使用三维传感器对上肢功能进行客观且适合儿童的评估

本儿童友好型游戏测试的总体目标是基于一种市售的数字化三维传感器，对临床试验中的上肢功能进行客观评估。该方法可提供关键信息，例如多种神经肌肉疾病患者的肌肉功能变化情况。该技术的主要优势在于评估结果具有客观性、定量性且分辨率高。

我们的方法在测量脊髓性肌萎缩症疾病进展方面的意义在于，儿童通常在标准临床评估中表现不佳。尽管我们设计的测试能够提供关于上肢运动的见解，但相同的技术也可应用于其他运动症状，如全身步态和平衡分析。当我们最初在探讨将游戏化应用于药物疗效评估领域的可能性时，便提出了这一方法的想法。

该方法的演示范围更广，因为它能够深入揭示游戏的动态过程，并且是一种快速理解实验设置的有效方式。本次操作演示由巴塞尔大学医院的医学博士Ulrike Bonati以及一名参与了本研究的健康志愿者共同完成，该研究即在该医院进行。首先，在测试用计算机上安装3-D传感器驱动程序和Wardrobe游戏应用程序。

然后将计算机放置在高度为0.5至1米的桌面上。将3-D设备放在桌面上，与计算机中心对齐，并根据需要调整3-D传感器的角度，以正确捕捉受试者。接下来，使用相应的电缆将3-D传感器适配器连接到计算机、3-D传感器以及电源。

最后，在距离桌子约两米处放置一把可调节高度的椅子。测试开始前，启动计算机，调节音量，并确保已连接互联网，以便实现自动数据传输。接着，指导受试者坐在椅子上，然后在计算机上启动应用程序。

然后在第一页输入唯一的受试者编号。单击开始按钮，进入衣橱游戏页面。屏幕上显示的骨架人形代表受试者的身体，位于一个大型虚拟衣橱前方。

指导受试者挥动手臂并执行其他动作，直到3D传感器捕捉到受试者。3D传感器利用红外线检测人体，因此如果房间内有直射或强烈的阳光，骨骼图像可能会发生扭曲，甚至无法显示。阅读屏幕上显示的说明，并调整受试者的位置，直到说明文字以绿色字体显示。

单击训练按钮以开始训练会话，但不记录数据。让受试者遵循屏幕上给出的指示，并按照衣橱游戏的要求进行手臂运动。首先，受试者将被要求伸展其一只手臂，以触及并抓握一个闪烁的虚拟物体。

接下来，将指导受试者弯曲同一手臂并触碰其身体上的指定位置，以放置虚拟物体。当受试者因肌肉功能不足而无法触及或放置物体时，程序将在12秒后自动跳过该物体。或者，操作人员可按下按钮以跳过该物体。

单击开始按钮，开始记录受试者再次执行手臂动作的过程。如果受试者未能完成整套手臂动作，四分钟后游戏将自动结束。游戏完成后，将显示一个蜘蛛图，标明受试者的关节活动范围。

最后，单击结束按钮以退出游戏。当受试者参与衣橱游戏（上肢功能评估的一部分）并进行手臂运动时，系统绘制了九个上半身点的运动轨迹。在本图中，脊髓性肌萎缩症患者与健康对照者的九个身体点的空间位置随时间变化情况被进行对比展示。

相比之下，对照受试者的头部、颈部和躯干运动幅度较患者更小。通过该方法获取的原始三维数据中提取的信息可用于比较单个患者在多轮测试中的运动情况。图中显示的是两轮测试中肘关节伸展和屈曲阶段的手部轨迹分段图。

在两轮测试中，运动轨迹保持一致，且双手对三个较低物体均表现出明显的过度伸展。同时还测量了单个患者左右手之间的差异。如图所示，单个患者的右手与左手在运动速度上无显著差异。

从原始三维数据中提取的信息还揭示了不同受试者之间的个体差异。在患者二和患者三之间，躯干代偿运动表现出明显的个体内差异。患者一与患者三之间的手部运动中位速度也检测到显著差异。

观看本视频后，您应能充分理解如何设置并实施该衣橱游戏，以获得上肢功能的客观信息。一旦掌握，若操作得当，该测试可在五分钟内完成。作为该实验的后续，还可进行其他测试，以回答更多问题，例如关于肌肉耐力的研究。

在实施该操作过程中，重要的是要牢记测试设计与患者能力之间的恰当匹配是成功的关键。该技术问世后，为临床生物标志物领域的研究人员探索其他数字设备以测量治疗获益和疾病进展铺平了道路。