多維視覺手功能康復定量評估系統在腦卒中患者手功能評估中的可行性研究①

付江紅，陳樹耿，錢葉葉，陸小鋒，龍海生，崔曉，賈杰

1.復旦大學附屬華山醫院康復醫學科，上海市200040；2.復旦大學附屬浦東醫院康復醫學科，上海市200135；3.上海大學通信與信息工程學院，上海市200444；4.上海市閔行區馬橋社區衛生服務中心，上海市201111；5.上海市長寧區天山中醫醫院康復醫學科，上海市200051

腦卒中有著極高的發病率與致殘率，給患者帶來各種功能障礙[1-3]，其中上肢和手運動功能障礙對生活自理能力有重大影響[4-5]。人的上肢功能占全身功能的60%，手指功能則占上肢功能的90%，完好的手功能在工作和日常生活中起重要作用[6]。

針對腦卒中患者常用的評估量表，如Fugl-Meyer評定量表(Fugl-Meyer Assessment,FMA)[7]和Brunnstrom分期[8]，均采用半定量形式計分，難以反映細微的進步[9-11]。為此，我們開發了多維視覺手功能康復定量評估系統。本研究探討該系統的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年11月至2018年7月，選擇華山醫院總院、華山醫院靜安分院以及上海市天山中醫醫院康復科住院腦卒中患者17例，詳細信息見表1。均符合1995年全國第四屆腦血管病學術會議通過的腦卒中診斷要點[12]。

納入標準：①年齡20~75歲；②首次發病；③病程<3年，存在上肢功能障礙，FMA上肢部分(FMA-upper extremities,FMA-UE)評分>10分；④影像學證實單側半球腦卒中；⑤BrunnstromⅡ期及以上；⑥無明顯認知功能障礙，能聽懂并執行簡單指令；⑦具備基本的轉移能力。

排除標準：①伴嚴重心肺疾患；②患者或家屬拒絕參與。

本研究經華山醫院倫理委員會審核通過，批件號：倫(2016-47)號。

1.2 方法

測試前告知患者相關流程(圖1)。患者先采用FMA-UE進行評估，然后用多維視覺手功能康復定量評估系統進行評估。

多維系統評估時，錄入患者信息后，患者坐位，選取動作，先評估健手，再評估患手。其間，屏幕左下方有動畫演示標準動作做法。評估2次，系統自動選取較好的結果，以患手關節活動度占健手的百分比進行表示。目前系統可測量前臂旋前、旋后，腕背伸、尺偏，手指內收、外展，拇指外展屈伸，柱狀抓握，球狀抓握，拇指環轉共10個動作，本研究選擇前臂旋前、前臂旋后、腕背伸、柱狀抓握4個動作。

1.3 統計學分析

采用SPSS22.0進行數據分析。將多維系統評估4個動作評分之和與FMA-UE評分進行Spearman等級相關分析。顯著性水平α=0.01。

表1 入選患者一般資料

圖1 多維視覺手功能康復定量評估系統評估手功能流程

2 結果

患者多維系統評估結果和FMA-UE評分見表2。

表2 患者多維評估及FMA-UE評估結果

3 討論

FMA對腦卒中后感覺運動功能評估有較好的信效度[13]。本研究顯示，多維評估結果與FMA-UE評分正相關性。

多維視覺手功康復定量評估系統是由復旦大學附屬華山醫院和上海大學聯合研發的定量評估手運動功能的評估設備。結合臨床腦卒中患者上肢運動障礙常見類型，系統設計10個手、腕和前臂動作，其中腕尺偏、腕背伸、手指內收外展、拇指外展等動作的識別算法已申請專利。前期陸雅婷等[14]研究初步驗證該系統的可行性。該系統采用光學智能動作捕捉設備、紅外與灰度相機結合的技術方案，通過內置智能算法分析關節的多種運動參量，作為功能定量評估的標準，采用健手建模、患手評估的定量化自對比。

本研究原計劃對32例腦卒中患者行10個動作評估，但測試過程中患者由于疲勞，難以完成全部10個動作等原因，最終選取17例患者的4個可在一定程度上代表手和腕功能的動作進行分析。

大腦皮質有發出運動指令和調節運動的作用[15]，外周神經也會實時將信息反饋回大腦[16]。正常大腦左右半球處于相互平衡、經胼胝體聯系并相互抑制當中[17]。腦卒中患者一側半球受損，可致雙側半球興奮性改變[18]，受損腦區受到健側腦區抑制[19]，使左右肢體、上下肢體活動不協調。患者在進行上肢功能活動時，會明顯表現為患側活動能力降低。

上肢痙攣模式的控制對下肢運動功能恢復有一定的促進作用，可能存在不同腦區之間相互影響、相互促進的內在網絡聯系[20]。腦卒中后半年，由于高級中樞的受損，低級運動中樞失去高位抑制，約1/2患者肌張力明顯增高[21]，患者無法隨意控制肌肉活動，而表現為固定模式的共同運動，如上肢屈肌共同運動[22]和下肢伸肌共同運動。

多維系統采用患側占健側關節活動度百分比的方法，不僅可以在一定程度上避免雙側肢體不平衡造成的影響，而且考慮到個體之間的差異，自對比使結果具有個體間的可比性。今后隨著研究展開，可對患者進行動態評估，觀察其細微變化，指導康復治療，也增強患者和家屬的信心。

目前臨床用于上肢和手功能的評估方法還有諸如：肌電圖[23]可測量運動時肌肉電活動，但穩定性差，易受外界干擾；功能性磁共振[24]可檢查大腦相關腦區血流，但價格較高，使用不便利；經顱多普勒超聲[25]檢測顱內血流情況，但對操作者有一定要求；等速肌力測試[26]可評估肌力，但造價較高且對操作者有一定要求。多維視覺手功能定量評估系統主要針對手和腕關節主動活動進行關節活動度測量，操作簡單，經簡單培訓即可熟練使用，數據可自動生成。

本研究存在以下不足。①系統仍不夠成熟，各動作有待進一步完善；②樣本量不足，無法進行更詳細的數據分析；③僅是一次性評估，而多維系統在動態評估時意義更大。

進一步研究將增加評估手功能的動作，對手功能進行全方位評估；利用攝像頭捕捉手部運動的速度和加速度，甚至可進一步通過內置透明球狀、柱狀物體，進行握力、捏力評估。

目前已有華山醫院總院、華山醫院靜安分院、陜西省康復醫院和新疆第一康復醫院等使用多維視覺手功能康復評估系統，各醫院采集的數據可上傳到云平臺，從而獲得不同人群手功能定量評估大數據，進行有效數據分類、分析。隨著更多數據的累積，多維視覺手功能康復評估系統將能指導臨床康復訓練。