引用本文： 趙科洪, 王婷婷, 屈云. iKcare?分級評定系統與 Brunnstrom 分期評估腦卒中患者上下肢運動功能的一致性評價. 華西醫學, 2023, 38(5): 694-697. doi: 10.7507/1002-0179.202204114 復制
近年來我國腦卒中幸存者數量激增，現存患病人數居于世界首位[1-3]。其中約有 80%的腦卒中患者存在不同程度的功能障礙[4-5]，嚴重影響患者的日常生活活動能力[6]。遠程康復作為一種新的康復服務模式，可為多數腦卒中患者提供長期有效的康復治療，為解決當前康復治療供需矛盾提供了新方案[7-10]。已有多篇研究指出遠程康復治療在改善腦卒中患者平衡功能、上肢運動功能和日常生活活動能力等方面與常規治療沒有顯著差異[11-13]。但目前仍缺少針對腦卒中患者運動功能的遠程評定方案。當前的遠程康復評定依賴于門診或隨訪評定，難以體現遠程康復服務的優勢[11, 14]。iKcare?分級評定系統是根據腦卒中患者運動功能評定的基本神經生理學原理所設計的智能化遠程自動評定系統。本研究主要探討 iKcare?分級評定系統與 Brunnstrom 分期評估腦卒中患者上下肢運動功能的一致性。
1 對象與方法
1.1 研究對象
2018 年 5 月－2020 年 5 月在全國 34 個醫療中心開展臨床研究，進行腦卒中受試者招募。納入標準：① 年齡在 18～80 歲；② 經 CT 或 MRI 診斷為出血性或缺血性腦卒中，符合相關診斷標準[15-16]，且為首次發病；③ 患者上肢或下肢存在由腦卒中導致的運動功能障礙；④ 具有良好的交流能力，無嚴重認知功能障礙，簡易精神狀態檢查評分≥17 分；⑤ 知情同意，志愿受試。排除標準：① 存在除腦卒中外的其他影響上肢或下肢運動功能的疾病；② 佩戴心臟起搏器（傳感器的無線信號可能會影響評定系統的正常工作）；③ 存在較為嚴重的認知或言語功能障礙，無法理解和執行治療人員或電腦的指令；④ 已參與其他臨床試驗，導致可能影響最終評定結果。本研究已通過四川大學華西醫院生物醫學倫理分委會審查批準，批準號為 2017 年審（357）號。所有受試者均簽署知情同意書。
1.2 研究方法
1.2.1 iKcare?分級評定系統
iKcare?分級評定系統共設計了 16 個評定動作，評定過程中通過 2 個可穿戴式微型傳感器對患者肢體的運動角度、角速度、加速度以及運動軌跡進行實時追蹤[17]。將捕捉到的運動數據通過混合算法進行量化，并與標準運動數據進行比對，從而得出患者的評估結果[18]。iKcare?分級評定結果分為 5 期，分別與 Brunnstrom 分期結果對應。iKcare?分級評定系統所用的 iK 分級Ⅰ期對應弛緩階段，患者患側上下肢呈弛緩性癱瘓，隨意運動消失。iK 分級Ⅱ期對應痙攣階段，患者患側可出現聯合反應和共同運動，評定過程中難以產生主動運動或運動角度極小。由于傳感器是基于對關節活動角度的分析得出 iK 分期，難以鑒別Ⅰ期和Ⅱ期，故將 iK 分級Ⅰ期和Ⅱ期合并，對應 Brunnstrom Ⅰ期和Ⅱ期。iK 分級Ⅲ期對應共同運動階段，此階段患者的共同運動達到高峰，患側肢體可充分進行屈肌共同運動和伸肌共同運動，評定過程中會形成特有的異常運動模式。iK 分級Ⅳ期對應部分分離運動階段，此階段患側痙攣開始減弱，出現部分分離運動，評定過程中運動角度增大并逐漸脫離異常運動模式。iK 分級Ⅴ期對應 Brunnstrom Ⅴ期和Ⅵ期，處于這 2 個階段的患者均能完成難度較大的分離運動和部分精細運動。
1.2.2 評定方法
iK 分期的評定由患者及其照顧者在評定人員的監督下使用遠程康復設備獨立完成。患者、照顧者和評定人員均接受過統一培訓。在評估時，根據平板電腦指令，照顧者協助患者正確穿戴傳感器，患者盡力主動完成動畫演示的動作，每個評估動作重復多次，直至傳感器采集到穩定準確的數據，最終得出患者上肢的 iK 分期。在同一時期，由另一組評定人員獨立評估所有腦卒中患者的上肢與下肢 Brunnstrom 分期，評定方法和標準符合 Brunnstrom 六期評估法要求[19]，每個評估動作重復 3 次，以保證評估結果的準確性。
1.3 質量控制
所有評定人員均統一接受 iKcare?分級評定系統的使用培訓，以保證每位評估人員的操作正確一致。Brunnstrom 分期的評定嚴格按照教材要求的評估標準實施[19]，并對評估人員進行統一培訓。此外，兩組評估人員在評估過程中互不知曉對方的評估結果，以減少評估結果的偏倚。
1.4 統計學方法
所有數據采用 SPSS 22.0 統計軟件進行分析。對受試者的基線數據采用描述性統計。對于 iKcare?分級評定與 Brunnstrom 分期評估結果的一致性采用 Kappa 一致性檢驗。Kappa 值的判定：0.00～0.20 表示極低的一致性，0.21～0.40 表示一般的一致性，0.41～0.60 表示中等的一致性，0.61～0.80 表示高度的一致性，0.81～1.00 表示幾乎完全一致[20]。雙側檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 受試者一般資料
本研究依據納入和排除標準共招募到 340 名腦卒中患者，其中男 230 人，女 110 人。患者平均年齡（61.44±12.77）歲，平均病程（62.96±42.53）d。
2.2 評定結果的一致性檢驗
上、下肢評估結果見表1、2。上肢分期評估 Kappa 值為 0.597（P<0.001），下肢分期評估 Kappa 值為 0.514（P<0.001）。Kappa 值均介于 0.40～0.60，說明 iKcare?分級與 Brunnstrom 分期的評估結果具有中等的一致性。
表1
iKcare?分級與 Brunnstrom 分期評估結果（上肢）
表2
iKcare?分級與 Brunnstrom 分期評估結果（下肢）
3 討論
本研究使用了新研發的智能化遠程康復設備，基于可穿戴傳感器實現對腦卒中患者運動功能的自動評定，以 iKcare?分期反映腦卒中患者上肢和下肢的運動功能。研究結果顯示，智能化遠程康復設備自動評定結果與 Brunnstrom 分期人工評定結果具有中等的一致性，提示該評定系統可作為腦卒中患者運動功能遠程康復的有效評定工具，其可在無專業醫務人員參與的情況下實現快速、準確、自動地評定腦卒中患者的運動功能狀態，評定結果可為康復治療師制定或調整訓練處方提供參考。
現有的腦卒中遠程康復研究更多關注遠程康復的治療措施和治療效果，對遠程康復評定的研究和關注較少，大多數研究的遠程康復評定仍依賴于人工評定。Cramer 等[12]的研究通過居家游戲訓練來提高腦卒中患者的上肢功能，其結局指標 Fugl-Meyer 評分的評估是通過患者的 4 次門診隨訪實現的，未能實現居家遠程評定。Lin 等[21]采用視頻通話的形式對腦卒中患者進行遠程干預，在干預過程中，可通過遠程視頻對腦卒中患者進行初步評估以調整訓練處方，但這種評估方式仍依賴人工進行一對一評估，效率較低，且這種評估方式的準確性未得到驗證。因此，依賴患者門診隨訪和人工一對一的評定難以體現遠程康復省時省力的核心優勢。
相比于現有的一些遠程評定方法，iKcare?分級評定仍具有一定的優勢。Held 等[22]研發的 REWIRE 自動化遠程康復平臺通過運動攝像頭捕捉腦卒中患者在運動時的動作，并在屏幕上通過不同顏色標注患者運動過程中的異常姿勢（綠色表示運動姿勢正常，黃色表示警告，紅色表示運動姿勢錯誤），以此來反映患者當前的運動功能。但該評定方法對設備和場所的要求較高，且評定結果不能準確反映患者的運動狀態，難以用于臨床溝通。王躍等[23]研發了一款基于機器學習的腦卒中患者上肢 Brunnstrom 分期智能評定系統，該系統基于加速度傳感器采集的數據和機器學習可實現腦卒中患者上肢 Brunnstrom 分期的遠程自動評定。但由于其只考慮了加速度這個單一維度的運動數據且用于機器學習的樣本過小，評估結果的準確性和有效性仍需進一步驗證。此外，該系統僅實現了腦卒中患者的上肢運動功能評定。與這些遠程康復評估系統相比，iKcare?分級評定系統具有設備便攜、成本低、使用不受場所限制的特點，且能準確反映腦卒中患者的整體運動功能，評估結果所用的 iK 分期符合臨床表述習慣，易于理解。該系統的兩個微型傳感器由一條導線連接，重量僅 60 g 左右，在使用過程中，通過扣帶固定在相應肢體上，腦卒中患者可用健側肢體單獨完成設備的穿戴，具有極高的便利性。考慮到腦卒中患者的平衡功能受限，設計的評定動作均在臥位和坐位下完成，能有效預防跌倒[24]，保證評定過程的安全性。同時，運動數據的采集和分析是基于多維度和大樣本量的研究[17, 25]，保證了評估結果的準確性和有效性。此外，iKcare?分級評定還提供了患者在評估過程中的關節角度數據，通過 3D 動畫演示患者的評估動作，可為治療師的康復決策提供更多的有效信息。
然而，當前 iKcare?分級評定系統仍存在一些不足和缺陷。一方面，該評定方式僅反映了腦卒中患者上肢和下肢的運動功能，對手部運動功能、平衡功能、步態等其他運動功能無法進行評定。其原因在于這些運動功能較為精細，對評估設備和技術的要求較高，當前難以運用到遠程康復中實現自動評定。另一方面，其僅能粗略反映腦卒中患者上肢和下肢處于某一運動階段，相比于其他運動評分量表，其精確性稍有欠缺。例如，Lee 等[26]利用加速度傳感器實現了腦卒中患者 Wolf 運動功能評價量表的自動評定；王景麗等[27]基于遺傳算法和極限學習機實現了 Fugl-Meyer 評分量表的自動評定。Wolf 運動功能評價量表和 Fugl-Meyer 評分量表在反映腦卒中患者運動功能方面，相較于 iK 分期具有更好的精確性，但其自動評定在遠程康復中的應用仍需進一步驗證。
綜上所述，iKcare?分級與 Brunnstrom 分期的評估結果具有中等的一致性，可作為腦卒中患者運動功能遠程康復的評定工具，但仍有改善空間。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
近年來我國腦卒中幸存者數量激增，現存患病人數居于世界首位[1-3]。其中約有 80%的腦卒中患者存在不同程度的功能障礙[4-5]，嚴重影響患者的日常生活活動能力[6]。遠程康復作為一種新的康復服務模式，可為多數腦卒中患者提供長期有效的康復治療，為解決當前康復治療供需矛盾提供了新方案[7-10]。已有多篇研究指出遠程康復治療在改善腦卒中患者平衡功能、上肢運動功能和日常生活活動能力等方面與常規治療沒有顯著差異[11-13]。但目前仍缺少針對腦卒中患者運動功能的遠程評定方案。當前的遠程康復評定依賴于門診或隨訪評定，難以體現遠程康復服務的優勢[11, 14]。iKcare?分級評定系統是根據腦卒中患者運動功能評定的基本神經生理學原理所設計的智能化遠程自動評定系統。本研究主要探討 iKcare?分級評定系統與 Brunnstrom 分期評估腦卒中患者上下肢運動功能的一致性。
1 對象與方法
1.1 研究對象
2018 年 5 月－2020 年 5 月在全國 34 個醫療中心開展臨床研究，進行腦卒中受試者招募。納入標準：① 年齡在 18～80 歲；② 經 CT 或 MRI 診斷為出血性或缺血性腦卒中，符合相關診斷標準[15-16]，且為首次發病；③ 患者上肢或下肢存在由腦卒中導致的運動功能障礙；④ 具有良好的交流能力，無嚴重認知功能障礙，簡易精神狀態檢查評分≥17 分；⑤ 知情同意，志愿受試。排除標準：① 存在除腦卒中外的其他影響上肢或下肢運動功能的疾病；② 佩戴心臟起搏器（傳感器的無線信號可能會影響評定系統的正常工作）；③ 存在較為嚴重的認知或言語功能障礙，無法理解和執行治療人員或電腦的指令；④ 已參與其他臨床試驗，導致可能影響最終評定結果。本研究已通過四川大學華西醫院生物醫學倫理分委會審查批準，批準號為 2017 年審（357）號。所有受試者均簽署知情同意書。
1.2 研究方法
1.2.1 iKcare?分級評定系統
iKcare?分級評定系統共設計了 16 個評定動作，評定過程中通過 2 個可穿戴式微型傳感器對患者肢體的運動角度、角速度、加速度以及運動軌跡進行實時追蹤[17]。將捕捉到的運動數據通過混合算法進行量化，并與標準運動數據進行比對，從而得出患者的評估結果[18]。iKcare?分級評定結果分為 5 期，分別與 Brunnstrom 分期結果對應。iKcare?分級評定系統所用的 iK 分級Ⅰ期對應弛緩階段，患者患側上下肢呈弛緩性癱瘓，隨意運動消失。iK 分級Ⅱ期對應痙攣階段，患者患側可出現聯合反應和共同運動，評定過程中難以產生主動運動或運動角度極小。由于傳感器是基于對關節活動角度的分析得出 iK 分期，難以鑒別Ⅰ期和Ⅱ期，故將 iK 分級Ⅰ期和Ⅱ期合并，對應 Brunnstrom Ⅰ期和Ⅱ期。iK 分級Ⅲ期對應共同運動階段，此階段患者的共同運動達到高峰，患側肢體可充分進行屈肌共同運動和伸肌共同運動，評定過程中會形成特有的異常運動模式。iK 分級Ⅳ期對應部分分離運動階段，此階段患側痙攣開始減弱，出現部分分離運動，評定過程中運動角度增大并逐漸脫離異常運動模式。iK 分級Ⅴ期對應 Brunnstrom Ⅴ期和Ⅵ期，處于這 2 個階段的患者均能完成難度較大的分離運動和部分精細運動。
1.2.2 評定方法
iK 分期的評定由患者及其照顧者在評定人員的監督下使用遠程康復設備獨立完成。患者、照顧者和評定人員均接受過統一培訓。在評估時，根據平板電腦指令，照顧者協助患者正確穿戴傳感器，患者盡力主動完成動畫演示的動作，每個評估動作重復多次，直至傳感器采集到穩定準確的數據，最終得出患者上肢的 iK 分期。在同一時期，由另一組評定人員獨立評估所有腦卒中患者的上肢與下肢 Brunnstrom 分期，評定方法和標準符合 Brunnstrom 六期評估法要求[19]，每個評估動作重復 3 次，以保證評估結果的準確性。
1.3 質量控制
所有評定人員均統一接受 iKcare?分級評定系統的使用培訓，以保證每位評估人員的操作正確一致。Brunnstrom 分期的評定嚴格按照教材要求的評估標準實施[19]，并對評估人員進行統一培訓。此外，兩組評估人員在評估過程中互不知曉對方的評估結果，以減少評估結果的偏倚。
1.4 統計學方法
所有數據采用 SPSS 22.0 統計軟件進行分析。對受試者的基線數據采用描述性統計。對于 iKcare?分級評定與 Brunnstrom 分期評估結果的一致性采用 Kappa 一致性檢驗。Kappa 值的判定：0.00～0.20 表示極低的一致性，0.21～0.40 表示一般的一致性，0.41～0.60 表示中等的一致性，0.61～0.80 表示高度的一致性，0.81～1.00 表示幾乎完全一致[20]。雙側檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 受試者一般資料
本研究依據納入和排除標準共招募到 340 名腦卒中患者，其中男 230 人，女 110 人。患者平均年齡（61.44±12.77）歲，平均病程（62.96±42.53）d。
2.2 評定結果的一致性檢驗
上、下肢評估結果見表1、2。上肢分期評估 Kappa 值為 0.597（P<0.001），下肢分期評估 Kappa 值為 0.514（P<0.001）。Kappa 值均介于 0.40～0.60，說明 iKcare?分級與 Brunnstrom 分期的評估結果具有中等的一致性。
表1
iKcare?分級與 Brunnstrom 分期評估結果（上肢）
表2
iKcare?分級與 Brunnstrom 分期評估結果（下肢）
3 討論
本研究使用了新研發的智能化遠程康復設備，基于可穿戴傳感器實現對腦卒中患者運動功能的自動評定，以 iKcare?分期反映腦卒中患者上肢和下肢的運動功能。研究結果顯示，智能化遠程康復設備自動評定結果與 Brunnstrom 分期人工評定結果具有中等的一致性，提示該評定系統可作為腦卒中患者運動功能遠程康復的有效評定工具，其可在無專業醫務人員參與的情況下實現快速、準確、自動地評定腦卒中患者的運動功能狀態，評定結果可為康復治療師制定或調整訓練處方提供參考。
現有的腦卒中遠程康復研究更多關注遠程康復的治療措施和治療效果，對遠程康復評定的研究和關注較少，大多數研究的遠程康復評定仍依賴于人工評定。Cramer 等[12]的研究通過居家游戲訓練來提高腦卒中患者的上肢功能，其結局指標 Fugl-Meyer 評分的評估是通過患者的 4 次門診隨訪實現的，未能實現居家遠程評定。Lin 等[21]采用視頻通話的形式對腦卒中患者進行遠程干預，在干預過程中，可通過遠程視頻對腦卒中患者進行初步評估以調整訓練處方，但這種評估方式仍依賴人工進行一對一評估，效率較低，且這種評估方式的準確性未得到驗證。因此，依賴患者門診隨訪和人工一對一的評定難以體現遠程康復省時省力的核心優勢。
相比于現有的一些遠程評定方法，iKcare?分級評定仍具有一定的優勢。Held 等[22]研發的 REWIRE 自動化遠程康復平臺通過運動攝像頭捕捉腦卒中患者在運動時的動作，并在屏幕上通過不同顏色標注患者運動過程中的異常姿勢（綠色表示運動姿勢正常，黃色表示警告，紅色表示運動姿勢錯誤），以此來反映患者當前的運動功能。但該評定方法對設備和場所的要求較高，且評定結果不能準確反映患者的運動狀態，難以用于臨床溝通。王躍等[23]研發了一款基于機器學習的腦卒中患者上肢 Brunnstrom 分期智能評定系統，該系統基于加速度傳感器采集的數據和機器學習可實現腦卒中患者上肢 Brunnstrom 分期的遠程自動評定。但由于其只考慮了加速度這個單一維度的運動數據且用于機器學習的樣本過小，評估結果的準確性和有效性仍需進一步驗證。此外，該系統僅實現了腦卒中患者的上肢運動功能評定。與這些遠程康復評估系統相比，iKcare?分級評定系統具有設備便攜、成本低、使用不受場所限制的特點，且能準確反映腦卒中患者的整體運動功能，評估結果所用的 iK 分期符合臨床表述習慣，易于理解。該系統的兩個微型傳感器由一條導線連接，重量僅 60 g 左右，在使用過程中，通過扣帶固定在相應肢體上，腦卒中患者可用健側肢體單獨完成設備的穿戴，具有極高的便利性。考慮到腦卒中患者的平衡功能受限，設計的評定動作均在臥位和坐位下完成，能有效預防跌倒[24]，保證評定過程的安全性。同時，運動數據的采集和分析是基于多維度和大樣本量的研究[17, 25]，保證了評估結果的準確性和有效性。此外，iKcare?分級評定還提供了患者在評估過程中的關節角度數據，通過 3D 動畫演示患者的評估動作，可為治療師的康復決策提供更多的有效信息。
然而，當前 iKcare?分級評定系統仍存在一些不足和缺陷。一方面，該評定方式僅反映了腦卒中患者上肢和下肢的運動功能，對手部運動功能、平衡功能、步態等其他運動功能無法進行評定。其原因在于這些運動功能較為精細，對評估設備和技術的要求較高，當前難以運用到遠程康復中實現自動評定。另一方面，其僅能粗略反映腦卒中患者上肢和下肢處于某一運動階段，相比于其他運動評分量表，其精確性稍有欠缺。例如，Lee 等[26]利用加速度傳感器實現了腦卒中患者 Wolf 運動功能評價量表的自動評定；王景麗等[27]基于遺傳算法和極限學習機實現了 Fugl-Meyer 評分量表的自動評定。Wolf 運動功能評價量表和 Fugl-Meyer 評分量表在反映腦卒中患者運動功能方面，相較于 iK 分期具有更好的精確性，但其自動評定在遠程康復中的應用仍需進一步驗證。
綜上所述，iKcare?分級與 Brunnstrom 分期的評估結果具有中等的一致性，可作為腦卒中患者運動功能遠程康復的評定工具，但仍有改善空間。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
