通过使用带有肌电图(EMG)测量功能的机器人等速装置,本方案表明,等速运动本身可提高对轻度肘屈肌痉挛的卒中患者在“卡住角度”测量中的评定者间可靠性。
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通过使用带有肌电图(EMG)测量功能的机器人等速装置,本方案表明,等速运动本身可提高对轻度肘屈肌痉挛的卒中患者在“卡住角度”测量中的评定者间可靠性。
测量痉挛程度对于制定治疗方案和评估治疗效果至关重要。然而,目前临床环境中使用的工具在评估者间信度方面已被证明存在局限性。导致这种较差的评估者间信度的因素之一,是在测量“卡住角”(AoC)时被动运动操作的变异性。因此,已有研究提出使用等速装置来标准化人工关节运动;但等速运动在AoC测量中的优势尚未以标准化的方式进行过验证。本方案旨在探讨等速运动本身是否能够提高AoC测量的评估者间信度。为此,开发了一种结合表面肌电图(EMG)的机器人式等速装置,并采用标准化方法比较了人工运动与等速运动两种条件下的卡住角及卡住感的主观感受。结果显示,在17名患有轻度肘屈肌痉挛的脑卒中患者中,根据EMG标准,等速运动使AoC测量的评估者间信度的组内相关系数(ICC)提高至0.890 [95%置信区间(CI):0.685–0.961],而根据力矩标准则提高至0.931(95% CI:0.791–0.978),相比之下,人工运动条件下的ICC为0.788(95% CI:0.493–0.920)。综上所述,等速运动本身可改善轻度痉挛脑卒中患者的AoC测量评估者间信度。鉴于该系统可能提供更高标准化的卡住角测量与卡住感评估,其在临床环境中评估痉挛程度方面可能是一种理想选择。
卒中后痉挛很常见,已被证实可引发疼痛和挛缩等并发症,导致生活质量下降1,2,3。准确测量痉挛程度对于合理制定治疗方案和评估治疗效果至关重要。临床常用评估工具包括改良Ashworth量表(Modified Ashworth scale, MAS)4,该量表为一种用于评估被动运动阻力的等级测量系统;以及改良Tardieu量表(modified Tardieu scale, MTS),该量表通过测量“捕捉角”(angle of catch, AoC)来反映痉挛的 velocity-dependent 特征5。然而,这些测量工具已被证明其评定者间信度有限6,7,为保持足够的可靠性,通常需要由同一名评定者完成所有评估8。
已有研究表明,在进行 MTS 测量时,有三个因素会导致 AoC 测量结果的变异性,包括:(1)使用关节角度计进行角度测量时产生的误差;(2)不同评估者手动操作关节运动模式时的差异;以及(3)不同评估者在感知“阻力突增”(catch)时的差异9。本方案介绍了一种新型的等速机器人装置,该装置配备扭矩传感器。该装置应用于伴有轻度肘屈肌痉挛的卒中患者,并结合表面肌电图(EMG)测量进行评估10。研究假设,通过标准化肘关节运动,可提高由肘屈肌牵张反射诱发的 AoC 测量结果在不同评估者之间的一致性。为验证这一假设,利用所开发的机器人装置和 EMG,分别在等速被动伸肘与手动快速伸肘条件下,计算并比较了通过表面 EMG 测得的 AoC 的可靠性。图 1 展示了整个实验流程的概览。具体而言,MTS 测量阶段由两名评估者完成,实验顺序(手动 vs. 等速运动)和评估者顺序均随机确定,每位受试者完成实验约需 50 分钟(图 1)。
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1. 实验设置
2. 实验装置
注意:本实验应由两名评估者参与。在本研究中,第一位评估者是一名具有6年以上康复经验的物理医学与康复科医师,第二位评估者是一名具有3年以上脑卒中康复经验的作业治疗师。
3. MTS 测定
注意:每个步骤所需时间如图1所示。一名受试者完成全部实验所需的总时间约为50分钟(包括实验准备步骤),但大部分时间应处于休息状态,以保持疲劳程度的一致性。

4. 定量分析 AoC
注意:激活程度(AoC)的确定基于两个数据:肌电图(EMG)和力矩。由于肌电图数据具有噪声特性以及个体特征存在差异,AoC 需通过人工分析确定。AoC 的选择由第三位评估者完成,该评估者对其他评估者的顺序保持盲态。
5. 数据分析

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根据组内相关系数(ICC)值,可靠性分为四个等级:极优(>0.90)、优(0.75 < ICC ≤ 0.90)、中等至良好(0.40 < ICC ≤ 0.75)和差(<0.40)。计算测量的标准误(SEM)以确定方差中的误差成分。根据重测数据的SEM计算最小可检测差异(SDD)。
标准化评估运动指数(NAMI):在等速运动过程中,NAMI 评分始终为 1,表明等速装置始终产生均匀恒定的输入速度。然而,在手动运动过程中,两位评估者对 NAMI 的重测信度均较差,评估者 1 的组内相关系数(ICC [95% 可信区间])为 -0.035 [-0.495–0.441],评估者 2 为 0.438 [-0.038–0.752]。此外,在手动运动过程中,两位评估者之间的评分者间信度也较差(ICC [95% 可信区间] = 0.148 [-0.344–0.576])。相反,两位人类评估者所得的平均 NAMI 值几乎相等(分别为 0.68 和 0.67)。两位人类评估者的运动一致性误差大于等速装置,显示出两者之间存在较大差异。这些结果表明,由人类评估者执行的评估运动缺乏等速特性,且运动的一致性因...
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本研究旨在使用机器人等速装置对肌肉张力评分(MTS)测量进行标准化,并探讨评估动作的一致性如何影响肌肉张力评分测量结果。
NAMI值被提出用于表示评估过程中运动变异性的程度。与无变异性的等速运动方法不同,手动方法在测试之间和评估者之间均显示出变异性,导致信度较差,这与以往研究的结果一致7,8。关于AoC测量的信度结果表明,与手动运动相比,等速运动本身可提高评估者间信度。尽管此前有研究担忧等速运动诱发牵张反射的程度较低11,12,但本研究中患有轻度肘屈肌痉挛(MAS 1、1+、2)的受试者在等速运动过程中通过表面肌电图(EMG)检测到持续存在的牵张反射。这表明,即使在轻度肘部痉挛患者中,也可使用等速装置可靠地测量AoC。本研究还根据力矩标准计算了AoC。有趣的是,采用EMG和力矩标准测量的AoC之间具有高度相关性,而单独使用力矩标准时表现出更高的评估者...
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所有作者均声明无利益冲突。
本研究由首尔国立大学盆塘医院研究基金(14-2014-035)以及韩国政府资助的韩国国家研究基金会(NRF)拨款(A100249)支持。 我们感谢 Seo Hyun Park 和 Hae-in Kim 在视频拍摄准备与实施过程中提供的帮助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3D 打印机 | Lokit | 3Dison+ | FDA 类型 3D 打印机 |
| 滚珠丝杠轴 | Misumi | LBF15 | |
| 桥式模拟输入模块 | 国家仪器公司 | NI 9237 | |
| CAN 通信模块 | 国家仪器公司 | NI 9853 | |
| 脚轮 | Misumi | AC-50F | |
| 肌电图(EMG)设备 | Laxtha | WEMG-8 | |
| EMG 电极 | Bioprotech | 1.8x1.2 mm Ag–AgCl | |
| 编码器 | Maxon | HEDL 9140 | 500 CPT |
| 齿轮箱 | Maxon | GP 81 | 51:1 传动比 |
| 升降台 | Misumi | 99-1620-20 | |
| 直线滑轨 | Misumi | KSRLC16 | |
| 电机 | Maxon | EC-60 | 无刷 EC 电机 |
| 电机驱动器 | Elmo | DC Whistle | |
| PLA | Lokit | 3D 打印机材料 | |
| 实时处理器 | 国家仪器公司 | sbRIO-9632 | |
| 扭矩传感器 | Transducer Techniques | TRS-1K |
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