JNER:机器人辅助评估中风后的手本体感觉、运动和感觉损伤

2021-10-29 MedSci原创 MedSci原创

机器人可以对中风患者进行辅助评估

对于手来说,身体感觉和运动功能以及两者之间的相互作用对于在日常生活活动(ADL)中进行灵巧和熟练的动作至关重要。例如,当抓取一个小物体时,本体感觉是感知肢体当前位置所必需的。这种感觉输入随后被中枢神经系统整合,形成运动输出,这一过程称为感觉运动整合。中风等神经损伤通常会破坏这一过程的特定方面,从而阻止患者进行ADL。

80%的中风幸存者患有轻瘫。然而,一些似乎源于运动功能损害的活动限制可能是由本体感觉反馈受到干扰引起的。现有的临床评估仅提供损伤的整体测量(例如Fugl-Meyer上肢评估),需要进行多项评估以全面评估感觉运动损伤情况,因此在整个康复过程中很少定期进行评估。机器人辅助的方法是客观的(不依赖于观察者的判断)、准确的(例如,能够测量准确的身体位置/施加的力),以及能够提供精确、可重复的刺激(例如,评估感觉功能或痉挛])。

此外,通过多个机器人辅助评估任务,可以用一个设备评估不同的损伤,这将导致对损伤的时间效率和更全面的概述。这也允许以标准化的方式相互比较不同的损伤模式(如运动和感觉),从而有可能为上肢损伤情况提供新的见解。尽管它们很有希望,但现有的机器人方法旨在同时对手进行感觉和运动评估,仍处于起步阶段。到目前为止,提出的方法侧重于上肢近端关节,包括仅针对特定损伤模式的任务(例如本体感觉,不可能同时评估运动损伤),或未能提供其结果测量的临床特性的详细评估(信度、测量误差、效度)。 而同时效度的研究对于将新的技术方法与普遍接受的评估方法联系起来非常重要。目前缺乏对目标人群的可靠性和有效性的标准化评估,使得新的评估技术不太可能被临床接受并应用于研究项目之外。

这项工作的目的是提出并评估一套新的手本体感觉、运动和感觉运动损伤评估方法,该方法在先前描述的单个机器人平台上实施(ETH MIKE:运动损伤和动觉评估)这种单自由度末端执行器装置可以为食指掌指(MCP)关节提供良好控制的运动刺激,并灵敏地测量其运动学和动力学响应。本文发表在《神经病学,神经外科学和精神病学杂志》上()。

在一个作用于食指掌指关节的单自由度末端执行器机器人平台上进行了一组五项补充评估任务。具体而言,使用位置匹配范式评估本体感觉损伤。快速到达目标、运动范围和最大指尖力量任务是运动功能缺陷的特征。最后,使用灵巧轨迹跟踪任务评估感觉运动损伤。临床可行性(持续时间)、信度(类内相关系数ICC、最小实际差异SRD)和效度(Kruskal-Wallis检验、Spearman相关系数ρFugl-Meyer上肢运动评估、动觉上下测试、框块测试)对36名亚急性中风受试者和31名年龄匹配的神经系统完好对照者进行了机器人任务评估。

83%不同损伤严重程度(轻度至重度)的中风患者能够完成所有机器人任务(每只受试手持续时间<15分钟)。此外,该研究还证明了中风人群中机器人任务的良好至卓越的可靠性(ICC>0.7SRD<30%),以及判别效度,如中风和对照受试者之间存在显著差异(p<0.001)。同时有效性通过机器人结果测量和临床量表之间的中到强相关性(ρ=0.4-0.8)来显示。不同缺陷(运动、感觉)的机器人任务之间没有强相关性(ρ≤0.32)。

机器人平台示意图

新提出的机器人辅助评估是可靠的,没有显示出强烈的测量误差。证明本体感觉评估(测量位置匹配任务)的可靠性是一项重要贡献,因为使用传统方法或机器人方法可靠地评估神经系统患者的本体感觉手损伤是一项长期的挑战。当每个角度仅采样一次时,获得了良好的可靠性,从而缩短了总体评估时间,从而有助于临床可行性。角度大小对位置匹配误差的影响,与之前的研究一致,对于所有测量都是一致的,因此不会影响可靠性。

评估本体感觉损伤的量表及结果

运动和感觉运动任务获得的可靠性结果与文献中先前报告的结果一致(ICC 0.7-0.9,质量指标),尽管直接比较这些结果很困难,因为一些研究是针对对照受试者而非目标人群进行的。与传统临床评估相比,建议的机器人评估通常会导致更高的测量误差(例如FMA 10%,我们的机器人评估介于15%25%之间)。这可以部分解释为机器人方法的精确传感能力,它在检测行为变异性方面比临床尺度更敏感。所有机器人辅助评估中,与年龄匹配的对照组相比,中风受试者受影响最严重一侧的表现明显较差。这证实了机器人指标可以捕捉到与特定卒中后损伤相关的任务表现异常。此外,在受试者基础上提供关于现有损伤的信息具有临床相关性。从被归类为受损的受试者的百分比来看,本文发现并非所有中风受试者的得分都比对照组差,这取决于中风患者的受损情况。

各类别任务的结果测量(即本体感觉、运动、感觉运动评估)与其相应的临床分数之间存在中度至高度显著相关性,这表明机器人测量系统捕捉特定损伤的能力。更详细地说,在位置匹配绝对误差和kUDT之间发现了中度显著相关性,证实了该机器人任务能够评估本体感觉缺陷。这一机器人测量与FMA(仅运动部分,因为未实施FMA的感觉部分)不相关的事实表明,该任务可能能够独立于运动损伤评估本体感觉。此外,最大力、主动运动范围以及最大速度与FMA呈强显著相关性,而与库特无显著相关性。因此,这些机器人任务可能反映了基本运动执行的损伤。

本文提出的机器人辅助评估提供了一种临床上可行、可靠和有效的方法,以明确描述手本体感觉和运动功能的损伤,以及两者之间的相互作用。这开辟了新的途径,有助于揭示感觉运动功能独特方面在卒中后恢复中的作用,并有助于未来个性化疗法的发展。

Zbytniewska, M., Kanzler, C.M., Jordan, L. et al. Reliable and valid robot-assisted assessments of hand proprioceptive, motor and sensorimotor impairments after stroke. J NeuroEngineering Rehabil 18, 115 (2021). https://doi.org/10.1186/s12984-021-00904-5



版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言

相关资讯

NEJM:移动中风治疗单位(MSUs)对急性缺血性中风患者预后的影响

对于符合组织纤溶酶原溶栓标准的急性缺血性中风患者,接受移动中风治疗单位(MSUs)治疗在患者预后方面优于常规急诊护理

JNER:中风后步行康复期间可改善皮层活动以及减少步态不对称

中风是一种常见的疾病,由脑出血或缺血性损伤引起,并伴有运动功能障碍。受损的运动功能可以通过皮层重组在一定程度上恢复。中风后前3个月内的康复对于通过神经可塑性促进康复至关重要。运动功能的恢复是许多中风患

JNER:经颅直流电刺激联合机器人治疗中风后上下肢功能:随机对照试验的系统回顾和荟萃分析

经颅直流电刺激(tDCS)是一种能够调节脑卒中后神经元活动的无创性脑刺激方法。

分秒“B”争,救治大脑!医生教你识别中风前期征兆

脑卒中有“四高”——发病率高、死亡率高、复发率高和致残率高,对患者和家庭危害极大。

JNER:中风后用于家庭的上肢远程自助康复的神经肌肉刺激辅助策略

在肌电图驱动的WH-ENMS辅助下,以家庭为基础的远程自助康复计划对于改善中风后轻瘫上肢的运动功能是可行和有效的。

JNER:中风后运动能力缺陷的观察:下肢运动协调测试(LEMOCOT)的精细分析

本文着重于量化中风患者(PwS)下肢运动协调测试(LEMOCOT)中表现的误差(即准确性)。

拓展阅读

PLOS MED:长得高的人更容易发生心源性卒中,而且还与遗传相关!

在不同血统中,较高的成人身高与较高的心脏栓塞性卒中风险和较低的其他缺血性卒中亚型风险存在因果关系。

STROKE | 中国学者:坐姿太极拳来啦,能为中风患者提供更有效的功能恢复!

研究结果支持量身定制的坐姿太极拳项目对改善亚急性中风幸存者的康复效果

中国50万人研究:每多吃2两粗粮,糖尿病与中风风险分别下降14%和13%!so easy!

J Nutr.:粗粮摄入量与心脏代谢疾病风险:一项中国成年人的前瞻性队列研究

Circulation:家庭代盐计划来啦——不仅可以预防中风还可以改善生活质量

高盐摄入是一个主要的饮食风险因素,2019年全球约有180万人死亡,4400万残疾调整寿命年。

JAMA子刊:2万多人的研究发现,LDL-C小于1.8 mmol/L可能会降低复发性中风

缺血性卒中病史的患者,以他汀为基础的强化降脂治疗,LDL-C水平降至<1.8 mmol/L,能降低复发性卒中风险,但仅限于有动脉粥样硬化的患者。