编码器控制的功能性电刺激器用于卒中康复：一项可用性研究

《Scientific Reports》：Encoder-controlled functional electrical stimulator for stroke rehabilitation: a usability study

　　

已经探索了多种针对卒中相关功能障碍的治疗性干预措施，并取得了不同程度的成功；然而，卒中受累上肢和手部的康复仍然是一个挑战。如今的焦点已转向能够增强神经可塑性并改善运动控制的康复训练设备。本文讨论了一种名为编码器控制的功能性电刺激（encoder-controlled FES）的新设备所进行的可用性研究。该设备利用未受累手腕的屈曲和伸展来控制对卒中受累手腕的刺激传递，从而在卒中受累手腕上产生未受累手腕的镜像活动。研究假设是，双侧手臂训练与FES介导的镜像手腕活动相结合，将有助于大脑重新学习该活动并改善运动控制。研究人员进行了一项初步的可用性研究，以检查该设备在临床环境中使用的可接受性。20名卒中患者和15名职业治疗师/物理治疗师各自使用该设备单次疗程。疗程后，患者填写了三份反馈表——系统可用性量表（SUS）、用户体验问卷（UEQ）和EC-FES患者问卷；治疗师则填写了一份EC-FES治疗师问卷。SUS测试和患者问卷获得的平均分分别为74±16.3和78.26±8.54。UEQ中的所有问题均得到正面回答，表明该设备符合参与者的期望，治疗师问卷获得的平均分为75.3±14.93。这些分数表明该设备可能在临床环境中可用，并为进一步的确定性试验铺平了道路。

脑卒中是全球重大健康问题，常导致死亡或长期残疾，并造成巨大疾病负担。在印度，脑卒中是伤残调整生命年（DALYs）的主要贡献者。仅有10%-20%的脑卒中导致死亡，幸存者中80%存在运动障碍，超过30%存在长期持续性残疾。卒中康复的首要目标是促进功能恢复和重新获得独立，应尽早介入。当前康复策略侧重于通过引入能够诱发理想神经可塑性变化的干预措施，利用大脑重新学习运动的能力。功能性电刺激（FES）是影响突触可塑性的一种重要干预手段。将FES与双侧手部活动相结合，可以发挥两者的协同效益；对侧控制刺激（CCFES）相比标准FES已显示出更好的临床效果。然而，此类装置在临床环境中的可接受性和可用性证据仍然匮乏，从研发走向床旁应用需要系统的可用性评估。

针对上述问题，研究人员开发了一种名为编码器控制的功能性电刺激（EC-FES）的新型设备，它通过健侧腕部的屈曲和伸展来控制患侧腕部的刺激，形成镜像运动。为评估其在临床环境中的可用性，研究在印度基督教医学院（CMC Vellore）职业治疗科门诊开展了一项单日可用性研究，时间从2022年3月至10月。研究招募了20名首次卒中、处于Brunnstrom恢复期III至IV期且简易精神状态检查（MMSE）评分大于24的患者，以及15名职业治疗师/物理治疗师。每位参与者均进行一次设备使用，随后分别填写系统可用性量表（SUS）、用户体验问卷（UEQ）、EC-FES患者问卷或EC-FES治疗师问卷。结果显示，该设备在患者组中的SUS平均得分为74.5（±14.8），EC-FES患者问卷总体得分为75.6，治疗师问卷平均得分为75.3，均提示设备具有良好的临床可用性；UEQ各维度得分均为正向。研究为EC-FES在临床康复机构中的进一步推广和确定性试验奠定了基础。

在技术方法上，本研究采用了以下关键环节：使用两个数字编码器分别测量健侧和患侧腕部角度；基于MATLAB App Designer开发的软件根据个体化刺激校准表，将健侧角度参数转换为刺激指令；由双通道功能性电刺激器（FES）输出预设的脉冲宽度、幅度和频率，作用于患侧腕屈肌/伸肌，实现镜像腕部运动。电极放置由位置选择应用程序辅助确定，并进行刺激-角度校准。每位患者完成一次10分钟镜像腕部屈伸（WFE）刺激，随后收集问卷数据。

研究结果分述如下：

**双侧编码器角度比较**：通过对比健侧（设定侧）与患侧（刺激侧）编码器运动轨迹，屈曲和伸展的平均角度差异分别为0.80和2.40，标准差分别为1.50和2.70；平均起效时间差为1.11秒（标准差0.3秒）；归一