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。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
方法文章
用于提高痉挛型卒中患者牵张反射测量重测信度和评分者间信度的等速机器人装置
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
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。
引言
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”（cat....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
1. 实验设置
- 患者招募
注意：所有操作均经首尔国立大学盆塘医院机构审查委员会审核并批准。这些受试者为该地区四家康复医院中诊断为中风的住院或门诊患者。- 使用以下纳入标准进行筛选：（1）因中风导致上肢偏瘫；（2）年龄超过20岁；（3）肘关节轻度痉挛，改良Ashworth量表（MAS）评分为1-2级；（4）除中风外，无其他影响偏瘫上肢功能的既往疾病；（5）血流动力学稳定；（6）无严重肘关节挛缩；（7）肩关节能外展90°，前臂可在无关节疼痛的情况下处于中立位；（8）认知、语言、视空间或注意力功能正常，能够遵循实验流程。
注意：这些标准旨在筛选出能够参与实验并控制影响结果因素的患者。 - 招募已获得本研究详细说明及预期临床问题解释的受试者。必须在纳入前获得其知情同意。
- 招募受试者的人口统计学和基线特征见表1。
- 使用以下纳入标准进行筛选：（1）因中风导致上肢偏瘫；（2）年龄超过20岁；（3）肘关节轻度痉挛，改良Ashworth量表（MAS）评分为1-2级；（4）除中风外，无其他影响偏瘫上肢功能的既往疾病；（5）血流动力学稳定；（6）无严重肘关节挛缩；（7）肩关节能外展90°，前臂可在无关节疼痛的情况下处于中立位；（8）认知、语言、视空间或注意力功能正常，能够遵循实验流程。
- 实验系统
注意：使用定制的机器人装置，以同时产生标准化运动并测量定量数据。该机器人系统由机器人部分、控制系统和测量单元组成。整体配置见图2。- 机器人部分
- 机器人部分采用一个自由度的平面机器人，包含电机和前臂操作装置，以及另外三个用于调节机器人高度并将设备安装....
- 机器人部分
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
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.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
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.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
所有作者均声明无利益冲突。
致谢
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。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 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 |
参考文献
- Sommerfeld, D. K., Gripenstedt, U., Welmer, A. K. Spasticity after stroke: An overview of prevalence, test instruments, and treatments. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 91 (9), 814-820 (2012).
- Sommerfeld, D. K., Eek, E. U. B., Svensson, A. K., Holmqvist, L. W., von Arbin, M. H.
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
标签
