專利名稱：智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡功能障礙患者的平衡功能測試及訓(xùn)練方法，尤其涉及一種智 能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國腦血管病、帕金森病、顱腦外傷、脊髓損傷年發(fā)病率在逐年增加。這 些疾病和損傷會(huì)造成患者的平衡功能、下肢功能障礙，乃至殘疾。以目前存活的320 400 萬腦血管病重殘患者為例，平衡功能、下肢功能障礙是主要致殘因素。多個(gè)循證醫(yī)學(xué)證據(jù)表 明，平衡功能及下肢功能的訓(xùn)練是改善功能障礙的重要方式。平衡功能及下肢功能障礙患者的康復(fù)多數(shù)都要經(jīng)過從被動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練到主動(dòng)運(yùn)動(dòng) 訓(xùn)練的過程，目前進(jìn)行被動(dòng)態(tài)下肢平衡功能訓(xùn)練的疾病有卒中、腦外傷、帕金森病、脊髓損 傷等；也用于有昏迷、植物狀態(tài)和微弱意識(shí)狀態(tài)的意識(shí)障礙的疾病。因此，進(jìn)行相應(yīng)被動(dòng)態(tài) 下肢平衡功能訓(xùn)練及測試意義重大。雙腿同步屈伸與交替屈伸是人體下肢運(yùn)動(dòng)重要方式之一，被動(dòng)的同步屈伸類似被 動(dòng)的下蹲站起，被動(dòng)的交替屈伸類似被動(dòng)的踏步動(dòng)作。針對缺乏獨(dú)立站立行走能力的患者， 尤其對于無法自主動(dòng)作的患者來說，康復(fù)過程多數(shù)都要經(jīng)過長期被動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。對人體進(jìn) 行被動(dòng)的雙腿屈伸與交替屈伸訓(xùn)練是改善下肢功能的重要方式，同時(shí)還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 結(jié)果的功能評定，因此該方法對需要被動(dòng)態(tài)下進(jìn)行下肢功能的訓(xùn)練和評估病人的康復(fù)治療 具有重要意義。被動(dòng)的雙腿屈伸與交替屈伸動(dòng)作以往都是由訓(xùn)練師進(jìn)行手動(dòng)操作，不但費(fèi)時(shí)，費(fèi) 力，治療成本高，而且無法對被動(dòng)態(tài)下肢平衡功能進(jìn)行科學(xué)評估，有很大的局限性。有些產(chǎn)品有被動(dòng)的雙腿屈伸與交替屈伸基礎(chǔ)評定功能，但沒有減重功能，如 BIODEX的產(chǎn)品。有的產(chǎn)品有減重功能，但采用下肢康復(fù)訓(xùn)練方式的是用懸吊設(shè)備進(jìn)行減重 訓(xùn)練，懸吊設(shè)備使用懸吊帶向上牽引患者體重，需束縛患者軀干部，易帶來患者不適，操作 較繁瑣。同時(shí)目前的功能訓(xùn)練產(chǎn)品還缺乏形象、直觀的視覺反饋效果，這樣患者和儀器就 不能進(jìn)行互動(dòng)，而患者不能判斷通過一段時(shí)間的康復(fù)訓(xùn)練效果，激發(fā)不了病人的興趣，使病 人對訓(xùn)練顯得沒有多少信心。這種長期而乏味的訓(xùn)練，會(huì)影響患者的康復(fù)進(jìn)程，導(dǎo)致康復(fù)效 果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種在減重狀態(tài)下進(jìn)行的智能化被 動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測 試訓(xùn)練方法，通過一套智能化被動(dòng)態(tài)下肢平衡功能測試訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行，該智能化被動(dòng)態(tài)下 肢平衡功能測試訓(xùn)練系統(tǒng)包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、患者用顯示裝置和主顯示屏；訓(xùn)練床包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，床板安裝在床架 上，在床架的前端連接有左下肢支架和右下肢支架，左下肢支架和右下肢支架分別包括一 個(gè)腳踏板，腳踏板周圍分別設(shè)有足底壓力傳感裝置，在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)；主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有被動(dòng)態(tài)下肢功能測試評估模塊和被動(dòng)態(tài)下肢功能訓(xùn)練模塊。雙側(cè)同步屈伸與交替屈伸的訓(xùn)練由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)腳踏板來實(shí)現(xiàn)，被動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程的減 重通過自動(dòng)控制床板的傾斜來支撐患者，通過患者斜躺來減重。這種設(shè)計(jì)有利于提高訓(xùn)練 的效率，減輕護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能評估結(jié)果通過患者用顯示裝置 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)提供形象、直觀的視覺反饋圖像，激發(fā)病人訓(xùn)練的興趣。所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法包括以下步驟a、讓患者傾斜躺在訓(xùn)練床上，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上；b、根據(jù)患者的實(shí)際情況確定所需的減重角度，并通過調(diào)節(jié)訓(xùn)練床的傾斜角度以實(shí) 現(xiàn)該減重重量；C、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能測試評估模塊，讓患者進(jìn)行10秒鐘的被動(dòng)雙側(cè) 同步屈伸初始預(yù)測試，以適應(yīng)這種測試方式；d、系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作同步上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測 試，以得到各項(xiàng)動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)的測試評估結(jié)果，所述動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)包括額狀面擺動(dòng)頻 率、額狀面最大擺幅、額狀面平均擺幅、額狀面?zhèn)确綌[速、平均重心、重心移動(dòng)軌跡總長度和 重心移動(dòng)軌跡總面積；e、計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié)果，選擇合適的訓(xùn)練時(shí) 間、訓(xùn)練速度和減重角度，系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作同步上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)同步 屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、 士 10% 士20%和士20% 士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分比表示；f、計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié)果，選擇合適的訓(xùn)練時(shí) 間、訓(xùn)練速度和減重角度，系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作交替上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)交替 屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、 士 10% 士20%和士20% 士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分比表示。在被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練過程中，患者運(yùn)動(dòng)過程中的重心投影在下面所述的七 個(gè)參數(shù)的計(jì)算中都要用到。一般人體重心(center of gratitude,COG)在第二骶骨前。重 心投影指的是人體重心在兩個(gè)腳踏板范圍內(nèi)的投影，又由于人體處于被動(dòng)態(tài)平衡運(yùn)動(dòng)過程 中側(cè)向力很小，因此人體重心投影位置可以表示為Fl-F2G =-X LcwFl +F2式中，F(xiàn)l為左腳力的大?。籉2為右腳力的大??；L為左右腳踏板中心之間的距離， 一般設(shè)為33cm。在被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸運(yùn)動(dòng)測試過程中要評估額狀面擺動(dòng)頻率，額狀面擺動(dòng)頻率反 映了在一定時(shí)間內(nèi)，重心投影在額狀面即水平方向正負(fù)值的變化頻率，在算法中僅表示重 心投影位置沿左右方向變化的快慢，該參數(shù)值越大，即變化的頻率越高，反映患者抖動(dòng)越嚴(yán) 重，重心投影控制越不穩(wěn)，如帕金森病。額狀面擺動(dòng)頻率的定義為病人重心投影從左側(cè)區(qū)域移動(dòng)到右側(cè)區(qū)域以及從右側(cè)區(qū)域移動(dòng)到左側(cè)區(qū)域的次數(shù)與時(shí)間之比，即
權(quán)利要求
1.一種智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，通過一套智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試 訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行，該系統(tǒng)包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、主顯示屏和患者用顯示裝置；訓(xùn)練 床包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，床板安裝在床架上，在 床架的前端連接有左下肢支架和右下肢支架，左下肢支架和右下肢支架分別包括一個(gè)腳踏 板，腳踏板周圍分別設(shè)有足底壓力傳感裝置，在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；其特征在于所述的主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有被動(dòng)態(tài)下肢功能測試評估模塊和被動(dòng)態(tài)下肢功 能訓(xùn)練模塊；所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法包括以下步驟a、讓患者傾斜躺在訓(xùn)練床上，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上，使左右腳踏板處 于同一水平面上；b、根據(jù)患者的實(shí)際情況確定所需的減重角度，并通過調(diào)節(jié)訓(xùn)練床的傾斜角度以實(shí)現(xiàn)該減重重量；c、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能測試評估模塊，讓患者進(jìn)行10秒鐘的被動(dòng)雙側(cè)同步 屈伸初始預(yù)測試，以適應(yīng)這種測試方式；d、系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作同步上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測試， 以得到各項(xiàng)動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)的測試評估結(jié)果，所述動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)包括額狀面擺動(dòng)頻率、 額狀面最大擺幅、額狀面平均擺幅、額狀面?zhèn)确綌[速、平均重心和重心移動(dòng)軌跡總長度；e、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié)果，選擇合適的訓(xùn)練時(shí) 間、訓(xùn)練速度和減重角度，系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作同步上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)同步 屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落在離正常重心投影零位士 5%、士 5% 士 10%、 士 10% 士20%和士20% 士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分比表示；f、計(jì)算機(jī)進(jìn)入被動(dòng)態(tài)下肢功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié)果，選擇合適的訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn) 練速度和減重角度，系統(tǒng)啟動(dòng)左右腳踏板作交替上下運(yùn)動(dòng)，讓患者做被動(dòng)雙側(cè)交替屈伸運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%和士20% 士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分比表示。
2.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測試評 估模塊包括床身傾斜模塊、測試腳踏復(fù)位模塊、測試開始模塊、測試準(zhǔn)備模塊、停止測試模 塊、測試結(jié)果模塊和錄入測試報(bào)告模塊；所述的功能訓(xùn)練模塊包括床身傾斜模塊、同步屈伸 訓(xùn)練腳踏復(fù)位模塊、同步屈伸訓(xùn)練開始模塊、同步屈伸訓(xùn)練停止模塊、同步屈伸查看結(jié)果模 塊、同步屈伸錄入報(bào)告模塊和交替屈伸訓(xùn)練開始模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的各 項(xiàng)動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)的測試評估以患者在被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸測試過程中的重心投影的變化 為基礎(chǔ)進(jìn)行評估，所述的重心投影指的是人體重心在腳踏板范圍內(nèi)的投影，由下面的公式 確定G--χ LcmFl +F2式中，F(xiàn)l為左腳力的大??；F2為右腳力的大??；L為左右腳踏板中心之間的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的額 狀面擺動(dòng)頻率反映了在一定時(shí)間內(nèi)，重心投影在額狀面即水平方向正負(fù)值的變化頻率，在 算法中僅表示重心投影位置沿左右方向變化的快慢，該參數(shù)值越大，即變化的頻率越高，反映患者抖動(dòng)越嚴(yán)重，重心控制越不穩(wěn)，如帕金森病患者；額狀面擺動(dòng)頻率的定義為患者重心投影從左側(cè)區(qū)域移動(dòng)到右側(cè)區(qū)域以及從右側(cè)區(qū)域 移動(dòng)到左側(cè)區(qū)域的次數(shù)與時(shí)間之比，即
5.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的重 心移動(dòng)軌跡總長度反映了患者減重狀態(tài)下，被動(dòng)態(tài)平衡運(yùn)動(dòng)過程中重心移動(dòng)軌跡總長度， 其值越大表明重心分力投影偏移距離總和越長，患者平衡能力越差。重心軌跡分為中心型、 前后型、左右型、多中心型和彌散型，正常為多中心型，利用重心軌跡總長度參數(shù)可以協(xié)助 判斷重心軌跡類型，從而進(jìn)一步診斷病情，重心移動(dòng)軌跡總長度的計(jì)算方法為
6.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的平 均重心反映了在被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸運(yùn)動(dòng)過程中，雙下肢用力的平衡情況，絕對值越小，表示 平衡程度越好，正值越大，表明右下肢較左下肢更有力；負(fù)值越大，表明左下肢較右下肢更 有力；平均重心投影值越大，身體對稱性越差，如卒中偏癱患者；平均重心的定義為患者重 心投影偏移距離之和與采集次數(shù)之比，計(jì)算方法為N—Σ網(wǎng)G 二^N式中，Gi為每次重心投影位置；i = 1、2、3、4……N(i、N為整數(shù))，N為選擇的測試時(shí)間 內(nèi)采集的點(diǎn)數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的重 心落在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%或士20% 士30% 區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比由以下公式算出仏100%3 N式中，n3為重心在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%或 士20% 士30%區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)，N為選擇的測試時(shí)間內(nèi)采集的點(diǎn)數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，其特征在于所述的良 好重心百分比為重心落在離正常重心投影零位士5%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間占全部訓(xùn)練時(shí)間的百分 比。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練方法，該方法通過一套智能化被動(dòng)態(tài)下肢功能測試訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行，系統(tǒng)包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、患者用顯示裝置和主顯示屏；訓(xùn)練床包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，在床架的前端連接有左下肢支架和右下肢支架，左下肢支架和右下肢支架分別包括一個(gè)腳踏板，主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有測試評估模塊和功能訓(xùn)練模塊。本發(fā)明的智能化下肢功能測試訓(xùn)練方法，通過對病人進(jìn)行背部支撐減重(或不減重)形式下的被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸測試評估，獲取各項(xiàng)動(dòng)態(tài)姿勢圖參數(shù)數(shù)據(jù)，有針對性地對病人進(jìn)行被動(dòng)雙側(cè)同步屈伸和被動(dòng)雙側(cè)交替屈伸訓(xùn)練，有利于加快下肢功能障礙患者的康復(fù)。
文檔編號A61H1/00GK102038491SQ200910197350
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉寶林, 劉穎, 安美君, 崔海坡, 徐秀林, 胡秀枋, 趙展, 鄒任玲 申請人:上海理工大學(xué)