Motor impairment evaluation for upper limb in stroke patients on the basis of a microsensor

There has been an urgent need for an effective and efficient upper limb rehabilitation method for poststroke patients. We present a Micro-Sensor-based Upper Limb rehabilitation System for poststroke patients. The wearable motion capture units are attached to upper limb segments embedded in the fabric of garments. The body segment orientation relative to the reference frame is computed by fusion of the sensory data, and the upper limb trajectory and movement parameters are obtained. Using the micro-Sensor-based Upper Limb rehabilitation System, the clinical Active Range of Motion scale can be measured automatically; a set of novel quantitative measures, referred to as motor feature indices, are obtained to evaluate the quality of the movement. Experimental results show that the proposed motor feature indices reflect the real motor impairment status very well, providing objective measurements of a patient’s functional recovery status in the rehabilitation process. Bei der Entwicklung einer effektiven und effizienten Rehabilitation der oberen Extremitäten bei Schlaganfallpatienten besteht dringender Handlungsbedarf. Wir präsentieren ein mikrosensorisches Rehabilitationssystem für die oberen Extremitäten bei Schlaganfallpatienten. Die tragbaren Motion Capture-Einheiten zur Bewegungserfassung werden - eingebettet in Kleidungsstücken - an Segmenten der oberen Extremitäten befestigt. Die Orientierung des jeweiligen Körpersegments in Relation zum Referenzrahmen wird durch Fusion der Sensordaten berechnet, wodurch man Informationen zum Bewegungsablauf und zu den Bewegungsparametern der oberen Extremitäten erhält. Mit Hilfe des mikrosensorischen Rehabilitationssystems für die oberen Extremitäten lässt sich die klinische aktive Bewegungsamplitude automatisch messen; so erhält man neue quantitative Messwerte, auch motorische Feature-Indizes genannt, zur Evaluierung der Bewegungsqualität. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagenen motorischen Feature-Indizes den realen motorischen Beeinträchtigungs-Status sehr gut widerspiegeln und objektive Messungen des funktionellen Erholungsstatus eines Patienten während der Rehabilitation liefern. Existe la necesidad urgente de establecer un método efectivo y eficiente de rehabilitación de los miembros superiores en pacientes que han sufrido un ictus. En este estudio se presenta un sistema de rehabilitación de los miembros superiores para pacientes postictus basado en un microsensor. Las unidades de captura del movimiento se colocan en los segmentos de los miembros superiores enganchadas a la ropa. La orientación del segmento corporal con respecto al marco de referencia se calcula mediante la combinación de los datos sensoriales; también se obtienen la trayectoria y los parámetros de movimiento de los miembros superiores. La escala clínica del rango de movimiento activo se calcula de forma automática gracias al sistema de rehabilitación de los miembros superiores basado en un microsensor. Asimismo, se obtiene una novedosa serie de medidas cuantitativas, denominadas índices de las funciones motoras, con el fin de evaluar la calidad del movimiento. Los resultados experimentales muestran que los índices de las funciones motoras propuestos reflejan fielmente el estado de la discapacidad motora, a la vez que ofrecen medidas objetivas sobre el estado de recuperación funcional de un paciente dentro del proceso de rehabilitación. Il existe un besoin urgent de développer une méthode efficace de rééducation des membres supérieurs pour les patients post-AVC. Nous présentons un système de rééducation des membres supérieurs fonctionnant par micro-capteur pour les patients post-AVC. Les unités portatives de capture de mouvement sont intégrées au tissu des vêtements et ainsi fixées à des segments du membre supérieur. L'orientation du segment du corps par rapport au cadre de référence est calculée par la fusion des données sensorielles et des paramètres de trajectoire et de mouvement du membre supérieur sont obtenus. L'utilisation du système de rééducation des membres supérieurs fonctionnant par micro-capteur permet de mesurer automatiquement l'échelle de la plage clinique active de mouvement ; un jeu de nouvelles mesures quantitatives, dénommées indices de fonction motrice, est obtenu pour évaluer la qualité du mouvement. Les résultats expérimentaux montrent que les indices de fonction motrice proposés reflètent fidèlement l'état réel de déficience motrice, en fournissant des mesures objectives de l'état de récupération fonctionnelle d'un patient dans le processus de rééducation.