三維掃描壓力手套對腦卒中早期偏癱患者患手水腫的治療效果

王紅兵 袁 景 卜 京 賀桂萍 馬前前 林 樺

偏癱患者手水腫是腦卒中早期較常見的并發(fā)癥，其發(fā)生率為18%～33%[1-2]，通常波及手指和手掌，嚴重者可波及前臂下段，出現(xiàn)皮膚淤紫，皮溫升高，并伴有手部關(guān)節(jié)活動(特別是被動活動)時劇烈的疼痛，嚴重影響患手功能。若早期不給予及時的治療，患手水腫持續(xù)3～6個月后，可能導(dǎo)致手指關(guān)節(jié)僵硬、肌群萎縮[3]。臨床上減輕肢體水腫的康復(fù)治療方法有壓力療法、肢體抬高、運動療法、理療等[4]。其中，壓力療法見效快、消腫效果較好，且為無創(chuàng)療法[5-6]，可通過穿戴壓力手套改善患手水腫。目前僅根據(jù)患手的周徑和長度來選擇患者使用壓力手套的型號(大、中、小號)，需要壓迫的部位與壓力手套的貼合度不佳，導(dǎo)致水腫部位所承受的壓力不夠精確、均勻[7]，影響治療效果；此外，體感舒適度不佳可導(dǎo)致患者對長時間穿戴壓力手套的依從性差。拉普拉斯定律表明，精確測量壓力面的曲率半徑是制作壓力手套的一個重要參數(shù)[8]。本研究利用三維掃描技術(shù)獲取腦卒中早期偏癱患者水腫的患手精確的圍度和曲率半徑，為其定制壓力手套，治療患手水腫，取得較好的效果。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選擇2019年10月—2020年9月在上海市第四康復(fù)醫(yī)院住院治療的患手水腫的腦卒中早期偏癱患者40例，男25例、女15例，年齡范圍55～80歲，年齡為(70.53±6.25)歲；病程范圍50～90 d，病程為(70.43±7.91) d。采用隨機數(shù)字表法將患者分為觀察組(穿戴定制壓力手套)和對照組(穿戴傳統(tǒng)壓力手套)，每組20例。納入標準：①符合衛(wèi)生部“十一五”規(guī)劃教材第7版《診斷學》制訂的腦卒中早期診斷標準，病程<90 d；經(jīng)體格檢查證實為手部水腫。②Brunnstrom上肢和手分級為Ⅰ或Ⅱ級。③參照國際淋巴學協(xié)會的肢體水腫判定標準[9]，患手為輕度(水腫體積增加<20%，肢體有沉重緊縮和乏力感)和中度(水腫體積增加20%～40%，指壓凹陷)水腫，采用水置換法測量水腫體積。排除標準：①嚴重心、肺、肝、腎損害，腫瘤，血液疾病；②急性炎癥性皮膚病；③肢體深靜脈血栓形成或血栓性靜脈炎；④嚴重精神疾患，認知功能障礙。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核和批準(批準號為SP201904)，所有患者均知情同意。

1.2 方法 兩組患者均接受常規(guī)康復(fù)治療。①良肢位擺放：仰臥位時肩胛骨下墊薄枕，肩關(guān)節(jié)稍外展、伸肘、伸指，掌心向下，固定于枕頭上；健側(cè)臥位時患側(cè)上肢向前平伸，肩關(guān)節(jié)前屈90°放枕頭上，伸肘、伸腕、伸指、掌心向下；患側(cè)臥位時患者上肢向前平伸內(nèi)旋、肩關(guān)節(jié)前屈90°，偏癱側(cè)肢體與軀干呈90°，伸肘、伸指、掌心向上，注意肘關(guān)節(jié)盡量伸直。②主動、被動活動：對患側(cè)的肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、指間關(guān)節(jié)進行無痛范圍內(nèi)被動運動，采用Bobath握手，在無疼痛范圍內(nèi)做輔助主動活動，每日1次，每次60 min，共3周。

觀察組：在常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上，患手穿戴定制壓力手套(2019年4月獲得實用新型專利，專利名稱為一種壓力手套，專利號為201721473485.1，圖1)，每天穿戴22 h(洗漱或洗澡時脫掉)，共3周。壓力手套定制步驟如下。①掃描：應(yīng)用加拿大Creaform公司生產(chǎn)的便攜式三維掃描儀(型號為Go！SCAN 3D)和設(shè)備自帶的掃描專業(yè)軟件VXelements?；贾３只眷o止狀態(tài)，應(yīng)用三維掃描儀掃描獲得患肢三維點云數(shù)據(jù)。②修圖：應(yīng)用美國3D Systems公司的三維專業(yè)軟件Geomagic Studio對掃描獲取的患肢三維點云數(shù)據(jù)進行修圖處理。③分割：應(yīng)用Geomagic Studio軟件，將患肢按部位分割，獲得分解的三維患手數(shù)據(jù)模型，便于測量和設(shè)計壓力手套部件(圖2A)。④測量：應(yīng)用美國3D Systems公司的三維專業(yè)軟件Geomagic Control對分解的各部分進行測量，包括主要壓力面曲率半徑和周長、長度等(圖2B、2C)。⑤壓力手套制作：由壓力手套生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)設(shè)計，裁剪并縫制壓力手套。壓力手套尺寸=患手實際尺寸/(1+X)，X為手套面料的縮放比，范圍為10%～25%[10]；壓力范圍為23～32 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)[8]。應(yīng)用KIKUHIME綁帶皮膚壓力監(jiān)測儀(購自丹麥TT-meditrade公司，型號為HPM-KH-01)測試壓力手套的壓力值(圖3);壓力監(jiān)測范圍為0～120 mmHg，壓力監(jiān)測頻率3次/s，壓力監(jiān)測精確度±1 mmHg[11-12]。

圖1 患手穿戴三維掃描定制的壓力手套

圖3 KIKUHIME綁帶皮膚壓力監(jiān)測儀測試壓力值

對照組：在常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上，患手穿戴傳統(tǒng)壓力手套;選用2級治療性壓力手套[13]，根據(jù)皮尺測量的周徑選用大、中、小號手套，每天穿戴22 h(洗漱或洗澡時脫掉)，共3周。

1.3 觀察指標 比較兩組患者的一般情況，包括性別構(gòu)成、年齡、病程、治療前患手水腫體積、疼痛發(fā)生率、上肢Fugl-Meyer評定量表(FMA)評分(評價運動功能)、簡易精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)評分(評價認知功能)。比較兩組患者治療3、7、14、21 d后患手水腫體積變化值，評價壓力舒適性。

1.4 患手水腫體積測量和壓力舒適性評價 采用水置換法測量患手水腫體積：取1個裝滿20 ℃水的塑料容器，將健手和患手分別放入容器內(nèi)，水面沒至標記的腕橫紋處，用實驗室量筒測量溢出水的體積即手的體積，患手與健手的體積差即患手水腫體積。于早上起床脫下手套后測量，測3次，取平均值。治療后患手水腫體積變化值=治療前水腫體積-治療后水腫體積。采用語義差異標尺法[14]評價壓力舒適性，由兩級比例標尺組成，劃分為7個等值的評定等級，讓患者根據(jù)其主觀感受在標尺上指出舒適性的等級，記錄對應(yīng)的評分：0分為極不舒適；1分為不舒適；2分為有些不舒適；3分為無不舒適；4分為有點舒適；5分為比較舒適；6分為很舒適。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況比較 兩組患者的性別構(gòu)成、年齡、病程、治療前患手水腫體積、疼痛發(fā)生率、FMA評分、MMSE評分的差異均無統(tǒng)計學意義(P值均>0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般情況比較 (N=20)

2.2 兩組患者治療后患手水腫體積變化值比較 治療3 d后，兩組患者患手水腫體積變化值的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；治療7、14、21 d后，觀察組患者患手水腫體積變化值均顯著大于對照組同時間(P值均<0.01)。見表2。

表2 兩組患者治療后患手水腫體積變化值比較

2.3 兩組患者治療后壓力舒適性評分比較 治療3、7、14、21 d后，觀察組壓力舒適性評分均顯著高于對照組同時間(P值均<0.01)。見表3。

表3 兩組患者治療后壓力舒適性評分比較 分)

3 討 論

腦卒中發(fā)病后3個月內(nèi)是水腫高發(fā)期，手部水腫的發(fā)病機制目前尚不清楚。一些學者認為，腦卒中后交感神經(jīng)血管舒縮功能障礙、自主神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)導(dǎo)致水腫發(fā)生；也有學者認為，由于偏癱肢體的肌肉功能減退、臥床制動、腕關(guān)節(jié)過度屈曲導(dǎo)致靜脈淤血，淋巴循環(huán)障礙，導(dǎo)致水腫發(fā)生[15]。

壓力手套作為壓力治療的一種實施方法，因穿戴、洗滌方便，已逐步應(yīng)用于手部水腫患者的康復(fù)治療。目前市場上銷售的成品手套統(tǒng)一分為大、中、小3種型號，批量生產(chǎn)，不能為手部水腫的患者提供個性化治療；由于手的各部位曲率半徑不同，患手直接穿戴壓力手套無法實現(xiàn)23～32 mmHg的目標壓力值，且壓力手套的壓力分布不均勻會降低患者舒適性。

《福迪淋巴學》第3版[8]中強調(diào)：“由彈性材料所產(chǎn)生的壓力可以根據(jù)拉普拉斯定律來計算，即P=T/R，P為壓力，T為張力，R為半徑，壓力可以定義為張力除以肢體的半徑”。壓力療法中由彈性面料對患肢產(chǎn)生的壓強不僅與面料的張力成正比，還與壓力面的曲率半徑成反比。在相同面料產(chǎn)生恒定張力時，施加于小半徑表面上的壓力大于施加于大半徑表面上的壓力。人手是人體較為敏感、靈巧的器官，其形態(tài)可因年齡、性別存在較大的差異，如手指長短粗細不同，手背、掌面寬度厚度各異，從而導(dǎo)致手部曲率半徑變化較大。壓力手套的形狀和功能必須滿足以下條件才能確保壓力實施而減輕患手水腫[16]：①適應(yīng)手和上肢各部位不同的圍度、曲率半徑變化；②在不同部位產(chǎn)生的壓力值和壓力分布均勻；③壓力舒適性。

目前，壓力手套多用于燒傷后瘢痕修復(fù)、手外傷后腫脹消退[17-18]，而聚焦于腦卒中后肢體水腫治療的研究較少。本研究采用光學非接觸三維掃描方法獲取患手的三維數(shù)字模型，測量壓力面的曲率半徑，根據(jù)不同部位的曲率半徑定制壓力手套。這種個性化設(shè)計可提高患者穿戴壓力手套的舒適性，通過三維肢體掃描技術(shù)使手套更貼合手形，從而減少手套與手相對運動產(chǎn)生摩擦引起的不適感，增加了患者的治療依從性。

本研究結(jié)果顯示，治療3 d后，兩組患者患手水腫體積變化值的差異無統(tǒng)計學意義，表明兩種壓力手套應(yīng)用早期減輕患手水腫的效果相當；治療7、14、21 d后，觀察組患者患手水腫體積變化值均顯著大于對照組同時間，表明隨著治療時間延長，定制壓力手套減輕患手水腫的效果更明顯，其療效優(yōu)于傳統(tǒng)壓力手套。既往研究[19]采用軟尺測量患手周徑定制壓力手套，該方法無法獲取曲率半徑。本研究在設(shè)計過程中采用三維數(shù)據(jù)模型，能夠測量壓力面曲率半徑，根據(jù)拉普拉斯定律,可以保證精確施壓。

壓力療法必須保證加壓的連續(xù)性[20]，原則上每天的加壓時間≥18 h，連續(xù)加壓24 h的效果更佳，可防止間歇松壓造成水腫反彈影響治療效果。長時間穿戴加壓手套須滿足患者的舒適性，壓力舒適性是評價壓力手套的重要指標，可通過患者的主觀感受評價壓力舒適性。本研究結(jié)果顯示，治療3、7、14、21 d后，觀察組壓力舒適性評分均顯著大于對照組同時間，表明患者穿戴定制壓力手套的舒適性更好。

綜上所述，本研究采用三維掃描儀對患手進行360°掃描，利用激光束和攝像機采集手的三維數(shù)據(jù)，在三維掃描儀提供的三維人體外輪廓點云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過計算機軟件建模和有限元分析[21]，進行特征提取，構(gòu)建點云人體表面模型，獲取精確的截面圍度和曲率半徑。利用計算機軟件對照法定量各個特征部位的形體變化規(guī)律，進一步提取壓力手套特征數(shù)據(jù)值。這種測量方法替代了傳統(tǒng)用卷尺測量肢體長度、周徑，克服了批量生產(chǎn)的傳統(tǒng)壓力手套只能根據(jù)統(tǒng)計上的人體尺寸和形態(tài)來生產(chǎn)的缺陷，具有個體針對性。本研究利用三維掃描技術(shù)定制的壓力手套能更有效地減輕腦卒中早期偏癱患者患手水腫，提高患者壓力舒適性和生活質(zhì)量，值得臨床上借鑒和推廣。