專(zhuān)利名稱(chēng)：下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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康復(fù)訓(xùn)練方法，尤其涉及在背部支撐減重 (集成不減重)狀態(tài)下的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)腦血管病、帕金森病、顱腦外傷、脊髓損傷年發(fā)病率各為219/10萬(wàn)、 100/10萬(wàn)、55. 4/10萬(wàn)和6/10萬(wàn)。而且由于老齡化、自然災(zāi)害頻發(fā)和意外事故增加的緣故， 發(fā)病率在逐年增加。這些疾病和損傷會(huì)造成下蹲-站起功能障礙。下蹲和站起是為保持功 能獨(dú)立性而每日多次進(jìn)行的功能性活動(dòng)，在評(píng)價(jià)殘疾的各種ADL量表(如Barthel量表) 中，轉(zhuǎn)移、如廁均與此直接有關(guān)，而且通常占評(píng)分較大比例。有資料表明，卒中患者的跌倒較 多發(fā)生在下蹲-站起過(guò)程中。因此，有效地改善下蹲-站起功能是康復(fù)的重要舉措。臨床上一般通過(guò)肉眼觀察或使用簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)工具評(píng)價(jià)患者的下蹲-站起功能，更 復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)評(píng)定需通過(guò)高速攝像機(jī)及動(dòng)作分析系統(tǒng)進(jìn)行。下蹲-站起功能訓(xùn) 練上，一般為治療師針對(duì)造成下蹲-站起功能障礙的具體問(wèn)題，如肌力、平衡、痙攣等，進(jìn)行 對(duì)應(yīng)的具體練習(xí)及整合練習(xí)。目前尚缺乏針對(duì)下蹲-站起功能進(jìn)行整體化訓(xùn)練的智能化設(shè) 備。針對(duì)缺乏獨(dú)立下蹲-站起能力的患者，如何進(jìn)行早期訓(xùn)練是臨床上迫切需要進(jìn)行解決 的問(wèn)題。目前的下蹲站起康復(fù)訓(xùn)練，沒(méi)有結(jié)合減重方式，沒(méi)有減重的下蹲站起康復(fù)訓(xùn)練只 適合靜態(tài)平衡較好、具有獨(dú)立站立功能患者。對(duì)于缺乏獨(dú)立站立能力的嚴(yán)重患者來(lái)說(shuō)，無(wú)法 采用該方式進(jìn)行訓(xùn)練，因此，提出一種減重方式下的下蹲-站起訓(xùn)練是臨床上迫切需要進(jìn) 行解決的問(wèn)題。此外，以往的功能訓(xùn)練產(chǎn)品往往缺乏游戲化訓(xùn)練軟件和視覺(jué)反饋系統(tǒng)，患者和儀 器就缺乏互動(dòng)，而患者也不能判斷通過(guò)一段時(shí)間的康復(fù)訓(xùn)練效果如何。長(zhǎng)期訓(xùn)練的枯燥乏 味，使患者逐漸缺乏訓(xùn)練信心，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(wèn)題，提供一種下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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)方案一種下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn) 練方法，通過(guò)一套下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行，該下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練系 統(tǒng)硬件包括訓(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，床板分為背部滑動(dòng)板和床下肢擋板，該 訓(xùn)練床的特點(diǎn)在于背部滑動(dòng)板安裝在床架上，并與床架滑動(dòng)相連可以沿床架前后滑動(dòng)，同 時(shí)跟隨床架傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種角度背部支撐減重運(yùn)動(dòng)。在背部滑動(dòng)板下方裝有位移傳感 裝置；在床架的前端連接有左、右腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(shè)有足底壓力傳感裝 置，實(shí)現(xiàn)下蹲站起過(guò)程位移及壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包含兩臺(tái)直線步進(jìn)電機(jī)和兩付頂桿，在床架上安裝有床板角度顯 示器隨床架一起移動(dòng)。所述的主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)軟件，該軟件包含測(cè)試評(píng)估 模塊和功能訓(xùn)練模塊；所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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重量，通過(guò)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)入下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)估模塊，讓患者進(jìn)行10秒 鐘的下蹲站起初始測(cè)試，以適應(yīng)這種測(cè)試方式；d、讓患者做下蹲站起運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，以得到各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)試評(píng)估結(jié)果，所 述動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括額狀面擺動(dòng)頻率、平均重心、額狀面最大擺幅、額狀面平均擺幅、重心移 動(dòng)軌跡總長(zhǎng)度、重心移動(dòng)軌跡總面積、額狀面?zhèn)确綌[速、測(cè)試周期內(nèi)左右下肢平均做功量和 測(cè)試周期內(nèi)左右下肢平均做功功率；e、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)的功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測(cè)試評(píng)估結(jié) 果，選擇合適的訓(xùn)練周期和減重角度，讓患者做下蹲站起運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績(jī)以重心落 在離正常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分 比表示。f、患者下蹲站起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的重心投影變化是下蹲站起動(dòng)力學(xué)參數(shù)評(píng)估的基礎(chǔ)， 在下面所述的i^一個(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。上述的重心投影指的是人體重心在腳踏板范圍內(nèi)的投影，又由于人體處于 站立平衡下蹲站起過(guò)程中側(cè)向力很小，因此人體重心投影位置可由下式確定
權(quán)利要求
1.一種下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，通過(guò)一套下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn) 行，該下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)硬件包括訓(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， 床板分為背部滑動(dòng)板和床下肢擋板，床下肢擋板固定在床架上，背部滑動(dòng)板與床架滑動(dòng)相 連可以沿床架前后滑動(dòng)，在背部滑動(dòng)板下方裝有位移傳感裝置；在床架的前端連接有左、右 腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(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)有下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)軟件，該軟件包含 測(cè)試評(píng)估模塊和功能訓(xùn)練模塊；所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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重量，并通過(guò)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)入下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)估模塊，讓患者進(jìn)行10秒鐘的 下蹲站起初始預(yù)測(cè)試，以適應(yīng)這種測(cè)試方式；d、讓患者做下蹲站起運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，以得到各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)試評(píng)估結(jié)果，所述動(dòng) 力學(xué)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(zhǎng)度、重心移動(dòng)軌跡總面積、測(cè)試周期內(nèi)左右下肢平均做功量和測(cè)試 周期內(nèi)左右下肢平均做功功率；e、計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評(píng)定訓(xùn)練系統(tǒng)的功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測(cè)試評(píng)估結(jié)果，選擇 合適的訓(xùn)練周期和減重角度，讓患者做下蹲站起運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績(jī)以重心落在離正 常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士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(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測(cè)試評(píng) 估模塊包括床身傾斜模塊、測(cè)試開(kāi)始模塊、測(cè)試準(zhǔn)備模塊、測(cè)試結(jié)束模塊、測(cè)試結(jié)果模塊和 錄入報(bào)告模塊；所述的功能訓(xùn)練模塊包括床身傾斜模塊、訓(xùn)練開(kāi)始模塊、訓(xùn)練停止模塊、查 看結(jié)果模塊和錄入報(bào)告模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的各項(xiàng)動(dòng) 力學(xué)參數(shù)的測(cè)試評(píng)估以患者在背部支撐減重下蹲站起平衡測(cè)試過(guò)程中的重心投影的變化 為基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)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X = (Fa+Fb-Fc-Fd) · L/G y = (fb+fd-fa-fc) · M/G式中，L為四個(gè)足底壓力傳感裝置的中心點(diǎn)在X軸上到傳感裝置的距離，M為四個(gè)足底 壓力傳感裝置的中心點(diǎn)在Y軸上到傳感裝置的距離，G為減重后的患者人體的重量，F(xiàn)a、Fb, Fc, 分別為四個(gè)足底壓力傳感裝置的讀數(shù)；所述的正常重心投影零位即四個(gè)足底壓力傳 感裝置的中心點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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X軸方向變化的快慢，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所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的重心移 動(dòng)軌跡總長(zhǎng)度反映了患者在減重狀態(tài)下，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)重心投影移動(dòng)軌跡的總長(zhǎng)度，其值越 大表明重心投影偏移距離總和越長(zhǎng)，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(zhǎng)度參數(shù)可以協(xié)助判斷重心軌 跡類(lèi)型，從而進(jìn)一步診斷病情；重心軌跡總長(zhǎng)度的計(jì)算公式為
6.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的平均重 心反映了在下蹲站起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，雙下肢用力的平衡情況，絕對(duì)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(duì)稱(chēng)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)算公式為
7.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測(cè)試周 期內(nèi)左右下肢平均做功量反映了患者雙下肢姿勢(shì)肌主要是伸膝肌群的做功量，為了區(qū)分 左、右患側(cè)伸膝肌群的做功大小，其做功量分別計(jì)算，計(jì)算方法為W左=F左 S= (FA+FB)SW右=F右 S= (FC+FD)S式中，WpWje*測(cè)試周期內(nèi)左右下肢站起時(shí)平均做功量的大小，F(xiàn)pFie為左、右腳的受 力大小，F(xiàn)a, Fb, Fc, Fd分別為四個(gè)足底壓力傳感裝置的讀數(shù)，S為背部滑動(dòng)板在左、右腳的受 力作用方向上的位移，即背部滑動(dòng)板的滑動(dòng)距離，其數(shù)據(jù)由裝在背部滑動(dòng)板下方的位移傳 感裝置測(cè)量得到；測(cè)試周期內(nèi)左右下肢平均做功量之差，反映了雙下肢承重能力的差異，偏癱患者和單 側(cè)下肢骨關(guān)節(jié)炎等患者的雙下肢承重能力的差異超過(guò)一定正常范圍值。
8.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測(cè)試周 期內(nèi)左右下肢平均做功功率反映患者雙下肢伸膝肌群的做功快慢，為了區(qū)分左、右患側(cè)伸 膝肌群的做功快慢，其功率分別計(jì)算，其計(jì)算方法分別為
9.如權(quán)利要求1所述的背部支撐減重靜態(tài)平衡評(píng)定訓(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
10.如權(quán)利要求1所述的背部支撐減重下蹲站起評(píng)定訓(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
一種下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(xùn)練方法，通過(guò)一套下蹲站起平衡功能評(píng)定訓(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。其中訓(xùn)練床包括床座、床架和床板，床板包含背部滑動(dòng)板，背部滑動(dòng)板能跟隨患者做下蹲站起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)背部支撐減重。背部滑動(dòng)板下方裝有位移傳感裝置，訓(xùn)練床的一端設(shè)有左右腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(shè)有足底壓力傳感裝置，實(shí)現(xiàn)下蹲站起過(guò)程數(shù)據(jù)采集，在床架與床座之間設(shè)有自動(dòng)床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)支撐減重程度。患者用顯示裝置實(shí)時(shí)反饋評(píng)估和訓(xùn)練過(guò)程及結(jié)果。主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的評(píng)估。該方法首次實(shí)現(xiàn)減重方式下的下蹲站起的評(píng)估和訓(xùn)練，可幫助患者進(jìn)行早期下蹲站起平衡功能的訓(xùn)練。
文檔編號(hào)A61B5/22GK102039024SQ20091019735
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)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, 周岳平, 安美君, 徐秀林, 王紅梅, 胡秀枋, 鄒任玲 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)