IEEE trans:青少年脑瘫痪家庭治疗训练的手势分类与校正方法

以家庭为主的康复训练可以增强传统疗法，提高残疾人的日常活动表现。脑性瘫痪（CP）是由于大脑损伤或异常而导致的残疾。脑瘫发生在出生时，持续到成年，表现为积极和消极的运动症状，包括痉挛、虚弱、选择性控制受损和感觉缺陷。为了提高手的能力，建议在目标任务或活动指导任务的同时，经常和密集地练习特定的、治疗性的手部动作。手势识别的进步提供了一种通过虚拟环境（例如作为视频游戏控制器）来练习这些动作的方法，并提高了家庭的训练效率和参与度。

本研究介绍了一种嵌入到青少年CP康复视频游戏中的家庭校准和分类程序以及训练方法。该程序允许：家庭设置：训练数据的收集和处理与最小的成人参与在游戏的第一分钟。治疗实践：实时手势识别识别治疗运动的游戏反馈和控制。临床观察：用于分类的特征以及CP的神经运动体征观察。

游戏的目标是在角色跨越关卡时避开所有障碍。在最初的商业版本中，玩家在正确的时间点击屏幕以避开障碍物。对于这项工作，点击命令被手势控制器取代。在游戏开始前，参与者接受游戏目标的指导，并由治疗师指导如何进行治疗性手势。

肌电图和惯性数据作为康复游戏控制器和反馈的数据

 19名患有脑瘫的年轻人在法国和加拿大完成了为期4周的家庭干预。在游戏中，参与者坐在笔记本电脑前的桌子旁，手肘呈90度角，手掌朝下。 使用以下一种治疗性手势来控制游戏：腕伸张开的手指，腕伸闭合的手指，手指拇指捏，或旋后（手势的视频可以在链接：这里看到）。参与者和治疗师共同决定练习哪种姿势，并制定练习时间表。12名参与者的手功能轻度受损，其余被归类为中度受损（MACS等级I和II）。干预一个月的实践时间平均为4± 每周1天（共8-24天），每天17± 9分钟（总共37-333分钟） 。除两名参与者外，所有参与者都能立即按照游戏中给出的校准提示进行操作。他们能够保持休息状态，直到提示他们做出所需的手势，然后在动画结束时放松。两名参与者（K，N）在遵循指示时有特别的困难。他们会很早就开始做这个手势，并做过多的手臂动作，而不是只做要求的手势。

74%的参与者达到了自我确定的实践目标。 17%出现的技术问题需要外部支持才能解决。未报告不良事件。在身体功能测量中观察到中度影响（主动伸腕：SMD=1.82，95%CI=0.85-2.78；握力：SMD=0.63，95%CI=0.65-1.91）。在所有参与者中，主要治疗手势的分类器表现（F1得分）为0.90± 0.05（95%可信区间=0.87-0.92），第二手势为0.82± 0.09（95%CI=0.77-0.86）。该方法对CP症状敏感的特征对分类有重要贡献，并与腕关节伸展改善和练习时间增加相关。

总之，结合家庭训练的指导和高质量的生物反馈，可以使青少年积极参与家庭康复，以补充传统治疗。

A. Macintosh, N. Vignais, E. Desailly, E. Biddiss and V. Vigneron, "A Classification and Calibration Procedure for Gesture Specific Home-Based Therapy Exercise in Young People With Cerebral Palsy," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 29, pp. 144-155, 2021, doi: 10.1109/TNSRE.2020.3038370.