Hand Function Assessment Based on Finger Joint Motion Analysis

Abstract

手是具有丰富的运动和感觉功能的人体器官，在人们日常生活中发挥着极其重要的作用。手部动作的准确采集是手动作分析、功能评估准确性的前提条件。但在临床上尚没有任何定量检测手指运动进行手功能评估的有效工具，缺少有效的手功能量化指标。如何确定一种合适的手部动作重构和分析方法是本研究的一个重要的技术问题。本研究开发一种新型手功能测量设备以及基于该设备的动作分析系统。整个系统主要由基于柔性传感器阵列的手指关节角度动态测量和手指运动过程重建两部分组成。基于柔性传感器阵列采用一种新式的传感材料，具有成本极低、灵敏度高、材料易处理、制作简单等优点，而且提供良好的测量性能；传感阵列包含了15个柔性传感器，能同时监测到手指关节的屈曲-伸展动作；采用硅胶膜的设计，穿戴时仅需覆盖在手的背部，佩戴舒适，而且弹性硅胶膜能够适应不同的手部尺寸，使传感器始终处于合适的测量位置中；双硅胶浇筑的硅胶膜既能对传感材料提供有效的保护，还能显著减小使用时的阻力，使 手动作不受到手套的影响。分析系统将手部运动数据实现在一个界面上展示手指运动的全过程，在手指动作重构图的基础上，可以直接得到手指关节活动度、关节活动次序等量化指标。本项研究所报导的手功能分析系统具有操作简单、结果呈现方式直观、可提供运动学量化指标等诸多优势，有助于对患者的手功能障碍的诊断、评估和康复评价。