脑卒中(cerebral stroke)俗称“中风”,是一种急性脑血管疾病,是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组疾病,分为脑溢血和脑梗塞两种。随着生活水平的提高和人口老龄化,脑卒中的发病率呈上升趋势。据统计,我国每年新增250万例脑卒中患者,死于脑卒中相关疾病者达120万~150万。
另外还有700万发生脑卒中后存活下来,但其中约75%遗留不同程度残疾,40%为重度残疾。这些高发病率、高死亡率和高致残率给社会和家庭带来沉重的精神压力和巨大的经济负担。对于经过急性期抢救的患者而言,及时有效的康复训练,可以帮助患者恢复日常的运动能力,降低致残率。然而,目前我国的现状是临床康复资源(诸如康复医师、治疗师、护理人员、床位等)愈发紧张,且存在严重的区域不平衡。
同时,由于我国三级康复医疗服务体系尚处于试验阶段,致使很多脑卒中患者在回到家庭或社区后无法得到及时、有效的康复指导与治疗服务。康复评定是康复治疗中的重要组成部分,是对患者的功能状态和潜在能力的判断,也是对患者各方面情况的资料收集、量化、分析并与正常标准进行比较的过程。只有根据有效的康复评定结果,才能制订最佳的康复治疗方案。
因此,每隔一段时间,定期进行康复评定,评估效果并完善治疗方案,是康复医师的主要工作。目前临床上关于脑卒中运动功能评定的方法很多,如Fugl-Meyer评定量表、Brunnstrom评定法等。
这些量表评定的方法,都依赖于医生的检查和观察,属于人工评定,虽然临床上广泛使用,但依然存在以下几个问题:(1)评定结果容易受到康复医师主观因素的影响,不同评定者在不同时间的评定结果会有差异,康复评定的准确度也往往取决于康复医师的经验和水平;(2)评定项目繁多,费时费力,且需要康复医师实时参与,一次完整的康复评定需要30~45分钟时间,这在居家康复或社区康复中往往是难以实现的;(3)量表分级较为粗大,且存在“天花板效应”(患者康复到一定阶段之后,虽有进步,但量表评分基本不变)。
导致评定结果不能精确反映肢体运动康复的过程和细节,不利于生成人体化、精细化的康复治疗方案。近年来,互联网、物联网(Internet of Things, IoTs)和可穿戴传感器网络(Wearable Sensor Networks, WSN)等技术的发展为脑卒中患者的远程康复训练和与精细评定提供了一种新的途径。
远程康复训练与精细评定系统的原理如图2所示,该系统主要由三部分组成:脑卒中患者客户端、医生客户端和云服务器。医院的康复医生通过远程服务器可以查看、分析、指导患者在家庭和社区的康复训练,并为患者开具新的康复运动处方。
针对脑卒中患者远程康复的市场需求和临床需求,中科院苏州医工所基于自主研发的康复训练手套、上下肢康复训练模块等可穿戴设备,开发了远程康复训练与精细评定系统系列产品,主要包括可穿戴康复训练设备硬件、情景互动趣味游戏、康复训练与评定软件、远程康复云管理平台、远程康复移动手机APP等。在系统的硬件方面,目前已完成第二代工程化样机。
主要包括:用于上肢、下肢康复训练的高精度动作捕获模块、用于手部康复训练的康复训练手套(分为左右手,大中小三个尺寸)、无线网络接收器、医用推车等。针对家庭用户和机构用户(医院、社区、残联、养老院等),分别推出了家庭版康复训练设备和医院版康复训练与评定移动工作站。为了增加康复训练的趣味性,提高康复训练的效果,研究人员特意开发了情景互动趣味游戏。
针对上肢康复训练、手部康复训练和下肢康复训练,分别基于日常生活场景,开发了有针对性训练的情景互动趣味小游戏,如拔萝卜、摘苹果、踢足球等。患者打开康复训练与评定客户端软件,根据医生开具的康复训练处方,佩戴好可穿戴设备(上肢、下肢康复训练模块、康复训练手套等),按照标准康复训练视频进行训练。训练过程中,患者可以看到反馈的训练数据和曲线、量化得分以及Brunnstrom分期等结果。
训练完成以后,数据自动上传至远程服务器。远程康复云管理平台具有患者信息管理、数据查看和量化评定、开具康复运动处方、自动生成分析报告、康复训练视频指导、构建患者康复档案等功能。远程康复移动手机APP,分为医生版和患者版,支持安卓、IOS等系统,具有和远程康复云平台网站类似的功能,方便在患者和医生在移动端实时进行康复训练和指导。
目前该系统已进入医院和家庭试用,图8是患者在家庭进行康复训练,图9是患者在医院和社区进行康复训练。