IEEE论文!使用上肢康复机器人进行中风后肘关节屈肌痉挛的临床评估:一项验证研究

一项研究旨在验证使用康复机器人量化评估肘关节屈肌痉挛的方法是否便捷可行,研究成果发表于第44届IEEE Engineering in Medicine & Biology Society国际年会。

2022年10月27日



墨尔本大学与傅利叶智能联合实验室、上海交通大学医学院附属瑞金医院、皇家墨尔本医院共同开展了一项研究,旨在验证使用康复机器人量化评估肘关节屈肌痉挛的方法是否便捷可行,实验过程中使用了傅利叶智能ArmMotus M2上肢康复机器人产品。相关研究成果已发表于2022年第44届IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)国际年会。

01 背景

痉挛是一种上运动神经元障碍,以受累肌肉的不自主收缩反应和速度依赖性的牵张反射亢进为主要特征,是卒中的常见后遗症。目前,治疗痉挛的方法主要是口服药物、肉毒毒素注射、手术治疗和康复治疗等。准确测量痉挛以指导治疗师进行适当的痉挛治疗尤为重要。本研究旨在验证使用康复机器人量化评估肘关节屈肌痉挛的方法是否便捷可行。

02 研究对象

本研究使用的设备是傅利叶智能上肢康复机器人ArmMotus M2,参与者分别进行一次临床肘关节屈肌痉挛评估和一次机器人肘关节屈肌痉挛评估。设备以500Hz的采样率记录运动学和交互力学的数据。

傅利叶智能上肢康复机器人ArmMotus M2

一位65岁的缺血性卒中患者(处于卒中恢复的慢性期,即发病后3个月以上)和一名没有神经疾病的健康个体作为对照受试者参与了此研究。

03 研究方法及结果

机器人评估时,参与者坐在ArmMotus M2前面的椅子或轮椅上,临床医生伸展参与者的手臂,记录运动范围,随后机器人在不同速度下运动并记录对应的扭矩。间隔10分钟后重复此过程。随后使用滤波器对数据噪声进行过滤。

临床评估显示,患者肘关节屈肌的MAS评分为1+,MTS显示肌肉反应质量分数为2。患者(图a)和健康受试者(图b)的扭矩-速度曲线的线性回归分析显示出明显不同的结果。如图,患者在第一次实验和第二次实验的痉挛系数分别为1.7×10^(-3) Nm.s.°^(-1)和2.9×10^(-3) Nm.s.°^(-1),而对照受试者的相应数值分别为0.3×10^(-3) Nm.s.°^(-1)和0.6×10^(-3) Nm.s.°^(-1)。患者的两组实验的相关系数分别为0.74和0.9,而对照组的第一次实验的相关系数仅有0.12。此外,患者的最大扭矩是对照受试者的2-3倍。


04 讨论

本研究介绍了一种用机器人测量卒中患者肘关节痉挛的方法,该方法旨在在临床实践中提供客观、实用的肘关节屈肌痉挛评估。结果显示,与健康受试者相比,患者的痉挛系数更大,拟合折线斜率更高,表明患者的肌肉牵张反射随速度的增加而增加。

采用临床常用的康复机器人执行评估任务,可以通过软件简单实现且无需额外费用。相关的程序设置可以在10分钟内完成,无需对临床医生进行额外的培训。因此,这种痉挛测量方法可以大大提高临床的工作效率。

05 结论

本文提出了一种客观实用的肘关节屈肌痉挛测量方法,可以通过临床常用的康复设备进行简单的操作,在短时间内即可完成精准的痉挛评估。初步结果表明,该方法具有实用性和可行性,并计划在接下来的研究中进一步评估该方法。

参考文献

《A Practical Post-Stroke Elbow Spasticity Assessment Using an Upper Limb Rehabilitation Robot: A Validation Study》-University of Melbourne and Fourier Intelligence Joint Laboratory & Department of Rehabilitation Medicine, Ruijin Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China & Allied Health Department, Royal Melbourne Hospital, Melbourne, Australia

原文下载链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9871423/



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