脑卒中患者上肢康复训练评估系统

李澳东 胡壮裕 高基 何里 黄国豪

摘 要：针对传统康复评估系统功能单一、使用不便等问题，文中设计了一款脑卒中患者上肢康复训练评估系统。系统能够使用动作捕捉设备采集患者上肢运动数据，通过算法分析，参照FMA定量表进行对比，生成评估报告并向患者与医师反馈，具有良好的社会效益与广阔的市场前景。

关键词：脑卒中;康复训练

1 作品简介

脑卒中患者上肢康复训练评估系统是一个对脑卒中患者进行上肢康复训练效果及恢复效果进行评估的系统。使用动作捕捉设备采集患者上肢运动数据，通过算法分析，参照FMA定量表进行对比，生成评估报告并向患者与医师反饋。系统结构如图1所示。

本系统将患者的康复运动情况进行定级反馈与可视化输出，既可以帮助患者在康复运动时矫正患者的不规范动作，也可以在结束时对训练过程进行评估和建议，帮助患者实现康复效果的最大化，并同时向康复医师和患者发送相关训练数据及评估结果，使得康复训练的制定不仅仅依靠康复医师的主观视觉判断，也能让患者更了解自身情况，在平常生活中注意自己的行动进行慢治疗。本系统不同于搭载于康复机器人中的康复训练系统，本系统在兼顾监视训练过程的同时还能依据参数化的FMA评估量表、Brunnstrom六阶段理论等评估量表进行客观训练效果、程度等的评估。

2 工作原理

康复评估系统实现的技术流程如图2所示。系统采集肢体运动信息，并在得到肢体运动的位置、速度、加速度等数据后，采用相应算法进行分析处理，主要以位置及四元数为主要分析处理对象，对肢体运动重现，使肢体运动显现在屏幕上，同时使用速度及加速度对运动图进行辅助，建立运动误差模型，减小显示误差。采用标准值对比、健患侧对比、前后训练对比等方案，并结合brunstrom，FMA等国际常用的定量表进行康复方案的评估。

评估结束后进入业务流程，生成评估报告并分别发送给患者（患者家属）及医师。处于CBR阶段的患者还可以在每次结束后将训练信息在医院及社区同步，如图3所示。

3 创新点

本系统具有以下特色：

（1）采用可穿戴式动作捕捉设备，脱离康复器械的约束，通过动作捕捉设备可以使患者将训练过程中的一举一动记录下来并转化为人形可视线图，如图4所示。方便患者及医师直观清晰地了解当前患者训练的情况，使系统和医师能更好地为患者进行康复评估及制定之后的康复治疗方案。

（2）通过动作数据的计算得到运动角度等参数，为后续系统的康复评估进行参数准备。使用坐标转换的方式使各肢体间相互关联又相互独立，提高评估精准度。

（3）将国际上常用的FMA，Brunstrom等用于康复评估的半定量表经临床试验进行全定量表的标准制定，使评估标准更适合于康复系统，同时也为制定个性化康复方案提供保障。半定量表见表1列，全定量表见表2所列。

（4）采用三种康复评估对比方案：标准值对比，使用Brounstrom标准量表中的标准值，将患者的测试结果与标准中的参数进行对比，评价患者功能能力;健患侧对比，健侧为健康的一侧，患侧为患病的一侧，可将健侧视为标准值，患侧与健侧的差异可视为功能缺失程度;前后训练对比，对患者训练前后结果进行对比，从而评估患者康复进程及康复方案效果，为改进康复方法提供依据。

4 市场前景

本产品为康复训练评估系统，需要跟康复训练辅助器械配合使用，因此康复器械的市场便是产品所在的市场。

（1）政策利好。医疗器械产业是衡量一个国家科技进步和国民经济现代化发展水平的重要指标之一，因此，世界各国普遍重视医疗器械产业发展。近些年，中国也相继出台规划、指导措施等一系列扶持政策，促进医疗器械产业健康发展。《“十三五”国家科技创新规划》特别强调“十三五”时期将重点发展数字诊疗装备、体外诊断产品、健康促进关键技术、健康服务技术、养老助残技术等。《“健康中国2030”规划纲要》提出，未来15年，将深化医疗器械流通体制改革、强化医疗器械安全监管、加强高端医疗器械创新能力建设、推进医疗器械国产化。随着政府对康复器械的大力支持，康复训练评估系统也会享受政府推动康复器械发展的红利。

（2）市场需求持续增长。医疗器械行业的下游是医疗卫生机构，医疗器械设备的需求受医疗卫生机构投资的直接拉动，从长远看则由我国居民对医疗服务的需求决定。从医疗卫生机构投资方面看，受政策的推动，民营医院和基层医疗机构数量在未来几年内仍将快速增长，卫生部对各级各类医院科室的设备配置规定将拉动相关医疗设备的需求，进口替代和升级换代也为高端医疗器械产品留下广阔的发展空间。从我国居民医疗服务需求方面看，人均可支配收入、医疗保险的覆盖率和报销比例稳步提高，大大增强了就医人群的支付能力。我国人口结构已逐步进入老龄化，社会老龄化和居民保健意识的增强都使得医疗支出不断提升，因此文中设计的康复训练评估系统具有广阔的市场前景。