为脑震荡青少年与成人开发并实施多学科协同的科技增强型照护路径

摘要

克利夫兰诊所制定并实施了一条多学科联合的诊疗路径，以规范差异化的脑震荡治疗。通过使用克利夫兰诊所脑震荡（C3）移动应用程序，利用表征认知与运动功能的生物力学指标来推动该诊疗路径的执行。实施后，患者治疗效果得到改善，同时降低了医疗成本。

摘要

建议按照疾病类别推行循证的诊疗标准化，以改善临床结局并降低医疗成本。本项目旨在：1）描述脑震荡诊疗路径的开发与实施过程；2）展示以移动应用程序形式整合技术以支持诊疗路径并指导临床决策的过程；3）提供C3应用程序在损伤恢复过程中促进决策的实用性数据。组建了一个由脑震荡诊疗多学科专家组成的团队，以制定一项循证算法，概述在恢复的三个阶段——急性期、亚急性期和脑震荡后阶段——脑震荡临床管理的最佳实践。开发并验证了一款定制的移动应用程序——克利夫兰诊所脑震荡（C3）应用程序，为系统性收集客观的生物力学结局指标提供平台，并在临床现场和医疗环境中为临床决策提供指导。克利夫兰诊所脑震荡应用程序包含电子事件报告、用于评估认知和运动功能重要方面的评估模块，以及用于系统记录伤后康复六个阶段的重返运动模块。这些评估模块在诊疗路径算法中作为资格判定工具，根据需要引导患者转诊至专科服务。总体而言，诊疗路径与C3应用程序协同运作，促进了多学科团队之间的沟通，避免了诊疗停滞，并确保患者在合适的时间接受合适的医疗服务提供者，从而实现高效且有效的临床管理。

引言

医学实践和医疗保健服务正在经历从以服务量为中心向以价值为中心的根本性转变¹，这一转变由支付方、医院、临床医生和患者共同推动。当前医疗保健服务面临诸多挑战，包括缺乏标准化、系统之间的互操作性不足、信息传递不畅以及服务协调困难。这些缺陷导致有效的医疗连续性难以实现，常常引发不必要的医疗服务，并已被确认为医疗成本不断上升的主要原因^1,2。相比之下，针对特定疾病或病情的协调式诊疗已被证明可在最小化成本的同时优化治疗效果²。在协调式照护模式中，患有特定疾病的患者由一支经验丰富的多学科团队依据最佳实践指南进行管理，并在合适的时间被转诊至合适的医疗服务提供者²。

为了推动临床实践从以数量为主转向以价值为基础的模式，克利夫兰诊所启动了一项全院范围的举措，通过制定和实施临床诊疗路径，沿疾病主线实现临床实践的标准化³。诊疗路径被定义为：在明确的时间范围内，针对特定患者群体，进行共同决策和组织诊疗流程的标准化方法⁴。诊疗路径的核心原则是医疗服务的标准化。预期通过基于证据的诊疗路径和多学科诊疗团队，能够在不同时间、地点和医务人员之间实现标准化和最佳实践，从而提高医疗的效率、有效性和价值²。通过纳入经过验证的结局指标，诊疗路径具备了随时间推移不断迭代更新的内在机制，以进一步优化和提升患者诊疗质量。

脑震荡被认为是一种在优化诊疗流程和患者管理方面具有重大潜力的疾病。尽管脑震荡损伤通常不危及生命，但其影响可能非常严重并导致显著功能障碍，每年造成的直接和间接成本估计高达830亿美元⁵。据估计，80%-90%的脑震荡患者在受伤后7至14天内可恢复^6,7。然而，对于症状持续存在的10%-20%患者，目前尚无统一的管理共识，且支持或否定康复治疗、医学干预或影像学检查在脑震荡后症状患者中疗效或诊断价值的证据仍十分有限。多项共识声明指出，采用多学科团队协作的方式治疗脑震荡最为理想^6,8,9,10。2011年，克利夫兰诊所脑震荡诊疗路径（Cleveland Clinic Concussion Carepath）¹¹的开发工作启动，如图1所示。我们的主要目标是建立一种标准化、基于证据的脑震荡患者识别、评估与管理方法。该诊疗路径由多学科临床团队共同开发，依据现有文献证据和专家临床意见达成共识。参与的医生专业领域包括：运动医学、神经病学、神经外科、康复医学、神经放射学、急诊医学、初级保健、儿科学及家庭医学。诊疗团队还包括运动训练师（AT's）、物理治疗师（PT's）、言语治疗师、职业治疗师、护士以及神经心理学家。此外，计算机科学家和科研人员提供了技术指导与软件开发支持。该诊疗路径的算法、文档模板及结局指标在2011年至2012年期间历时15个月完成开发。为确保结局评估指标的适当性，C3应用程序的评估模块同时正在进行验证^{12,13,14,15,16}。

图 1 所示的基于循证医学的克利夫兰诊所脑震荡诊疗路径旨在识别处于典型恢复轨迹和延迟恢复轨迹的脑震荡患者，特别是针对后者，建立明确且客观的标准以转诊至专科服务。该路径确立并建议跨学科采集标准化的结局评估指标。为了促进临床对诊疗路径中标准化评估和记录要求的使用与依从性，克利夫兰诊所开发、测试并部署了脑震荡（C3）应用程序。本项目的目标是：1）描述脑震荡诊疗路径的开发与实施过程；2）展示以移动应用程序形式整合技术，以支持诊疗路径运行并指导临床决策；3）呈现C3应用程序在检测脑震荡后神经功能变化方面的初步响应性数据。我们假设，使用C3应用程序将改善多学科间的沟通，并辅助临床决策。

方案

以下方案遵循克利夫兰诊所人类研究伦理委员会的指导原则。

1. 使用 C3 应用程序

1. 在特定运动赛季开始前的基线阶段，向所有学生运动员施测 C3 应用程序。若发生脑震荡损伤，则进行后续评估。后续评估仅用于评估恢复情况，且应在个体报告症状不超过最低程度时进行，以避免因测试引发症状加重。施测 C3 应用程序时采用以下方案。
2. 在学生运动员完成六种各持续 20 秒的平衡姿势期间，利用数字平板电脑内置的惯性传感器评估其姿势摇摆情况，以采集测量线性和角加速度的生物力学数据。
3. 确保设备音量已调高。要求运动员脱掉鞋子。
4. 询问并记录以下信息：
   1. "如果你要踢球，你会用哪条腿？"。将个体的回答记录为其"优势脚"。
   2. “在过去六个月内，你是否曾有过踝关节或膝关节损伤且尚未完全恢复？” 记录损伤是否影响了优势侧或非优势侧的踝关节或膝关节。
   3. 记录运动员是否在优势侧或非优势侧的膝关节或踝关节佩戴任何类型的护具。
   4. 记录测试所进行的地面表面类型。
   5. 记录测试时所穿的鞋类（建议穿袜子）。
5. 使用定制腰带将数字平板电脑固定在个体的骶骨部位。
6. 告知运动员其平衡能力将接受测试。指导运动员在整个 20 秒测试期间保持指定姿势，双手置于髋部，闭上双眼。若运动员失去平衡，应尽快恢复至正确姿势。确认运动员已理解指令后，要求其双脚并拢站立（演示双下肢站立姿势，图 2a）。
   1. 当运动员处于正确姿势后，点击开始按钮，启动 5 秒倒计时，倒计时结束后即开始 20 秒测试。
   2. 在 20 秒测试期间，记录发生的错误次数。错误包括以下任一情况：双手离开髋部；睁眼；迈步、摇晃或跌倒；脚趾或脚跟抬起离地；腰部弯曲超过 30 度；偏离正确姿势超过 5 秒。
   3. 记录平衡测试期间发生的错误总数。
7. 第二次测试时，指导运动员用非优势脚单脚站立（图 2b）。重复步骤 1.4.1 至 1.4.3。
8. 第三次测试时，指导运动员以前后脚 heel-to-toe 方式呈前后站立姿势（ tandem stance），非优势脚位于后方（图 2c）。重复步骤 1.4.1 至 1.4.3。
9. 第四次测试时，指导运动员双脚并拢站立，姿势与第一次相同，但在泡沫垫上进行（图 2d）。重复步骤 1.4.1 至 1.4.3。
10. 第五次测试时，指导运动员以非优势脚单脚站立，姿势与第二次相同，但在泡沫垫上进行（图 2e）。重复步骤 2.4.1 至 2.4.3。
11. 第六次测试时，指导运动员以前后脚 heel-to-toe 方式呈前后站立姿势，姿势与第三次相同，但在泡沫垫上进行（图 2f）。重复步骤 2.4.1 至 2.4.3。

2. 静态与动态视觉功能评估

1. 静态视觉
   1. 利用皮带的长度测量5英尺距离，以准确定位数字平板和受试者，使其相距5英尺。
   2. 将数字平板保持在眼睛水平位置，指导受试者从左到右依次读出显示的5个字母（参见图3所示说明）。
   3. 记录受试者正确读出的字母数量。
   4. 如果受试者正确识别出3个或更多字母，则在呈现更小视标时，重复步骤2.1.2和2.1.3。
   5. 如果受试者正确识别出2个或更少字母，则进入步骤2.2。
2. 动态视觉
   1. 播放示例节拍器音调，并示范正确的头部运动：左右旋转，每个方向约20度颈椎旋转（想象水平钟面从10点到2点的运动范围）。要求受试者跟随节拍器节奏进行正确的头部旋转动作。
   2. 开始试验，确保受试者在视标呈现期间正确地进行头部旋转。指导受试者在持续左右摆动头部以配合节拍器节奏的同时，从左到右读出显示的5个字母。如果受试者停止头部运动以阅读字母，请点击重做试验。
   3. 记录受试者正确读出的字母数量。
   4. 如果受试者正确识别出3个或更多字母，则在呈现更小视标时，重复步骤2.2.2和2.2.3。
   5. 如果受试者正确识别出2个或更少字母，则进入下一个模块。

3. 使用简单反应时和选择反应时范式评估信息加工能力¹⁴

1. 简单反应时间（SRT）（图4a）
   1. 显示指导界面，并指示受试者将其优势手的食指放在触摸并按住按钮上。当刺激（灯光）由黄色变为绿色时，指示受试者松开按钮，并尽快触碰绿色灯光。
   2. 观察受试者完成练习试验，确保其理解指导说明，并能在规定时间内（100–500 ms）完成任务。
   3. 观察受试者完成25次有效试验，每次试验均无错误且在规定时间内完成（每 trial 100–500 ms）。
2. 选择反应时间（CRT）（图4b）
   1. 显示指导界面，并要求受试者将两只手的食指分别放在触摸并按住按钮上。
   2. 当黄色灯光短暂显示后，会同时出现绿色灯光（刺激）和青色灯光（作为干扰光）。要求受试者抬起与绿色灯光所在侧相对应的手指，并尽快点击绿色灯光。提醒受试者保持对应青色干扰光一侧的手指仍按在触摸并按住按钮上。
   3. 观察受试者完成练习试验，确保其理解指导说明，并能在规定时间内（100–750 ms）完成任务。
   4. 观察受试者完成25次有效试验，每次试验均无错误且在规定时间内完成（每 trial 100–750* ms）。
      注意：在后续评估中，SRT 和 CRT 的时间限制（分别为500 ms和750 ms）在受伤后将予以放宽。

4. 处理速度测试¹⁵

1. 开始测试，并指导受试者阅读样本测试屏幕上提供的说明。指示受试者使用屏幕顶部的符号键，在符号键下方完成测试。符号键的顶行包含符号，底行对应数字。测试中仅显示符号，受试者需根据符号键的对应关系，使用屏幕底部的键盘输入相应的数字。
2. 按下开始练习按钮，并观察受试者按照正确的测试流程完成练习试验。
3. 提醒受试者，正式测试不会像练习阶段那样提供关于回答“正确”或“错误”的反馈。
4. 告知受试者，当前一行符号完成后，将出现新的一行符号。指示受试者持续输入对应数字，直至系统提示停止，且该试验将持续2分钟。提醒受试者无法更正已输入的错误答案，应尽可能快速而准确地完成每一项作答。
5. 按下开始测试按钮以启动测试。观察受试者进行测试，确保其遵循正确的操作流程（图5）。

5. 执行功能与任务转换的评估

1. 连线测验A
   1. 指导受试者阅读屏幕上的说明，将测试描述为“连线测试”，要求使用提供的触控笔按数字1-25顺序连接对应的25个圆圈（图6a).
   2. 按压 开始练习 观察参与者完成练习试验，确保其在试验过程中始终保持数位板与触控笔的接触。
   3. 继续测试，请按 开始测试 按钮。观察受试者完成测试，确保其遵循正确的操作流程（图6b).
2. 连线测验B
   1. 指导受试者阅读屏幕上的说明，将测试描述为“连线测试”，要求使用提供的触控笔按顺序连接与数字和字母对应的25个圆圈。指导受试者从数字“1”开始，接着连接字母“A”，然后依次交替连接数字和字母，即“1”后接“A”，然后“2”后接“B”，再“3”后接“C” 等等当连接了与数字和字母相对应的25个点时，测试完成。
   2. 按压 开始练习 并观察参与者完成练习试验，确保其在整个试验过程中始终保持数位板与触控笔的接触（图6c).
   3. 点击继续测试 开始测试 按钮。观察受试者完成测试，确保其遵循正确的操作流程（图6d).

6. 临床决策指导中的 C3 应用程序解读

1. 如果学生运动员被诊断为脑震荡，则按照上述步骤1中所述程序，进行C3应用程序的随访评估²⁰。在实施动态视觉测试前，需确保颈椎无损伤。
2. 查看学生运动员在C3应用程序所有模块中的随访表现，如图7所示。
3. 通过分析雷达图中各轴（代表特定模块）相对于基线表现（由多边形外周表示）的情况，确定受伤后的表现。红色、黄色和蓝色多边形分别表示受伤后不同时间点的表现，反映出功能逐渐恢复至基线水平的过程。
4. 根据临床检查结果、C3应用程序各模块的表现、受伤后时间、运动员病史以及其他相关治疗决定因素，参照治疗路径算法（图1）转诊至专科服务。
5. 现场验证
   1. 对一组确诊为脑震荡的学生运动员进行C3应用程序数据的分析。在克利夫兰诊所机构审查委员会批准并豁免知情同意的情况下，获取了2014年7月至2016年10月期间完成的所有事件报告中的C3应用程序数据，以及2013年7月至2014年12月期间受伤学生运动员完成的C3基线评估和随访评估数据。纳入标准如下：1）具有基线C3评估数据；2）由克利夫兰诊所医生确认为脑震荡损伤；3）受伤后完成C3随访评估。
   2. 通过将受伤后的各项结果与基线表现进行比较，确定C3应用程序各模块的受伤后表现。
      1. 根据治疗路径定义的受伤后阶段分析数据：急性期（受伤后0-7天）、亚急性期（受伤后8-20天）、慢性期（>20天后）。
      2. 根据恢复时间对学生运动员进行分层：伤后3周内恢复，或伤后>3周恢复。

结果

为研究脑震荡后神经功能的变化，分析了181名在2013-2014年体育赛季期间受伤的学生运动员的基线与随访C3评估结果。这181名受伤运动员的详细人口统计学特征如下所示 表1数据被分为两组：受伤后三周内恢复者（N=92）和受伤后三周仍存在症状者（N=89）。比较首次伤后评估结果时，Welch's 两样本 t 检验显示，两组在 C3 应用模块中的简单反应时间（P<0.001）；选择反应时，（P<0.001）；连线测验B部分（P=0.01）；以及在用于量化姿势摇摆的六项BESS姿势中的两项（泡沫垫上双足站立，P=0.02；泡沫垫上单脚前后站立，P=0.04）。两组之间的BESS错误总数差异无统计学意义（P=0.26）。分析结果如图所示 表2这些结果表明，持续出现症状的运动员在评估信息处理、执行功能、任务转换和姿势稳定性的 C3 模块测试中表现显著更差。重要的是，运动员在基线时所有模块的表现均具有可比性。表 2)，且差异仅在随访中显现，表明这些模块能够有效检测脑震荡...

讨论

脑震荡护理路径的开发与实施，在我们医疗系统向基于价值的医疗服务转型过程中发挥了多种作用^1,2,3。该护理流程算法对于指导临床决策至关重要，并通过C3应用程序提供的标准化生物力学结局指标予以支持，该应用程序由多学科脑震荡团队所有成员使用。这些标准化的结局指标可用于监测患者的恢复模式，帮助识别存在长期恢复风险的个体，并推动对未能及时恢复的患者转诊至专科服务。因此，这一由技术赋能的护理路径旨在供多学科临床团队使用，以避免治疗停滞，并确保患者在合适的时间被转介至合适的医疗提供者。近期已开发出一些护理与康复路径，旨在向公众普及脑震荡护理知识²¹。尽管这两类护理路径在内容上有所重叠，但本文所述的护理路径专为医务人员使用而设计。

在临床路径算法中创建了一个临床工作流程，用于表示患者在三个主要阶段的管理：急性期（受伤后0-7天）、亚急性期（受伤后8-21天）和脑震荡...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
泡沫平衡垫	Airex, Sins, Switzerland		平衡测试中使用的高密度泡沫平衡垫
iPad 数字平板	Apple