多维视觉手功能康复定量评估系统在脑卒中患者手功能评估中的可行性研究①

付江红，陈树耿，钱叶叶，陆小锋，龙海生，崔晓，贾杰

1.复旦大学附属华山医院康复医学科，上海市200040；2.复旦大学附属浦东医院康复医学科，上海市200135；3.上海大学通信与信息工程学院，上海市200444；4.上海市闵行区马桥社区卫生服务中心，上海市201111；5.上海市长宁区天山中医医院康复医学科，上海市200051

脑卒中有着极高的发病率与致残率，给患者带来各种功能障碍[1-3]，其中上肢和手运动功能障碍对生活自理能力有重大影响[4-5]。人的上肢功能占全身功能的60%，手指功能则占上肢功能的90%，完好的手功能在工作和日常生活中起重要作用[6]。

针对脑卒中患者常用的评估量表，如Fugl-Meyer评定量表(Fugl-Meyer Assessment,FMA)[7]和Brunnstrom分期[8]，均采用半定量形式计分，难以反映细微的进步[9-11]。为此，我们开发了多维视觉手功能康复定量评估系统。本研究探讨该系统的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017年11月至2018年7月，选择华山医院总院、华山医院静安分院以及上海市天山中医医院康复科住院脑卒中患者17例，详细信息见表1。均符合1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的脑卒中诊断要点[12]。

纳入标准：①年龄20~75岁；②首次发病；③病程<3年，存在上肢功能障碍，FMA上肢部分(FMA-upper extremities,FMA-UE)评分>10分；④影像学证实单侧半球脑卒中；⑤BrunnstromⅡ期及以上；⑥无明显认知功能障碍，能听懂并执行简单指令；⑦具备基本的转移能力。

排除标准：①伴严重心肺疾患；②患者或家属拒绝参与。

本研究经华山医院伦理委员会审核通过，批件号：伦(2016-47)号。

1.2 方法

测试前告知患者相关流程(图1)。患者先采用FMA-UE进行评估，然后用多维视觉手功能康复定量评估系统进行评估。

多维系统评估时，录入患者信息后，患者坐位，选取动作，先评估健手，再评估患手。其间，屏幕左下方有动画演示标准动作做法。评估2次，系统自动选取较好的结果，以患手关节活动度占健手的百分比进行表示。目前系统可测量前臂旋前、旋后，腕背伸、尺偏，手指内收、外展，拇指外展屈伸，柱状抓握，球状抓握，拇指环转共10个动作，本研究选择前臂旋前、前臂旋后、腕背伸、柱状抓握4个动作。

1.3 统计学分析

采用SPSS22.0进行数据分析。将多维系统评估4个动作评分之和与FMA-UE评分进行Spearman等级相关分析。显著性水平α=0.01。

表1 入选患者一般资料

图1 多维视觉手功能康复定量评估系统评估手功能流程

2 结果

患者多维系统评估结果和FMA-UE评分见表2。

表2 患者多维评估及FMA-UE评估结果

3 讨论

FMA对脑卒中后感觉运动功能评估有较好的信效度[13]。本研究显示，多维评估结果与FMA-UE评分正相关性。

多维视觉手功康复定量评估系统是由复旦大学附属华山医院和上海大学联合研发的定量评估手运动功能的评估设备。结合临床脑卒中患者上肢运动障碍常见类型，系统设计10个手、腕和前臂动作，其中腕尺偏、腕背伸、手指内收外展、拇指外展等动作的识别算法已申请专利。前期陆雅婷等[14]研究初步验证该系统的可行性。该系统采用光学智能动作捕捉设备、红外与灰度相机结合的技术方案，通过内置智能算法分析关节的多种运动参量，作为功能定量评估的标准，采用健手建模、患手评估的定量化自对比。

本研究原计划对32例脑卒中患者行10个动作评估，但测试过程中患者由于疲劳，难以完成全部10个动作等原因，最终选取17例患者的4个可在一定程度上代表手和腕功能的动作进行分析。

大脑皮质有发出运动指令和调节运动的作用[15]，外周神经也会实时将信息反馈回大脑[16]。正常大脑左右半球处于相互平衡、经胼胝体联系并相互抑制当中[17]。脑卒中患者一侧半球受损，可致双侧半球兴奋性改变[18]，受损脑区受到健侧脑区抑制[19]，使左右肢体、上下肢体活动不协调。患者在进行上肢功能活动时，会明显表现为患侧活动能力降低。

上肢痉挛模式的控制对下肢运动功能恢复有一定的促进作用，可能存在不同脑区之间相互影响、相互促进的内在网络联系[20]。脑卒中后半年，由于高级中枢的受损，低级运动中枢失去高位抑制，约1/2患者肌张力明显增高[21]，患者无法随意控制肌肉活动，而表现为固定模式的共同运动，如上肢屈肌共同运动[22]和下肢伸肌共同运动。

多维系统采用患侧占健侧关节活动度百分比的方法，不仅可以在一定程度上避免双侧肢体不平衡造成的影响，而且考虑到个体之间的差异，自对比使结果具有个体间的可比性。今后随着研究展开，可对患者进行动态评估，观察其细微变化，指导康复治疗，也增强患者和家属的信心。

目前临床用于上肢和手功能的评估方法还有诸如：肌电图[23]可测量运动时肌肉电活动，但稳定性差，易受外界干扰；功能性磁共振[24]可检查大脑相关脑区血流，但价格较高，使用不便利；经颅多普勒超声[25]检测颅内血流情况，但对操作者有一定要求；等速肌力测试[26]可评估肌力，但造价较高且对操作者有一定要求。多维视觉手功能定量评估系统主要针对手和腕关节主动活动进行关节活动度测量，操作简单，经简单培训即可熟练使用，数据可自动生成。

本研究存在以下不足。①系统仍不够成熟，各动作有待进一步完善；②样本量不足，无法进行更详细的数据分析；③仅是一次性评估，而多维系统在动态评估时意义更大。

进一步研究将增加评估手功能的动作，对手功能进行全方位评估；利用摄像头捕捉手部运动的速度和加速度，甚至可进一步通过内置透明球状、柱状物体，进行握力、捏力评估。

目前已有华山医院总院、华山医院静安分院、陕西省康复医院和新疆第一康复医院等使用多维视觉手功能康复评估系统，各医院采集的数据可上传到云平台，从而获得不同人群手功能定量评估大数据，进行有效数据分类、分析。随着更多数据的累积，多维视觉手功能康复评估系统将能指导临床康复训练。