录影响了我们的研究结果。尽管如此，脑卒中、脊髓损伤和脑外伤患者的病理差异可能会导致OEGT期间不同的治疗进展。例如，卒中后偏瘫患者的进展可能只包括单侧辅助，或者较轻的患者(如AIS或SCI)损伤可能包括可变步进[14]。
治疗师还指出，当当前设置引起的心血管强度较低时(例如，低于心率储备的60%)，需要进行OEGT设置。最近的文献强调了确保足够的心血管强度以增强神经损伤后运动恢复的重要性[45,46]。其他人则鼓励在每次OEGT后进行反思，以确定适当的设置变化，以满足步态训练中推荐的心血管强度[47]。
目前没有证据或制造商建议支持终止OEGT的临床决策。尽管许多患者在整个住院康复期间继续进行OEGT，但OEGT的终止最常发生在“OEGT以外的步态进展”。一旦治疗师观察到治疗强度和重复达到平台期，他们就会从OEGT转向选择一种步态训练模式[39,48]。对于中风或TBI患者，治疗师强调在过渡到地上行走之前，在“中线”范围内恢复“躯干控制”的重要性。治疗师将OEGT之外的步态描述为“更快地一般化”，可能是因为OEGT不模仿正常的步态模式[43]，并且在可变环境中行走(例如，楼梯和障碍，多向行走)可能更容易使患者适应现实环境中的行走[49,50]。
终止OEGT的另一个常见原因是为出院准备留出时间，包括对护理人员的培训。尽管行走是神经损伤后的一个高度优先的目标[1,2]，但独立行走并不是住院康复出院前的要求。重要的是，提供护理人员培训与更高的护理满意度相关[51]，并且可以改善患者和护理人员的身体、心理和情绪结果[52]。因此，在住院康复期间平衡竞争优先级通常需要放弃特定任务的步态训练[39,48](目的是最大化运动恢复)，而接受护理人员教育(目的是实现安全出院回家)。
一些患者(8例中风，10例脊髓损伤，1例TBI)在住院康复期间只完成了一次OEGT治疗。与其他人一致，单次治疗的原因包括治疗师优先考虑其他干预措施以提高功能独立性(例如轮椅推进和移动)[20]，缩短住院康复时间[13]，以及在初始治疗期间定期报告恐惧或焦虑，从而阻止继续参与[13]。然而，大多数患者愿意并能够参加第二次OEGT[53]。
鉴于我们的研究结果，我们提出了具体的建议，作为下一步扩大知识基础，指导临床使用和决策OEGT在住院康复期间的护理物理治疗计划。
一)
开始:前瞻性检查患者对动态直立定位与OEGT的耐受性与被动站立的站立框架。一个有利的结果可能允许更早地开始OEGT和特定任务的培训。
B)
开始:确定在OEGT期间治疗师的生理负担，与常规护理步态训练干预(例如，体重支撑的跑步机或地上行走)相比。我们的治疗师认为OEGT负担较轻，这影响了他们使用外骨骼进行活动训练。
C)
进展:在神经损伤患者的OEGT中纳入心血管监测。最近的文献强调了干预措施引起足够心血管强度的重要性[46]，我们的治疗师强调了在心血管强度较低时调整OEGT设置的必要性。然而，了解通过特定OEGT设置诱发心血管强度的能力可能对推进干预至关重要[47]。先前的研究表明，在脑卒中、脊髓损伤和TBI患者的住院康复期间，OEGT可能能够将心血管反应诱导到中等和剧烈范围[11]。
D)
进展:修改制造商提供的OEGT数据收集表格，以提示标记中期设置更改的细节。现代外骨骼为个性化设置提供了扩展的软件选择[54]。然而，我们的治疗师使用的制造商提供的文件模板并没有考虑到中期OEGT设置改变的可能性。因此，当我们的治疗师试图记录会话变化时，文档模板并没有提示这样的注释。因此，在医疗记录中可能没有记录或可用于回顾性审查的中期更改的具体设置。获取这些数据将有助于更好地描述治疗进展和相关结果。
E)
终止:建立OEGT终止的功能里程碑。我们的治疗师提供的终止OEGT的原因似乎主要基于设备限制和环境考虑(例如，出院时间)。
这项回顾性研究有一些局限性，限制了我们概括研究结果的能力。首先，我们对OEGT会话的回顾仅限于患者接受治疗时记录的医疗记录中的数据。例如，医疗记录中缺少许多设备和会话数据(即OEGT设备设置和会话中期更改)，导致难以得出具体结论。此外，在医疗记录中没有跟踪特定的器械设置及其与摇摆辅助值的关联(例如，器械所需的站立支持，受影响和不受影响的下肢之间的设置差异)，限制了衡量其对我们结果的贡献的能力。其次，在本综述中缺乏对照受试者(或在传统步态训练期间跟踪的可比数据，如步数或步行时间)，导致无法仅根据这些数据做出临床决策。然而，纳入治疗师的观点可能会增加对数据理解的细微差别。TBI患者有限的样本量进一步限制了这一特定数据的普遍性。此外，2019年美国医疗保健系统的政策变化导致所需功能结果测量的变化。因此，本研究回顾的医疗记录对参与OEGT的患者没有一致的功能描述，限制了将OEGT状态与功能指标联系起来的能力。最后，所有OEGT会话都是使用来自单一制造商的设备完成的。其他FDA批准的机器人外骨骼设备可能具有不同的设备设置和住院康复人群的使用能力。
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