基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法及系统

专利检索2025-06-05  5


本发明涉及医疗保健信息学,具体涉及一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法以及一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统。


背景技术:

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术,并不必然构成现有技术。

2、康复训练是指损伤后进行有利于恢复或改善功能的身体活动,除严重的损伤需要休息治疗外,一般的损伤不必完全停止身体康复训练,适当的、科学的康复训练对于损伤的迅速愈合和促进功能的恢复有着积极的作用。

3、目前,对于一些患有上肢运动功能障碍的特殊人群,独立进行重复性康复训练存在如下困难:(1)大多虚拟现实的任务仅针对运动功能康复,患者自身无法较好的去体验整个复健过程,并且虚拟场景仅限于屏幕空间,缺乏屏幕外的物理空间信息;(2)大部分产品专业性较高,患者不宜独立使用,并且主要面向就医患者,缺少适合康复阶段患者的辅助设备;(3)训练方法上,大多无法根据受试者执行训练任务时的运动表现及时进行个性化调整,导致受试者训练效果较差;

4、而且,目前对于一些患有上肢运动功能障碍的特殊人群的研究手段,主要基于患者填写的主观量表评估,或者基于患者测量的相关生理信号进行客观评估,存在主观性或数据维度单一的影响,难以达到良好的诊断效果。


技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法及系统,根据脑功能数据、摄像装置捕捉的受试者行为学数据以及主观量表,综合评判受试者当前康复训练任务的表现情况,并根据综合评判结果实时自适应调整受试者康复训练任务,极大的提高了康复训练效果。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

3、第一方面,本发明提供了一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法。

4、一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,包括以下过程:

5、将康复训练装置的当前训练任务运动信息映射到增强现实场景中,以使得受试者在每轮康复训练任务开始前通过增强现实设备,提前获知当前训练任务运动轨迹;

6、根据受试者执行当前康复训练任务时采集的脑功能数据以及受试者静息态脑功能数据,得到不同脑区激活程度,根据不同脑区激活程度得到脑功能评估结果,结合摄像装置捕捉的受试者行为学数据以及受试者主观量表进行综合评估;

7、根据综合评估结果,自适应调整康复训练装置的训练任务运动轨迹和参数。

8、作为本发明第一方面进一步的限定,根据受试者执行当前康复训练任务时采集的脑功能数据以及受试者静息态脑功能数据,得到不同脑区激活程度,根据不同脑区激活程度得出脑功能评估结果,包括:

9、将受试者执行当前康复训练任务时采集的脑功能数据以及受试者静息态脑功能数据进行对比分析,判断脑区激活程度与设定阈值的大小关系;

10、通过脑功能连接网络判断患者目前的大脑活跃程度和脑区之间的神经活动与连接性,判断受试者目前各个脑区具体的康复情况,通过脑效应连接网络判断受试者大脑区域之间相互作用的因果关系,得到受试者的定量脑功能评估结果。

11、作为本发明第一方面进一步的限定,摄像装置捕捉的受试者行为学数据,包括:受试者完成康复训练任务过程中的受试者动作图像,根据受试者动作图像得到受试者执行康复训练任务时躯体的三维坐标,识别出康复训练任务完成情况;

12、受试者主观量表,包括:每完成一个康复训练任务后受试者填写的自我评估问卷,自我评估问卷用于评估受试者在执行康复训练任务过程中的主观感受。

13、作为本发明第一方面进一步的限定,根据综合评估结果,自适应调整康复训练装置的训练任务参数,包括:

14、当综合评估结果与设定阈值的差值大于第一设定值且小于第二设定值时,在当前康复训练任务的基础上提高康复训练的运动速度再次进行训练;

15、当综合评估结果与设定阈值的差值大于或等于第二设定值时,在当前康复训练任务的基础上调整为高一个等级的康复训练任务再次进行训练;

16、当综合评估结果与设定阈值的差值大于或等于第三设定值,且小于或等于第一设定值时,不再调整康复训练任务,对当前任务进行重复性训练;

17、当综合评估结果与设定阈值的差值小于第一设定值,且大于第四设定值时,在当前训练任务的基础上降低康复训练的运动速度再次进行训练;

18、当综合评估结果与设定阈值的差值小于或等于第四设定值,在当前康复训练任务的基础上调整为低一个等级的康复训练任务再次进行训练。

19、作为本发明第一方面进一步的限定,康复训练任务根据运动轨迹的种类分为初级、中级和高级三种难度,初级难度下受试者进行直线运动,中级难度下进行圆弧运动,高级难度下进行曲线运动,初级、中级和高级三种难度下的运动速度和运动轨迹可调。

20、第二方面,本发明提供了一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统。

21、一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统,包括:

22、映射单元,被配置为:将康复训练装置的当前训练任务运动信息映射到增强现实场景中,以使得受试者在每轮康复训练任务开始前通过增强现实设备,提前获知当前训练任务运动轨迹;

23、评估单元,被配置为:根据受试者执行当前康复训练任务时采集的脑功能数据以及受试者静息态脑功能数据,得到不同脑区激活程度,根据不同脑区激活程度得到脑功能评估结果,结合摄像装置捕捉的受试者行为学数据以及受试者主观量表进行综合评估;

24、自适应运动控制单元,被配置为:根据综合评估结果,自适应调整康复训练装置的训练任务运动轨迹和参数。

25、第三方面,本发明提供了一种上肢康复训练系统。

26、一种上肢康复训练系统,包括:

27、增强现实设备、康复训练装置、康复训练服务器、近红外设备、摄像装置和加速度传感器,所述康复训练服务器分别与增强现实设备、康复训练装置、近红外设备、摄像装置和加速度传感器通信连接;

28、康复训练服务器用于接收增强现实设备、康复训练装置、摄像装置、深度摄像头和加速度传感器的数据,并被配置为执行本发明第一方面所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法的过程。

29、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

30、1、本发明在帮助受试者训练的同时,受试者既可以观察到康复训练时的真实物理场景,增强其康复训练时的沉浸感,又可以通过视觉增强,观察到康复训练任务的一系列参数,提前预知即将进行的康复训练任务信息,以便其更好的去完成康复训练。

31、2、本发明在帮助受试者训练的同时,通过检测受试者脑功能指标、行为学数据以及所收集的主观量表数据对当前受试者康复训练任务完成情况进行综合评估,根据评估结果实时调整当前康复训练任务强度、运动轨迹等,使得训练内容更为个性化,提高了康复训练效率,增强了复健效果。

32、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


技术特征:

1.一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,其特征在于,包括以下过程:

2.如权利要求1所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,其特征在于,

3.如权利要求1所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,其特征在于,

4.如权利要求1所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,其特征在于,

5.如权利要求1所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法,其特征在于,

6.一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统,其特征在于,包括:

7.如权利要求6所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统,其特征在于,

8.如权利要求6所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统,其特征在于,

9.如权利要求6所述的基于多源数据的自适应上肢康复训练控制系统,其特征在于,

10.一种上肢康复训练系统,其特征在于,包括:


技术总结
本发明提供了一种基于多源数据的自适应上肢康复训练控制方法及系统,属于医疗保健信息学技术领域。本发明的方法,包括:将康复训练装置的当前训练任务运动信息映射到增强现实场景中,以使得受试者在每轮康复训练任务开始前通过增强现实设备,提前获知当前训练任务运动轨迹;根据受试者不同脑区激活程度得出脑功能评估结果,结合深度摄像头捕捉的受试者行为学数据以及受试者主观量表进行综合评估;根据综合评估结果,自适应调整康复训练装置的训练任务运动轨迹和参数;本发明极大的提高了康复训练效果。

技术研发人员:卜令国,史沛翰,曲静,楚曼,邹探
受保护的技术使用者:山东大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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