体感交互技术Kinect在脑卒中后下肢功能康复的应用

朱 祥 王尚书 任丹丹 郝阿月 卢 琪 梁明明 陈长香

(华北理工大学护理与康复学院 河北唐山 063000)

脑卒中是指突然起病的脑血液循环障碍导致的以局部神经功能缺失为特征的一组疾病[1]。目前脑卒中的发病率出现明显上升的趋势，致残率、病死率和复发率均高，给医疗服务带来了巨大的影响[2]。目前，临床对脑卒中肢体障碍主要采用各种康复治疗技术，但是单纯的康复训练枯燥乏味，往往不能达到预期的康复疗效。体感交互技术Kinect是微软公司于2010年推出的运动传感输入设备，可追踪使用者的身体运动，以实际动作操纵游戏画面中的人物，能够运动健身，有益于身心健康;更易使人投入其中，可玩性强[3]。目前该技术已用于改善患者的运动功能[4]。但国内外暂无对使用此技术进行运动功能康复训练的系统研究报道。本研究首次采用体感交互技术Kinect对脑卒中肢体运动障碍患者进行干预，探讨其康复疗效，以寻求更好、更有效的康复技术，提高脑卒中患者的生活质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2011年11月～2012年11月唐山市工人医院康复医院住院脑卒中患者40例，其中男30例，女10例;年龄40～60岁。脑梗死28例，脑出血12例;右侧偏瘫14例，左侧偏瘫6例，单纯基底节病变16例，其他病变4例。严格按照随机分组的原则将入组患者分为传统康复组(对照组)20例和传统康复+体感交互技术Kinect康复训练组(干预组)20例。两组的年龄、性别、学历、职业性质、病程、疾病性质、发病侧别、病变部位和运动功能障碍程度等差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。

入选标准:入组患者均符合1995年全国第四届脑血管病学术会议制定的脑卒中诊断标准[5]，所有病例均经CT或MRI检查，临床确诊为脑梗死或脑出血，并且满足以下条件:①患者卒中前日常生活自理;②影像学检查未见中度以上的脑萎缩或脑白质疏松，无视野缺损与视空间忽视;③下肢Brunnstrom评分达Ⅲ级或以上，站位平衡Ⅱ级即自身动态维持平衡10s以上且能独立站立10min以上;④年龄≥40岁;⑤无意识障碍，患者可理解并配合研究者的指导;⑥患者对研究知情同意，并签署知情同意书，合作性强。

排除标准:①视、听力严重减退;②药物滥用、酒精依赖;③有既往精神疾病史;④严重心、肺、肾等功能不全;⑤严重的关节病变;⑥严重的言语障碍。

1.2 评定方法 采用FMA法进行评分。FMA评价量表具有良好的评价者内信度(r=0.98－0.99)和评价者间信度(r=0.89 －0.95)[6]，主要采用其下肢功能评分部分。FMA包含了下肢仰卧位反射活动检测、屈肌协同运动、伸肌协同运动、反射亢进检测、坐位伴有协同运动活动、站位脱离协同运动活动以及协调能力和速度检测等7个大项目，17个子项目。每个子项目根据评分要求和参照标准可以打出标准得分:2分为完全达到要求，1分为部分达到要求，0分为完全不能达到要求。满分为34分，评分越低功能越差[7]。干预前、后分别由研究者本人对两组患者进行FMA下肢功能量表评定。

1.3 干预方法 对照组患者实施常规PT、OT、针灸、理疗、经皮神经电刺激、经皮抗痉挛及神经网络可塑性治疗。以上治疗时间为每次30min，每周3次，持续4周。干预组在对照组的康复项目基础上，实施体感交互技术Kinect辅助训练。本次研究主要采用滑雪这个游戏模式。训练时间为每次30min，每周3次，整个疗程持续4周。

进入体感游戏系统界面后，显示设备上会显示提示和选项，操作简单易学，根据患者文化程度和理解能力可以自行进入或经由研究者指导进行。进入游戏后，还可以根据患者对此种运动的认识和理解，通过游戏内游戏动作演示或研究者进行实际示范对患者进行使用教学。

滑雪的动作要点:①患者两脚分开与肩同宽，可保持重心转移时的身体平衡;②两侧膝关节弯曲度可控制在赛道上的速度，弯曲程度越大重心越低则速度越快，相反站立时速度将会变慢;③重心的左右转移可改变虚拟人物的滑行前进方向，可顺利通过赛道上两个同一颜色的旗门;④两侧膝关节由屈曲位快速转为伸展位时，可使虚拟人物在跳台处做到完美跳跃，缩短完成时间。

进行滑雪的等级分类:游戏可选难度有新秀选手难度、职业选手难度和冠军选手难度，由于识别系统目前的运作机制和游戏追踪机制，最多仅能够支持2例患者同时进行训练。运动处方:患者在入组时会由研究者本人对其进行一次FMA下肢功能评价，同时提供一次试玩机会，了解滑雪动作要点，也为研究者制定具体的运动处方提供参考。运动处方1:最简单的训练:运动强度不高，适用于下肢Brunstromm分级III级的患者。整个训练以新秀选手难度为主，内容为4周，全部进行新秀选手难度的游戏，但可以根据患者恢复情况对赛道难度进行调整。运动处方2:中等难度的训练:运动强度不高，适用于下肢Brunstromm分级IV级的患者，训练内容为第1、2周进行新秀选手难度，第3、4周进行职业选手难度。运动处方3:比较困难的训练，运动强度较高，适用于下肢Brunstromm分级V级的患者，训练内容为直接进行职业选手难度的游戏，如果患者表现出不适应节奏或难度则改为第1周进行新秀选手难度，之后升级为职业选手难度。参考患者入组时的FMA下肢功能评分以及试玩时的表现，研究人员为每1例患者制定与其当前运动功能相适应的运动处方，并在可能的限度内对患者的运动处方进行优化调整，使之效果达到最佳化。

1.4 统计学处理 采用SPSS13.0软件包进行统计学分析。计量资料采用表示;组间比较采用随机设计的独立样本t检验;同一组治疗前后的比较采用配对t检验。

2 结果

康复治疗前两组各项评分差异无统计学意义(P＞0.05)。经4周治疗后，两组患者的FMA评分均有不同程度的提高。干预组屈肌系统运动、伸肌协同运动和坐位伴有协同运动的活动以及总成绩4项评分均比对照组提高更为明显，差异具有统计学意义(P＜0.01或 P＜0.05)，见表1。

表1 两组患者干预前后FMA下肢评分情况较(±s，n=20)

表1 两组患者干预前后FMA下肢评分情况较(±s，n=20)

注:干预组与对照组相比，△P＜0.01，△△P＜0.05

项目 干预组0周 4周对照组0周 4周反射检查 4.00 ±0.000 4.00 ±0.000 4.00 ±0.000 4.00 ±0.000屈肌协同运动 4.05±0.826 5.65±0.489△ 4.00±0.858 5.20±0.696伸肌协同运动 5.65±1.137 7.25±0.639△ 5.60±1.046 6.45±0.826坐位伴有协同运动 1.70±0.657 3.20±0.696△ 1.65±0.671 2.55±0.605坐位脱离协同运动 0.85 ±0.671 1.35 ±0.489 0.80 ±0.616 1.25 ±0.639卧位反射亢进检查 1.20 ±0.410 1.50 ±0.513 1.15 ±0.366 1.45 ±0.510协调能力和速度 2.55 ±0.605 3.05 ±0.686 2.50 ±0.607 2.90 ±0.641下肢 FMA 总分 20.00 ±2.200 26.10 ±1.804△△19.70 ±2.003 23.80 ±1.281

3 讨论

脑卒中患者常伴有严重的肢体功能障碍，下肢功能障碍大大限制了患者的生活范围及生存质量，如何康复成为医务人员的研究课题[8]。肢体功能康复目前大多是由康复治疗师手把手、一对一的进行训练，不仅效果不能保证，而且患者容易产生厌烦心理，康复效率较低。体感交互技术Kinect作为一种通过肢体动作变化来操作和感受的新型电子游戏，首次配合常规的康复训练，观察疗效。研究采用因人而异的策略，对于病情严重程度不同的患者给予相应的“运动处方”，并且在训练过程中注意把握训练的难易度。当患者出现不适应的情况，及时调整，以达到人机协调互动。结果显示，两组患者的FMA评分在训练后均比训练前有所提高，而干预组评分提高的程度，特别是在屈肌系统运动、伸肌协同运动、坐位伴有协同运动的活动以及总成绩4个方面，要明显高于对照组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。这与 Holden等[9]运用虚拟现实对脑卒中后的患者进行运动康复训练的临床研究基本一致，提示“虚拟老师”指导训练的患者，康复速度有极大提高。在常规康复训练中增加体感游戏对于脑卒中患者下肢功能恢复有促进作用。结果也显示，在对坐位脱离协同运动的活动、卧位反射亢进检查、协调能力和速度3个方面的前后评分比较时，两组差异无统计学意义(P﹥0.05)。可能的因素:①训练时间较短，加之长期卧床，患者在运动过程中，对于肢体部分肌肉的控制能力可以较快提升，而在全身肌肉的协调能力方面则相对薄弱;②由于体感游戏依托的为虚拟系统，患者在“滑雪运动”中实际上并没有前进或者后退，因此其肌肉的活动速度得不到很好的发挥和锻炼。上述两点亦提示，此系统上存在一定缺点，需进一步探讨其深层次的机制。体感交互技术Kinect优越性:①趣味性强，使患者好奇心大增，诱导他们急于体验这种新鲜的训练技术，极大地激发了患者的积极性和主动性;②“沉浸感”强，能使患者完全融入到系统所设置的虚拟环境中去，全心投入到运动和操作当中，并且不用担心危险的发生，从而消除了患者的畏惧感;③人机协调互动，设计者可以根据患者的具体情况设置相适应的操作难易度，既不会因为太难而使患者产生沮丧消极心理，又不会因为太容易从而导致无效训练。人性化、个体化的体验服务能充分激活和发挥患者的主观能动性，引导他们由被动转为主动，逐渐恢复正常的自我控制能力。时代在进步，技术在改进，通过不断的尝试和探索，作为一种新方法，新手段，体感交互技术将会在脑卒中患者肢体障碍的康复治疗领域发挥重要的作用，为广大康复护理工作者开辟一片广阔的新天地。

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[3]车力军，孙 峰.3G时代体感游戏的发展思考[J].电信技术，2011，45211:55 －58

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