脑卒中患者的福音！在家康复更便利

一、什么是脑卒中

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。

图1 脑卒中病理示意图

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。

相关研究已经表明，在居家环境中进行康复训练的效果，与在医院环境中进地康复训练的效果相当，甚至更好。因此，将医院的康复医疗服务延伸到家庭或社区是康复医学发展的重要趋势与潮流。

二、传统康复评定方法及缺陷

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。

三、远程康复训练及评定的原理和优势

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。

图2 面向脑卒中患者的远程康复训练与智能评定系统

1、患者客户端

处于居家环境中的脑卒中患者，在每次开始训练或评估前，先打开家庭计算机中的康复训练与评估软件，依据软件中的要求佩戴好可穿戴设备（一个或多个）于指定的位置。然后跟随软件中指定的内容完成相应的动作。运动过程中的IMU节点数据包将通过ZigBee无线协议发送给无线接收器，无线接收器再通过USB通信协议发送给计算机，计算机对接收到的数据包进行解析后进行实时绘图显示，待训练或评估结束后，数据包将通过Internet协议上传到云服务器的数据库中。

2、云服务器端

云服务器端包含数据库和远程康复管理平台两部分。数据库主要负责存储用户（脑卒中患者、康复医生和管理员等）的基本信息，以及可穿戴设备所记录下的患者肢体运动数据。远程康复管理平台由前端交互界面和后台数据分析系统组成，前端交互界面由多个页面组成，用于用户查询、编辑相关信息；后台数据分析系统主要实现多源传感器数据的解析、智能量化评定分析、自动打分等功能，并将评估的结果推送给对应的康复医生。

3、医生客户端

康复医生通过医生客户端（网页或移动APP），查看其所负责的脑卒中患者每天的康复训练情况（如：开具的康复运动处方是否按时完成，每次训练的动作是否标准，每次训练的动作完成质量如何等），并根据后台数据分析系统推送的评估结果，结合专业的临床经验，制定下一阶段的康复运动处方并推送给脑卒中患者。

4、精细化智能评定

在大量临床实验数据的基础上，利用数据挖掘技术，建立了康复训练动作数据与临床Fugl-Meyer评定量表间的量化映射模型，开发了精细化的量化评定算法。患者在康复训练结束后，系统还能自动给出与临床常用的Fugl-Meyer评定量表相对应的更加精细化的评分（0-100分）。

5、远程康复训练与精细评定系统的优势

和传统康复训练与评定相比，远程康复训练与精细评定系统的优势，主要有以下几个方面：

（1）传统康复训练的评定是“一对一”的模式，一名医师只能为一名患者提供康复服务；远程康复训练与精细评估系统是“一对多”的模式，一名医师可以同时指导多名患者进行康复训练。

（2）传统康复训练需要家人陪同到康复医院、康复科等康复机构，或者请康复医师上门服务，时间成本和费用都很昂贵；远程康复训练与精细评定系统，使患者足不出户，在家里或社区即可享受到和医院一样的专业康复训练与指导服务。

（3）传感康复训练作业疗法枯燥乏味，患者训练的积极性不高；远程康复训练与精细评定系统，构建的社交康复网络以太情景互动康复训练游戏，大大提高了患者康复训练的积极性，有利于提高患者肢体康复和心理康复的效果。

（4）在康复评定方面，远程康复训练与精细评定系统，可以有效解决目前临床常用量表评定法耗时长、主观性强等缺陷。

四、远程康复训练与精细评定系列产品及临床应用

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。

1、系统硬件

在系统的硬件方面，目前已完成第二代工程化样机。如图3所示，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。

图3 第二代工程化样机

2、情景互动趣味游戏

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，如图4所示。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。

图4 情景互动趣味游戏

3、康复训练与评定软件

患者打开康复训练与评定客户端软件（如图5所示），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。

图5 康复训练与评定客户端软件

4、远程康复云管理平台

远程康复云管理平台（如图6所示）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。

图6 远程康复云管理平台

5、远程康复移动手机APP

远程康复移动手机APP（如图7所示），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。

图7 移动手机APP

6、临床应用

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。

图8 患者在家庭进行康复训练

图9 患者在医院和社区进行康复训练

来源：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所   作者：郭立泉 肖心通