前 言
冻结肩是常见的肩关节疾病之一，其特点是慢性进行性的肩关节外旋、外展、屈曲和内旋的活动受限，在普通人群中发病率高达2-2.4%，并且常常会导致持续数月以上的日常生活活动受限。因此，需要一项以患者为导向的肩关节功能结果评估工具以评估治疗效果并监测疾病的进展。改良肩周炎评估量表 (MESPS) 就是一个这样的功能结果评估量表，内容主要包括与患者疼痛和功能相关的问题，以及一些日常活动和肩关节功能性运动的完成情况。MESPS 在评估中国肩周炎人群的疼痛和功能方面具有良好的信度和效度。但是，MESPS的准确性在很大程度上取决于临床医生的技能和经验，而且该量表也无法观察关节活动的流畅度、活动范围和其他关节有无代偿性动作。因此，运用运动捕捉设备来准确评估功能性运动对临床医生而言是很有帮助的。有很多种运动捕捉设备可用于测量肩关节的活动，其中3D 运动分析系统是一种可靠且有效的技术，但是需要多个摄像头、可反射的标记点和后处理软件。由于设备的高成本和放置摄像机所需的较大空间，难以广泛的应用于临床工作。此外，标记点的操作对于临床运动康复的监督来说既费时又不方便。Microsoft Kinect 传感器（Microsoft，Redmond，WA，USA）是一种无标记动作捕捉系统（MLS），最初是作为识别3D人体运动的游戏控制器开发的。Kinect使用内置的RGB-D传感器和Kinect软件开发套件中的骨架跟踪算法实时获取深度信息。由于其便携性、廉价性和操作简便，已有多项研究中评估其测量肩关节运动的能力。然而，由于样本量小，其中两项研究对健康人群的普遍适用性有限。肩关节有三个自由度，是身体中活动度最大的关节，但只有一项研究评估了MLS在三个解剖平面上测量肩关节运动的效度。此外，所有研究都只评估了常规的肩关节动作，并没有考虑MESPS中采用的肩关节功能性运动。针对功能性运动的运动学评估可以提高动作质量，从而改善关节活动。既往研究评估了MLS与3D运动分析系统相比在执行肩关节静态动作和简单运动时的系统准确性。目前为止， 没有研究评估MLS与MBS相比测量肩关节运动学时的同时效度。因此，本研究的目的是研究MLS和MBS在三个解剖平面测量六次肩关节康复运动的同时效度。我们假设与MBS相比，MLS将具有出色的准确性和一致性。如果MLS的能力得到验证，我们的结果可以表明MLS在肩功能运动和康复锻炼中的临床应用价值。
方 法
实验纳入了25名健康的年轻人，同时使用3D运动捕捉系统和Kinect系统采集肩关节运动的数据，图1展示了实验过程以及Kinect系统显示出来的运动学骨架。受试者共完成六个动作，包括：最大前屈、最大后伸、外展到90°、90°外展位内旋、0°外展位外旋、以及水平内收。如图2，基于Kinect系统的骨骼追踪功能而研发的软件可以实时计算肩关节活动的角度，并与3D运动捕捉系统获得的结果做效度分析。
图1. 同时采集的实验过程和Kinect系统显示的运动学骨架
图2. A) 外展到90°；B) 最大后伸；C) 最大前屈；D) 水平内收；E) 0°外展位外旋；F) 最大后伸
结 果
相关性分析结果显示，MLS与MBS相比，0°外展位外旋、90°外展位内旋这两个个动作表现出高度相关（r＞0.8），外展到90°（r＝0.787）、最大后伸（r＝0.727）和水平内收（r＝0.619）呈中等相关，而对于最大前屈而言两个系统的相关性较差（r＝0.479）。这个结果可能是因为外旋和内旋更多涉及到的是前臂和肩关节的运动，躯干的代偿相对较少。动作本身的优势使得这两个旋转角度更加容易测量且不伴有躯干阶段的参与。所以，未来研究中建议使用双摄像头的方式以减少这种误差。为了进一步分析两种测量方法的差异，对结果进行了一致性检验，图3展示了一致性界限和Bland-Altman图的结果。
图3. 两种测量方法的Bland-Altman点图
结 论
Kinect系统用于评估肩关节运动学的数据是可行的。其优点在于它是一种非介入性、无需额外标记点的系统，在功能性的运动和康复训练是，该系统可以成为测量关节活动的一种工具。
该研究第一作者为同济大学附属养志康复医院的主管物理治疗师陈斌，通讯作者为康复医学转化研究中心主任牛文鑫。此项研究由牛文鑫课题组与科大讯飞苏州研究院合作完成，得到国家重点研发计划项目、上海市卫健委中医药传承和科技创新项目、上海市残疾人联合会资助。
原文链接：Concurrent validity of a markerless motion capture system for the assessment of shoulder functional movement.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590093522000182
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https://www.journals.elsevier.com/medicine-in-novel-technology-and-devices
https://www.editorialmanager.com/medntd/default1.aspx
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