腦卒中患者上肢康復訓練評估系統

李澳東 胡壯裕 高基 何里 黃國豪

摘 要：針對傳統康復評估系統功能單一、使用不便等問題，文中設計了一款腦卒中患者上肢康復訓練評估系統。系統能夠使用動作捕捉設備采集患者上肢運動數據，通過算法分析，參照FMA定量表進行對比，生成評估報告并向患者與醫師反饋，具有良好的社會效益與廣闊的市場前景。

關鍵詞：腦卒中;康復訓練

1 作品簡介

腦卒中患者上肢康復訓練評估系統是一個對腦卒中患者進行上肢康復訓練效果及恢復效果進行評估的系統。使用動作捕捉設備采集患者上肢運動數據，通過算法分析，參照FMA定量表進行對比，生成評估報告并向患者與醫師反饋。系統結構如圖1所示。

本系統將患者的康復運動情況進行定級反饋與可視化輸出，既可以幫助患者在康復運動時矯正患者的不規范動作，也可以在結束時對訓練過程進行評估和建議，幫助患者實現康復效果的最大化，并同時向康復醫師和患者發送相關訓練數據及評估結果，使得康復訓練的制定不僅僅依靠康復醫師的主觀視覺判斷，也能讓患者更了解自身情況，在平常生活中注意自己的行動進行慢治療。本系統不同于搭載于康復機器人中的康復訓練系統，本系統在兼顧監視訓練過程的同時還能依據參數化的FMA評估量表、Brunnstrom六階段理論等評估量表進行客觀訓練效果、程度等的評估。

2 工作原理

康復評估系統實現的技術流程如圖2所示。系統采集肢體運動信息，并在得到肢體運動的位置、速度、加速度等數據后，采用相應算法進行分析處理，主要以位置及四元數為主要分析處理對象，對肢體運動重現，使肢體運動顯現在屏幕上，同時使用速度及加速度對運動圖進行輔助，建立運動誤差模型，減小顯示誤差。采用標準值對比、健患側對比、前后訓練對比等方案，并結合brunstrom，FMA等國際常用的定量表進行康復方案的評估。

評估結束后進入業務流程，生成評估報告并分別發送給患者（患者家屬）及醫師。處于CBR階段的患者還可以在每次結束后將訓練信息在醫院及社區同步，如圖3所示。

3 創新點

本系統具有以下特色：

（1）采用可穿戴式動作捕捉設備，脫離康復器械的約束，通過動作捕捉設備可以使患者將訓練過程中的一舉一動記錄下來并轉化為人形可視線圖，如圖4所示。方便患者及醫師直觀清晰地了解當前患者訓練的情況，使系統和醫師能更好地為患者進行康復評估及制定之后的康復治療方案。

（2）通過動作數據的計算得到運動角度等參數，為后續系統的康復評估進行參數準備。使用坐標轉換的方式使各肢體間相互關聯又相互獨立，提高評估精準度。

（3）將國際上常用的FMA，Brunstrom等用于康復評估的半定量表經臨床試驗進行全定量表的標準制定，使評估標準更適合于康復系統，同時也為制定個性化康復方案提供保障。半定量表見表1列，全定量表見表2所列。

（4）采用三種康復評估對比方案：標準值對比，使用Brounstrom標準量表中的標準值，將患者的測試結果與標準中的參數進行對比，評價患者功能能力;健患側對比，健側為健康的一側，患側為患病的一側，可將健側視為標準值，患側與健側的差異可視為功能缺失程度;前后訓練對比，對患者訓練前后結果進行對比，從而評估患者康復進程及康復方案效果，為改進康復方法提供依據。

4 市場前景

本產品為康復訓練評估系統，需要跟康復訓練輔助器械配合使用，因此康復器械的市場便是產品所在的市場。

（1）政策利好。醫療器械產業是衡量一個國家科技進步和國民經濟現代化發展水平的重要指標之一，因此，世界各國普遍重視醫療器械產業發展。近些年，中國也相繼出臺規劃、指導措施等一系列扶持政策，促進醫療器械產業健康發展。《“十三五”國家科技創新規劃》特別強調“十三五”時期將重點發展數字診療裝備、體外診斷產品、健康促進關鍵技術、健康服務技術、養老助殘技術等。《“健康中國2030”規劃綱要》提出，未來15年，將深化醫療器械流通體制改革、強化醫療器械安全監管、加強高端醫療器械創新能力建設、推進醫療器械國產化。隨著政府對康復器械的大力支持，康復訓練評估系統也會享受政府推動康復器械發展的紅利。

（2）市場需求持續增長。醫療器械行業的下游是醫療衛生機構，醫療器械設備的需求受醫療衛生機構投資的直接拉動，從長遠看則由我國居民對醫療服務的需求決定。從醫療衛生機構投資方面看，受政策的推動，民營醫院和基層醫療機構數量在未來幾年內仍將快速增長，衛生部對各級各類醫院科室的設備配置規定將拉動相關醫療設備的需求，進口替代和升級換代也為高端醫療器械產品留下廣闊的發展空間。從我國居民醫療服務需求方面看，人均可支配收入、醫療保險的覆蓋率和報銷比例穩步提高，大大增強了就醫人群的支付能力。我國人口結構已逐步進入老齡化，社會老齡化和居民保健意識的增強都使得醫療支出不斷提升，因此文中設計的康復訓練評估系統具有廣闊的市場前景。