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JNER:基于Kinect的运动训练预防中风跌倒:一项随机对照试验

Tags: 跌倒   卒中风险   Kinect      更新:2021-10-14

使用Kinect和Wii-Fit的远程康复和交互式身体运动检测技术变得越来越流行。在新冠病毒-19大流行期间,中风幸存者获得门诊康复治疗的机会有限。远程康复或使用身体运动检测技术的计算机辅助训练系统可以减少面对面的互动和感染风险,研究结果表明,家庭远程康复与临床康复一样有效,并且对手臂运动功能有显著改善。平衡控制和跌倒预防是中风患者的重要康复计划。需要了解远程康复与传统康复中心的平衡训练(CBT)相比的有效性。跌倒在中风患者比年龄匹配的健康老年人更常见。痉挛和缺失灵活性是成年中风患者跌倒的主要原因,导致个人和社会的经济负担增加。为了防止跌倒和随后可能发生的严重伤害,训练中风患者保持或恢复平衡的能力至关重要。 

本项研究提出了一种新的、针对特定任务的快速运动训练(RMT)计划,该计划要求中风幸存者进行快速运动,向不同方向伸出目标。在跌倒发生期间,使用者可以用手快速到达物体,或快速采取步骤恢复平衡,以将受伤的严重程度降至最低。手臂可以向前和横向伸展,脚可以向前、向后和横向迈步。考虑了所有可能的方向,包括胳膊和腿,总共22个方向。一个虚拟目标突然出现,用他受影响/未受影响的手臂/腿在屏幕上指示不同的方向。通过提供实时视觉反馈,该培训旨在促进更快的运动开始和完成时间,以及更大的运动范围,以恢复用户在平衡控制和恢复中的运动功能。设计目的是通过深度感应摄像头(Kinect)、微型PC/笔记本电脑和电视/电脑屏幕轻松设置,而无需在用户身上安装任何传感器。假设在使用该系统进行20次训练后,RMT可以改善中风幸存者的整体平衡和平衡恢复能力。

在本项研究中,旨在研究20次训练后RMT的有效性,并与传统平衡训练(CBT)对慢性中风幸存者的疗效进行比较。测量RMT和CBT训练对中风幸存者平衡恢复反应的影响。评估了他们在突然坠落时如何恢复平衡的足部反应时间,以及他们在8块主要下肢肌肉上的肌肉反应。本项研究是已知的唯一一项研究,调查了快速运动训练对手臂和腿部的影响,并评估中风患者训练前后的反应和肌肉反应。本文发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》。

本研究是一项随机对照试验未参与评估的研究人员使用计算机上的随机数生成器将招募的参与者随机分配到RMT或CBT组。RMT组和CBT组均接受了20次培训,培训师未参与评估。每次训练持续60分钟,每周进行三次训练,为期约七周。训练前和训练后的评估包括平衡信心、平衡、运动功能和独立活动性的临床评分测量。本研究最终招募了30名患者。基于Kinect的快速运动训练平台系统通过屏幕上的肢体(手臂或腿)和方向提示提示RMT组参与者,并跟踪他们运动的3D轨迹和时间。鼓励参与者尽可能快地向22个不同方向进行手臂和腿部运动。这22个方向是随机的,重复4次。整个训练持续了一个小时。

研究流程

患者在整个RMT中佩戴安全带。线束的另一端固定在一个全向可移动的线束架中。患者根据肢体图标和方向箭头移动右臂或左臂或左腿,受试者被要求“尽可能远、尽可能快地移动”。受试者被要求在水平面上以尽可能快的速度移动手臂。对于腿,参与者被要求在保持平衡的同时尽可能快地走远。分析腕关节中心进行伸展试验,分析踝关节中心进行步进试验。运动开始时测量的反应时间,运动范围(ROM)是预期运动的最终位移。在关节速度等于合成峰值速度的5%时,计算反应时间。在合成峰值速度通过后,关节速度等于合成峰值速度的5%时,计算运动完成时间。ROM是关节在完成时到达的距离的轨迹位移。Kinect系统收集每个试验中提示肢体的运动范围、响应时间和运动完成时间,并分析第一、十和二十次训练的结果,以量化训练进度。

CBT组进行了一系列平衡练习,这些练习由物理治疗师在临床环境中为慢性中风患者开发的。CBT组的训练包括平衡和功能性移重训练:坐到站(使用凳子)、侧步(来回走3米)、前后步(先右腿走5步,先左腿走5步)、向前走5米(来回走3米,一端右转,一端左转),上下(先右腿5步,先左腿5步),抛接球(使用软式排球)平衡训练可以有效地提高慢性中风幸存者的平衡能力。这些训练在每节训练课中重复三次,每次持续一小时。

所有参与者在干预前后均由同一名评估员使用标准化临床测试进行评估。伯格平衡量表(BBS)和定时向上和向上测试(TUG)是主要结果指标,因为这些指标被推荐为跌倒筛查工具,并与未来跌倒相关。。其他临床评分以及肌电图测量是次要结果指标。收集的临床评分是平衡控制的BBS、中风后运动恢复的Fugl-Meyer评估(FMA)的运动功能、害怕跌倒的活动特异性平衡信心量表(ABC)以及日常生活活动的Barthel指数。

患者肌电结果

16名患者被随机分配到RMT组,14名患者被随机分配到CBT组。两组的平衡和运动功能均有显著改善,尽管在所有临床评分分析中缺乏显著的主组效应。训练后两组的步态控制似乎都有改善的趋势,TUG 成绩都有适度提高(P = 0.07)仅对于RMT组,参与者在BBS方面表现出显著改善(P = 0.001),TUG (P = 0.011)和FMA(P = 0.015)。另一方面,CBT组仅在BBS方面有显著改善(P = 0.005)。

RMT可以改善慢性中风幸存者的整体平衡。RMT组的慢性中风幸存者在20次训练后显著改善了BBS、TUG和FMA评分。本文中对BBS、TUG和FMA的改进表明,RMT和CBT改善了总体总平衡,降低了跌倒风险。两组慢性中风幸存者的步进股直肌反应时间也变得更快。尽管对轻瘫和非轻瘫肢体进行了20次相同的训练,但RMT组的参与者在训练后并未改变他们对步行腿的偏好。本研究的CBT训练包括更多的任务导向功能训练,包括投掷和接住塑料球或小豆袋,以及从坐到站。RMT本身更专注于改善反应时间和动作范围,从平衡康复的不同方面着手。,RMT中风参与者在整个训练过程中提高了反应时间和运动范围。

研究结果表明,RMT与传统的平衡训练康复一样有效。研究结果为在中风康复中引入RMT进行平衡训练提供了支持,并有可能应用于家庭远程康复。

Junata, M., Cheng, K.CC., Man, H.S. et al. Kinect-based rapid movement training to improve balance recovery for stroke fall prevention: a randomized controlled trialJ NeuroEngineering Rehabil 18, 150 (2021). https://doi.org/10.1186/s12984-021-00922-3

 

作者:MedSci原创 来源:MedSci原创
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