一种上肢运动功能评价方法的初步研究

中国康复医学杂志,2007年,第22卷,第11期 ChineseJournalofRehabilitationMedicine,Nov.2007,Vol.22,No.11 ·康复医学工程· 一种上肢运动功能评价的初步研究 杜俊敏 1 史海文 1 袁修干 1 摘要 目的:通过研究健康人上肢点取前方不同目标点的定位运动规律,探讨评价上肢运动障碍者运动功能的新方 法,尝试为肢体运动障碍者的康复训练和提供对照和比较。方法:选择 21名健康男性自愿者,并进行了人 体上肢定位实验,得到了拾取时间数据,通过数据,探讨人体上肢拾取不同位置目标点的运动时间特性,以此为 参考可以对肢体运动障碍者的上肢定位运动功能进行评价。结果:实验数据分析表明,在人体上肢定位运动中,点取 前方不同位置目标点时食指尖运动持续时间存在较大差异,并且具有很强的规律性。结论:以健康人的上肢定位运 动规律为比照,用食指尖运动持续时间来评价肢体运动障碍者的上肢定位运动功能,是一种简单、可行的方法。 关键词 人体上肢;定位运动;运动功能;运动功能障碍;评价方法 中图分类号:R493 文献标识码:A 文章编号:1001-1242(2007)-11-1011-03 An evaluation method on movementfunction ofhuman upperlimb/DU Junmin,SHIHaiwen,YUAN Xiugan//ChineseJournalofRehabilitationMedicine,2007,22(11):1011—1013 Abstract Objective:Tostudythepointingmovementcharacteristicsofhealthyhuman′supperlimbwhenpointing thedifferenttargetsonthefrontboard,andtodiscussthenewmethodofevaluatingupperlimbmovementfunction formovementdisorderpatientstoprovidethereferencesforrehabilitationtraininganddetectionofmovement disorderpatients.Method:Twenty-onemalehealthyvolunteerswerechosen.Thepointingexperimentofhuman upperlimbwasdesignedandcarriedout.Bythestatisticanalysisofexperimentaldata,thecharacteristicsof pointingmovementtimefordifferenttargetswerediscussedtouseasthereferencesformovementfunction evaluationonmovementdisorderpatients.Result:Theexperimentaldataindicatedtheforefinger-tip′smotion durationswereobviousdifferent,andshowedpossessingverystrongregularity.Conclusion:Contrastwiththeupper limbpointingcharacteristicsofhealthyhuman,theforefinger-tip′smotiondurationcanbeusedasmovement functionindexonevaluatingthemovementfunctionofmovementdisorderpatients.Thenewmethodiseasyand simpletoimplement. Author′saddress InstituteofMan-Machine-EnvironmentEngineering,BeihangUniversity,Beijing,100083 Keywords humanupperlimb;pointingmovement;movementfunction;movementdisorder;evaluationmethod 脑卒中、帕金森、脑外伤等疾病是导致患者肢体 运动功能障碍并致残的主要原因,它导致患者的生 存质量下降,甚至丧失生活自理能力。在临床上,常 采用药物治疗和运动训练为主的综合康复治疗,以 恢复患者的肢体运动功能[1]。 在评定患者的康复治疗效果时,上肢运动功能 的临床评价通常是一个重要的检测项目。除了使用 常用的临床评价方法外[2],国外已将拾取运动的研究 应用到了肢体运动障碍患者的康复治疗中[3—4],目前 国内还未见到这方面研究工作的报道。 本文探讨了将人体上肢拾取运动的研究应用到 肢体运动障碍患者康复治疗上的新方法。指导思想 是通过研究健康人的上肢拾取运动规律,为肢体运 动障碍者的病态运动提供参照,提出健康人和肢体 运动障碍患者上肢运动功能的一种对比评价方法。 具体做法是:充分考虑健康人在进行上肢运动时的 肌肉、关节活动度、视觉、立体觉、位置觉和大脑的活 动协调能力,设计一个健康人从不同的起始点点取 不同位置目标点的上肢定位点取实验,得到健康人 上肢定位运动的时间规律,以食指尖的运动时间作 为考查指标,进行健康人和肢体运动障碍患者的上 肢运动功能的对比评价,以指导患者的康复治疗。 1 实验方法 1.1 对象与方法 1.1.1 研究对象:21名男性健康青年,年龄21—29 岁,身高1.69—1.75m,体重56—75kg,均为右利手。 1.1.2 研究方法:用三维运动跟踪系统全程记录定 位运动过程,获得实验数据。采用六镜头的 Vicon460运动跟踪系统,采样频率120Hz。实验任务 如图1所示。目标板固定在桌子上,与垂直面有17° 1 北京航空航天大学人-机-环境工程研究所,北京,100083 作者简介:杜俊敏,女,博士研究生 收稿日期:2007-01-30 1011 中国康复医学杂志,2007年,第22卷,第11期 ChineseJournalofRehabilitationMedicine,Nov.2007,Vol.22,No.11 图1实验任务 目标板 眼睛高 17° 倾角。实验时,被试坐在可调节高度的凳子上,目标 板放置在被试前面,目标板垂直中心线与被试身体 矢状面对齐。 目标点均匀分布在圆周上,如图2所示。目标点 为直径 0.013m的蓝色实心圆,目标点所在圆(简称 目标圆)直径为0.4m。每次实验开始时,食指均以目 标圆圆心点为起始点,在保证点取准确的前提下,尽 快点取到目标点上。 目标圆在目标板上的布置情况见图3。图中网 格行列间距均为0.1m。共9个目标圆,排布成三行 三列,图中的O1—O9标出的是目标圆的圆心位置, 圆心之间行距为0.1m,列距为0.2m。 在实际实验时,为了减少视觉干扰,图3的9个 目标圆实际上是分成6幅图进行的,每幅图只布置 一到两个互不干扰的目标圆。 在实验过程中,要求被试保持肩膀稳定,若出现 肩膀移动或点取错误的情况,则此次实验作废,重新 进行。 1.2 评价指标 在上肢点取目标点的定位实验过程中,考察以 下6个参量:①食指尖的运动持续时间;②食指尖最 大运动速度;③食指尖运动轨迹线长度;④肩关节最 大功率;⑤肘关节最大功率;⑥腕关节最大功率。通 过对6个参量的比较分析,食指尖的运动持续时间t 最能反映人的上肢运动功能的状况,并且易于记录 和控制。因此在下面的实验结果分析中,将只对食指 尖的运动持续时间t进行讨论。 1.3 统计学分析 用SPSS11.0软件对各参量数据进行单因素方 差分析(P<0.05,α=0.05),得到同一个目标圆上八个 点的定位运动差异显著;位于同行目标圆上的同序 号目标点的差异大,位于同列目标圆上的同序号目 标点的差异小。 2 结果 2.1 第一列目标圆的t值分析 见图4,第一列上三个圆的时间曲线重合程度 很高,由显著检验结果也得知,第一列目标圆中只有 第1、6点差异有显著性,其他点都没有显著差异,说 明目标圆在列方向上的变化对t的影响较小。从图4 可以看出,第 2、5点的 t值较小,第 4、7、8点的 t值 较大。 2.2 第二列目标圆的t值分析 第二列目标圆的t值曲线与第一列相似,三个 圆的时间曲线重合程度很高,由显著检验结果得知, 第二列目标圆中只有第6点差异有显著性,其他点 都没有显著差异,说明目标圆在列方向的变化对 t 影响较小,这与第一列的结果一致。在第二列上,第 2、6点的t值较小,第4点的t值较大。 2.3 第三列目标圆的t值分析 第三列目标圆的t值曲线与第一列相似,三个 圆的时间曲线基本上完全重合,由显著检验结果得 知,第三列目标圆上的同位置对应点差异都没有显 著性,这进一步印证了前面两列的情况,即目标圆在 列方向的变化对t影响较小。第三列目标圆的第2、 3、6、7点的t值较小,第5点的t值较大。 2.4 第一行目标圆的t值分析 图4 第一列目标圆的t值曲线图 01 0704 87654321 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 时 间 ( s ) 目标点 图5 第一行目标圆的t值曲线图 01 0302 87654321 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 时 间 ( s ) 目标点 图2 目标点在单个目标圆圆 周上的分布 6 5 4 3 2 1 8 7 O 图3 目标圆在目标板上的布置情况 O1 O9O8O7 O6O5O4 O3O2 1012 中国康复医学杂志,2007年,第22卷,第11期 ChineseJournalofRehabilitationMedicine,Nov.2007,Vol.22,No.11 见图5,第一行三个目标圆的时间曲线不太重 合,右圆相对于左圆和中圆,有一个点的偏移(如左 圆和中圆,t值最大的点是第 4点,而右圆是第 5 点)。 2.5 第二行目标圆的t值分析 第二行目标圆的t值曲线与第一行相似,不太 重合且有偏移。t值大小情况也与第一行的比较相 似,这里不再赘述。 2.6 第三行目标圆的t值分析 第三行目标圆的t值曲线情况与第一、二行相 似,也是不太重合且有偏移,t值大小情况与第一、二 行相似。 从上面的分析可以得到以下结果:①健康右利 手者对位于同一目标圆圆周上的8个目标点做点取 定位运动时,目标点相对于起始点的位置方向对食 指尖的运动持续时间影响比较大。②9个目标圆进 行比较,目标圆的位置变化对食指尖的运动持续时 间有较大的影响。③9个目标圆按行、按列比较,目 标圆在行方向上的位置变化对食指尖的运动持续时 间的影响较大,在列方向上的变化影响较小。④同列 3个目标圆的食指尖运动持续时间值重合程度远远 高于行的,并且具有很强的规律。第一列目标圆的t 值最小点为第2,5点,最大点为第4,7,8点;第二列 目标圆的t值最小点为第2,6,最大点为第4点;第 三列目标圆的t值最小点为第2,3,6,7点,最大点 为第5点。 3 人体上肢运动功能评价新方法的提出 康复医学同其他治疗医学的一个很大区别就是 把功能障碍的评定作为重点。人体运动功能康复评 价大多数是基于病理的诊断和某种特定运动功能障 碍的评定,从康复医学的评价观点上看,全面进行某 种特定运动功能障碍的评定最能真实反映患者躯体 或肢体的康复状况。 本文在健康人上肢点取运动实验研究结果的基 础上,尝试提出一种简单、易行,并且能比较全面评 价脑卒中、帕金森综合征或脑外伤等疾病患者上肢 运动功能康复情况的新方法。即通过记录点取前方 区域目标点时食指尖的运动持续时间来评价肢体运 动障碍患者上肢功能的康复状况。患者在进行康复 检测时,只要进行简单的上肢点取运动,记录点取同 等距离不同目标点时食指尖的运动持续时间,再比 照健康人的运动规律,即可对患者的康复状况做出 判定。另外,由于人体上肢在进行不同的点取动作 时,大脑神经系统控制不同的肌肉群,因此根据患者 做点取实验时上肢的运动状态,还可以判断大脑神 经某些子系统的损伤情况或康复情况。 与目前的一些人手运动检测方法相比较[5—6],新 方法所需要的测量设备比较简单,只需普通的触发 式时间记录仪即可,而且不需专门的操作和维护人 员,经过简单的医护人员就可以胜任。 新方法的具体实施:①准备大小合适的目标板, 在板上按三行三列画上同等距离的 9个目标圆,每 个目标圆周上等角度均布8个点;②按健康人上肢 定位点取实验的研究结果,在九个目标圆上按列分 别选取t值最大点和最小点作为检测用的点取目标 点。③进行检测评价的患者坐在目标板的前面,在起 始点和目标点上都安装触发开关,根据测量人员的 指令完成点取任务。点取目标点所花时间通过记录 装置进行记录,将记录结果与健康人的点取运动时 间规律进行比较,即可判定患者的上肢运动功能的 状况。 4 结论 本文实验研究结果表明,健康人在点取前方不 同位置目标点时,食指尖运动持续时间具有明显的 差异和很强的规律,根据这个特点,可以将食指尖运 动持续时间作为衡量人体上肢运动功能的评价指 标。根据这一思想提出的评价人体上肢运动功能的 新方法,可以应用到肢体运动障碍者的上肢运动功 能评定中。目前,该方法只是研究了右利手健康人的 右上肢对身体前方区域的定位运动规律,而身体侧 面、头顶上方等区域的运动规律还需要进一步研究。 参考文献 [1] 张福金,张华,郝淑风.综合康复对脑卒中偏瘫患者躯体功能障 碍的疗效观察[J].中国康复医学杂志,2003,18(3):172—174. 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