基于康復機器人內(nèi)部傳感器的運動功能評價方法

康復機器人常通過多種傳感器，有效監(jiān)測和記錄整個康復訓練過程中的人體運動學參數(shù)，如運動速度、運動范圍、運動平穩(wěn)性、運動精確度、運動效能(主動運動比例)、運動效率(理論/目標軌跡長度與實際運動軌跡長度之比)等，進而對患者的康復進展做出量化評價，具有較高的靈敏度。

Colombo等在單自由度手腕康復機器人和雙自由度肘－肩康復機器人中，采用完成圓形或方形軌跡任務時的平均速度、運動偏差和主動運動指數(shù)來描述恢復期腦卒中患者上肢的運動速度、精確度及效能，認為這些運動學參數(shù)與Fugl-Meyer運動功能評定量表呈中度相關(r＞0.53，P＜0.03)。Longhi等則在Armeo Spring外骨骼機器人中，采用手徑比、平均速度和速度分布峰速度來測定腦卒中患者上肢的運動精確度、速度及平穩(wěn)性，結(jié)果與Wolf運動功能評價量表呈中度相關(|rho|=0.31－0.50)。以上運動學參數(shù)與量表評價法的相關性研究結(jié)果，為該評價方法應用于臨床療效評估提供了可能性。

基于康復機器人內(nèi)部傳感器識別記錄訓練過程中的運動學參數(shù)，能夠?qū)崟r定量評估不同的運動模式，還能夠掌握患者是否主動參與訓練等情況。但尚存以下問題:

1 不同機器人提供的運動學參數(shù)和指標不一致，評估結(jié)果缺乏可比性。例如，InMotion上肢機器人采用峰值速度來反映運動平穩(wěn)性，而ＲUPEＲT上肢外骨骼機器人以加速度變化率來反映這一特性;運動精確度評價方面，Braccio di Ferro觸覺機器人通過記錄“∞字形”軌跡任務時的運動軌跡偏差來反映運動精確度，而HapticKnob末端牽引式上肢機器人則記錄了點對點任務時的目標誤差來反映這一特性。

2 無嚴格的信度和效度研究，尚待進一步的驗證。

3 因康復機器人的機械結(jié)構(gòu)限制了參數(shù)采集的范圍，如末端牽引式上肢康復機器人的內(nèi)部傳感器只能記錄手部運動軌跡，而不能采集上肢其他部位的運動學參數(shù)，導致其評估結(jié)果不夠全面。

此外，部分康復機器人無信號采集子系統(tǒng)，不能實時采集訓練過程中的運動學參數(shù)。

鑒于以上缺點，基于機器人內(nèi)部傳感器提供運動學參數(shù)來進行康復療效評估方法尚未得到臨床廣泛應用，筆者認為建立規(guī)范有效的評價體系是康復機器人亟需解決的問題。