基于外骨骼与临床任务结合的卒中后上肢运动质量标准化评估框架研究

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Automated quantification of movement qualities in the human upper extremity after stroke using a wearable robot

　　

摘要

背景

卒中是成人长期致残的主要原因之一，约80%的幸存者在卒中后会出现上肢运动障碍。Fugl-Meyer评估量表等临床评估工具应用广泛，但受限于等级量表和主观观察。虽然康复机器人能够提供高分辨率数据，但由于缺乏标准化方案且对临床决策的可解释性有限，其临床转化受到阻碍。

目的

本研究旨在通过将外骨骼技术与传统临床评估任务相结合，开发一种客观、标准化且具有临床可解释性的评估工具，以量化上肢运动质量。

方法

10名健康个体和10名卒中幸存者在穿戴HARMONY外骨骼的情况下完成了7项标准化任务（其中6项来自FMA-UE，另加1项肘部任务）。我们基于个体关节运动轨迹与规范平均值之间的均方根误差，开发了一种"轨迹模式差异评分"。此外，利用非负矩阵分解进行运动协同分析，以评估多关节协调性的变化。

结果

轨迹模式差异评分与临床FMA-UE评分呈强负相关（r = -0.93，p < 0.01），且表现出极佳的重复测试信度（ICC = 0.98）。随着运动障碍严重程度增加，识别出的运动协同数量显著减少（r = 0.79，p < 0.01）。此外，运动协同分析为个体关节控制降低提供了机制解释。卒中后的协同运动可通过健康运动模式的合并（健康运动模式的线性组合）、保留或丧失来解释，表现为病理性关节耦合和特定个体关节控制的丧失。

结论

本研究提出了一种新颖的标准化评估框架，将外骨骼技术与传统临床任务相结合。通过弥合客观机器人数据与临床可解释性之间的差距，该方法能够实现稳健的运动障碍评估，并对运动特征进行直观的表型分析，从而指导个性化康复策略。