基于康復(fù)機(jī)器人內(nèi)部傳感器的運(yùn)動功能評價方法

康復(fù)機(jī)器人常通過多種傳感器，有效監(jiān)測和記錄整個康復(fù)訓(xùn)練過程中的人體運(yùn)動學(xué)參數(shù)，如運(yùn)動速度、運(yùn)動范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、運(yùn)動精確度、運(yùn)動效能(主動運(yùn)動比例)、運(yùn)動效率(理論/目標(biāo)軌跡長度與實際運(yùn)動軌跡長度之比)等，進(jìn)而對患者的康復(fù)進(jìn)展做出量化評價，具有較高的靈敏度。

Colombo等在單自由度手腕康復(fù)機(jī)器人和雙自由度肘－肩康復(fù)機(jī)器人中，采用完成圓形或方形軌跡任務(wù)時的平均速度、運(yùn)動偏差和主動運(yùn)動指數(shù)來描述恢復(fù)期腦卒中患者上肢的運(yùn)動速度、精確度及效能，認(rèn)為這些運(yùn)動學(xué)參數(shù)與Fugl-Meyer運(yùn)動功能評定量表呈中度相關(guān)(r＞0.53，P＜0.03)。Longhi等則在Armeo Spring外骨骼機(jī)器人中，采用手徑比、平均速度和速度分布峰速度來測定腦卒中患者上肢的運(yùn)動精確度、速度及平穩(wěn)性，結(jié)果與Wolf運(yùn)動功能評價量表呈中度相關(guān)(|rho|=0.31－0.50)。以上運(yùn)動學(xué)參數(shù)與量表評價法的相關(guān)性研究結(jié)果，為該評價方法應(yīng)用于臨床療效評估提供了可能性。

基于康復(fù)機(jī)器人內(nèi)部傳感器識別記錄訓(xùn)練過程中的運(yùn)動學(xué)參數(shù)，能夠?qū)崟r定量評估不同的運(yùn)動模式，還能夠掌握患者是否主動參與訓(xùn)練等情況。但尚存以下問題:

1 不同機(jī)器人提供的運(yùn)動學(xué)參數(shù)和指標(biāo)不一致，評估結(jié)果缺乏可比性。例如，InMotion上肢機(jī)器人采用峰值速度來反映運(yùn)動平穩(wěn)性，而ＲUPEＲT上肢外骨骼機(jī)器人以加速度變化率來反映這一特性;運(yùn)動精確度評價方面，Braccio di Ferro觸覺機(jī)器人通過記錄“∞字形”軌跡任務(wù)時的運(yùn)動軌跡偏差來反映運(yùn)動精確度，而HapticKnob末端牽引式上肢機(jī)器人則記錄了點對點任務(wù)時的目標(biāo)誤差來反映這一特性。

2 無嚴(yán)格的信度和效度研究，尚待進(jìn)一步的驗證。

3 因康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制了參數(shù)采集的范圍，如末端牽引式上肢康復(fù)機(jī)器人的內(nèi)部傳感器只能記錄手部運(yùn)動軌跡，而不能采集上肢其他部位的運(yùn)動學(xué)參數(shù)，導(dǎo)致其評估結(jié)果不夠全面。

此外，部分康復(fù)機(jī)器人無信號采集子系統(tǒng)，不能實時采集訓(xùn)練過程中的運(yùn)動學(xué)參數(shù)。

鑒于以上缺點，基于機(jī)器人內(nèi)部傳感器提供運(yùn)動學(xué)參數(shù)來進(jìn)行康復(fù)療效評估方法尚未得到臨床廣泛應(yīng)用，筆者認(rèn)為建立規(guī)范有效的評價體系是康復(fù)機(jī)器人亟需解決的問題。