徐文超，沈雪，張峰，馬成鋼（通信作者）

1 浙江省立同德醫(yī)院 （浙江 杭州 324000）；2 浙江省醫(yī)療健康集團(tuán)杭州醫(yī)院 （浙江 杭州 324000）

手與人類的日常活動(dòng)密切相關(guān)，其由多種神經(jīng)支配，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)。手功能是一項(xiàng)非常重要的人體功能，在人類行為中占有極大的比重。作為臨床常見疾病，手部肌腱韌帶等軟組織損傷會(huì)導(dǎo)致不同程度的手功能障礙或手功能喪失，影響手部正常的運(yùn)動(dòng)功能。除運(yùn)動(dòng)損傷外，由腦血管疾病導(dǎo)致的手功能障礙的發(fā)生率亦很高。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，我國目前卒中患者接近7 000萬，且每年新增卒中患者約200萬[1]。世界衛(wèi)生組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，半數(shù)以上卒中患者會(huì)發(fā)生手功能障礙，嚴(yán)重影響生命質(zhì)量[2-3]。此外，我國永久性功能障礙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中指出，人的上肢功能占全身功能的60%，手功能占上肢功能的90%[4]。因此，手功能康復(fù)訓(xùn)練成了臨床康復(fù)治療努力的重要方向。

在此背景下，本研究設(shè)計(jì)了一款適合臨床使用的手功能康復(fù)訓(xùn)練器，用于提升患者手指關(guān)節(jié)的活動(dòng)度[5]，引導(dǎo)手部進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，進(jìn)而誘發(fā)手部肌肉的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)[6]。此外，考慮到目前我國新型冠狀病毒肺炎疫情進(jìn)入了常態(tài)化防控階段[7]，在局部性出現(xiàn)增長的態(tài)勢下，醫(yī)院管理的核心在于控制院感[8]，因此，醫(yī)院對(duì)院感的要求非常嚴(yán)格，針對(duì)該情況，設(shè)計(jì)的手功能康復(fù)訓(xùn)練器需滿足各個(gè)組成部件可拆卸，易清洗消毒的要求。

1 功能設(shè)計(jì)

1.1 可拆卸式設(shè)計(jì)

為了滿足現(xiàn)階段醫(yī)院復(fù)雜的使用環(huán)境，以及避免患者間發(fā)生交叉感染，需要保證對(duì)臨床使用器械及訓(xùn)練器械進(jìn)行清洗消毒的便捷性。感染的風(fēng)險(xiǎn)主要是體液、血液造成的交叉感染[9]，門診、病房部分有行為障礙的患者，如手外傷、卒中等患者，器械使用時(shí)易沾染患者體液、血液，因此，本研究設(shè)計(jì)的手功能康復(fù)訓(xùn)練器需要保證各個(gè)組成部件可快速拆卸，以便進(jìn)行清洗消毒。

1.2 材質(zhì)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的手功能康復(fù)訓(xùn)練器，其腕部結(jié)構(gòu)高度貼合患者手部，材質(zhì)柔軟，以盡量減少對(duì)患者皮膚的磨損。指套部分可選用高彈力硅膠制品。手腕固定部分可采用目前主流的包裹性護(hù)腕保護(hù)設(shè)計(jì)，利用發(fā)泡橡膠的軟性固定，結(jié)合錦綸材質(zhì)的魔術(shù)貼腕帶，便于患者穿戴[10]。此外，在設(shè)計(jì)錦綸材質(zhì)腕帶時(shí)，在固定手腕的正面與背面位置預(yù)留2個(gè)固定板插口，通過腕帶加壓固定，用于合并手腕損傷需固定手腕的手指康復(fù)病例，在臨床實(shí)踐中做到對(duì)患者多部位、多功能的康復(fù)訓(xùn)練。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 可拆卸金屬套件設(shè)計(jì)

可拆卸金屬套件是連接硅膠指套與手腕固定裝置的套件（圖1），上有連接扣，可打開，打開后可將套件穿進(jìn)手腕固定裝置錦綸材質(zhì)的卡套并卡住。為了保證套件的穩(wěn)定性，框架結(jié)構(gòu)需要采用剛性較大的金屬材料，其使用時(shí)不易形變，可保證患者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)有較高的動(dòng)作完成度。此外，套件上有5個(gè)小卡口（可將硅膠指套末端的球形凸起固定在套件5個(gè)小卡口上），卡口的口徑需大于硅膠彈力帶（圖2中2），小于硅膠指套彈力帶末端球形凸起（圖2中3），以保證硅膠指套固定牢靠。在康復(fù)訓(xùn)練結(jié)束后，我們可反向取下一體式硅膠指套，拆卸簡單，便于清洗消毒；若臨床科室在使用前發(fā)現(xiàn)套件丟失或損壞，亦有替代方案，如醫(yī)院設(shè)備維修科室可按照套件設(shè)計(jì)圖進(jìn)行手工制作，材質(zhì)可選用直徑3～5 mm 的鐵絲。

2.2 硅膠指套部件設(shè)計(jì)

目前，硅膠的加工生產(chǎn)已進(jìn)入成熟期[11]，產(chǎn)品工藝已非常完善，且已在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用高彈力硅膠帶指套一體式結(jié)構(gòu)（圖2），高彈力硅膠強(qiáng)度可控，在康復(fù)訓(xùn)練中阻力區(qū)間由低到高可選用200～2 500 g，其中，200～1 000 g 區(qū)間可按100 g 遞增，1 000 g 以上區(qū)間可按300 g 遞增，阻力調(diào)節(jié)精細(xì)。該部件柔軟、舒適、伸縮自如、不易斷裂，且由于表面光滑更易清洗消毒可滿足院感要求。

2.3 手腕固定裝置設(shè)計(jì)

手腕固定裝置是手部固定的核心部分，為了增加患者手腕的舒適度，本設(shè)計(jì)采用發(fā)泡橡膠的軟性固定配合錦綸材質(zhì)的魔術(shù)貼腕帶進(jìn)行加壓固定，成人腕帶尺寸見圖3。

3 訓(xùn)練模式設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)了6種手部康復(fù)訓(xùn)練模式，訓(xùn)練時(shí)可拆卸式手功能康復(fù)訓(xùn)練器的穿戴見圖4。

3.1 手指屈伸訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手心面，并選擇適合的彈力指套配件（彈力及長度），囑患者穿戴好后重復(fù)進(jìn)行手指屈伸動(dòng)作，并逐漸遞增阻力，進(jìn)行漸進(jìn)式訓(xùn)練，可單手指也可多手指同時(shí)進(jìn)行康復(fù)，以改善患者各個(gè)手指的活動(dòng)度；此外，通過主動(dòng)訓(xùn)練，可增強(qiáng)患者手指的肌肉力量。

3.2 手指抓握訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手背面，并選擇適合的彈力指套配件（彈力及長度），囑患者穿戴好后重復(fù)進(jìn)行手指抓握動(dòng)作，達(dá)到活動(dòng)各個(gè)手指關(guān)節(jié)，提高手指關(guān)節(jié)活動(dòng)度的目的；此外，此訓(xùn)練亦為漸進(jìn)式，通過階段性增加彈力指套強(qiáng)度，逐漸增強(qiáng)患者手指的抓握能力。

3.3 手掌抓握訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手背面，并選擇適合的彈力指套配件（彈力及長度），囑患者穿戴好后重復(fù)進(jìn)行手掌抓握動(dòng)作，達(dá)到提高手掌肌肉神經(jīng)靈敏度及手掌關(guān)節(jié)活動(dòng)度的目的；此外，此訓(xùn)練亦為漸進(jìn)式，通過階段性增加彈力指套強(qiáng)度，逐漸增強(qiáng)患者手掌的抓握能力。

3.4 手指指定性訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手心面，并選擇適合的彈力指套配件（彈力及長度），囑患者穿戴好后手掌不動(dòng)，通過指定患者單個(gè)或多個(gè)手指同時(shí)進(jìn)行屈伸動(dòng)作與患者進(jìn)行互動(dòng)，在互動(dòng)中訓(xùn)練患者手指指定性的控制能力；對(duì)于卒中或者腦損傷患者，可通過訓(xùn)練手與腦的協(xié)作能力，提高腦對(duì)手指的動(dòng)作控制能力。

3.5 腕部屈伸訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手背面，并選擇適合的彈力指套配件（彈力及長度），囑患者穿戴好后手指不動(dòng)，通過手腕屈伸活動(dòng)，增加腕部關(guān)節(jié)活動(dòng)度；此外，此訓(xùn)練亦為漸進(jìn)式，通過階段性增加彈力指套強(qiáng)度，逐漸增強(qiáng)腕部的屈伸力量。

3.6 手部肌張力降低訓(xùn)練

將可拆卸金屬套件連接扣固定于患者手背面，選擇強(qiáng)度大的彈力指套并安裝好，將手指肌張力高的患者手指拉伸至與手掌平齊，使整個(gè)手掌完全舒展。通過此方案被動(dòng)活動(dòng)患者手指，可增加指尖關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，進(jìn)而誘發(fā)手部肌肉的主動(dòng)活動(dòng)，從而達(dá)到降低患者手部肌張力的目的。

4 手功能康復(fù)評(píng)定系統(tǒng)的設(shè)想與探討

手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)對(duì)于患者及家庭乃至社會(huì)的意義巨大[12]，但實(shí)際上，手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)速度較慢[13]。鑒于此，本研究設(shè)計(jì)了一款易拆洗、消毒的手功能康復(fù)訓(xùn)練器，將其應(yīng)用于臨床康復(fù)治療中，通過多種模式切換可增加康復(fù)訓(xùn)練的趣味性[14-15]，有效提高患者的配合度[16]，幫助患者提高預(yù)期康復(fù)目標(biāo)。

手功能康復(fù)效果的評(píng)定主要由量表評(píng)定和客觀數(shù)據(jù)評(píng)定兩部分組成。目前，在對(duì)患者手功能進(jìn)行首次評(píng)估分析時(shí)，臨床常采用日常生活能力評(píng)定量表[17]及手指總活動(dòng)度功能評(píng)價(jià)法[18]進(jìn)行患手功能評(píng)定。對(duì)于客觀數(shù)據(jù)評(píng)定，需借助數(shù)據(jù)測量單元來獲取數(shù)據(jù)。評(píng)定參數(shù)可增加手指、手腕力量評(píng)定，通過手部力量強(qiáng)度變化進(jìn)行評(píng)價(jià)[19]，例如，對(duì)于可拆卸式手功能康復(fù)訓(xùn)練器，可通過更換高彈力硅膠指套來測量手指、手腕的力量，通過適配患者的彈力強(qiáng)度來估算出患者目前的手部力量；此外，在更為精準(zhǔn)的手指、手腕力量測量模塊設(shè)計(jì)中，可通過改進(jìn)可拆卸金屬套件的結(jié)構(gòu)，在其中增加拉力測量傳感器模塊，通過直接測量手指、手腕力量來獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。目前，關(guān)于手功能的科研項(xiàng)目研究重點(diǎn)為模擬手套和數(shù)據(jù)手套，基于患者手臂的肌電等生物學(xué)信號(hào)反饋[20]及手部的肌肉響應(yīng)來獲取數(shù)據(jù)，通過非常精細(xì)的手部動(dòng)作檢測來模擬手部的運(yùn)動(dòng)軌跡[21]。相關(guān)研究指出，生物學(xué)信號(hào)弱且外界干擾大，可通過增加生物傳感器及數(shù)據(jù)算法來提高手部動(dòng)作準(zhǔn)確率和動(dòng)作完成率[22]，并基于數(shù)據(jù)分析來完成動(dòng)作意圖的識(shí)別[23]。