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专利号: 2024113712258
申请人: 辽宁大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:包括以下步骤:采集患者的个人信息数据、身体状态数据、传感器数据和心理状态数据;

根据患者的个人信息数据和身体状态数据计算关节训练强度D、力量训练强度G和平衡训练难度H;

根据患者的身体状态数据和传感器数据计算生理指标系数K和调整系数θ,并结合关节训练强度D、力量训练强度G和平衡训练难度H计算调整后关节训练强度DA、调整后力量训练强度GA和调整后平衡训练难度HA;

预设关节训练阈值集合;根据调整后关节训练强度DA和关节训练阈值集合的比较结果,制定关节训练计划;

预设力量训练阈值集合;根据调整后力量训练强度GA和力量训练阈值集合的比较结果,制定力量训练计划;

预设平衡训练阈值集合;根据调整后平衡训练难度HA和平衡训练阈值集合的比较结果,制定平衡训练计划;

根据关节训练计划、力量训练计划和平衡训练计划选择虚拟场景难度等级;

根据患者的传感器数据计算动作准确性Qn;预设合格阈值QA和良好阈值QB,根据动作准确性Qn、合格阈值QA和良好阈值QB进行虚拟场景难度等级调整;

基于动作准确性Qn计算动作改善度Xn;根据心理状态数据计算心理状态改善度Zn,并通过动作改善度Xn和心理状态改善度Zn进一步计算患者康复指标μn;预设康复指标阈值集合,根据患者康复指标μn和康复指标阈值集合评估患者康复程度;其中:心理状态数据包括用户初始心理状态得分Y0和实际心理状态得分Yn;

根据用户初始心理状态得分Y0和当前心理状态得分Yn计算心理状态改善度Zn,所依据的公式为:其中,Zn为患者第n次训练周期时心理状态改善度;Yn为第n次训练周期结束时心理状态得分;Y3为目标心理状态得分;

根据动作改善度Xn和心理状态改善度Zn计算患者康复指标μn的方法为:μn=Xn×μ1+Zn×μ2

其中,μn为患者第n次训练周期结束时的康复指标;μ1为动作改善度Xn的权重系数,取值为0.3~0.6;μ2为心理状态改善度Zn的权重系数,取值为0.4~0.7;且μ1+μ2=1。

2.根据权利要求1所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:计算关节训练强度D的方法为:个人信息数据至少包括患者实际年龄A1;

根据患者的实际年龄A1计算年龄系数A,所依据的公式为:其中,A2为基准年龄;A3为年龄调整范围;α1为年龄影响因子,取值为0.01~0.1;

身体状态数据至少包括患者关节活动角度值Ba;

根据关节活动角度值Ba计算肢体活动范围综合指数B,所依据的公式为:其中,Ba为第a个关节的活动角度值,a表示不同关节的序号,取值为正整数;B(a,max)为第a个关节的最大正常活动角度值; 为第a个关节的活动角度比值调节系数,取值为0~1;

根据年龄系数A和肢体活动范围综合指数B计算关节训练强度D,所依据的公式为:D=A×βc×B×C

其中,C为基础关节训练强度;βc为性别影响因子,c为性别编号,取值为1、2,当c取值为1时,对应患者性别为女性,当c取值为2时,对应患者性别为男性。

3.根据权利要求2所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:计算力量训练强度G的方法为:身体状态数据还包括各肌肉群实测力量值Ei;

根据各肌肉群实测力量值Ei计算肌肉力量综合指数F,所依据的公式为:其中,Ei为第i个肌肉群的实测力量值,i表示不同肌肉群的序号,取值为正整数;

E(i,normal)为第i个肌肉群的正常力量值;τi为第i个肌肉群的力量比值调节系数,取值为0.15~0.35;

根据年龄系数A、性别影响因子βc和肌肉力量综合指数F计算力量训练强度G,所依据的公式为:G=A×βc×F×G0

其中,G0为基础力量训练强度。

4.根据权利要求3所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:计算平衡训练难度H的方法为:患者的身体状态数据还包括骨折恢复进度I1和预期恢复进度I2;

根据骨折恢复进度I1与预期恢复进度I2计算骨折恢复程度I,所依据的公式为:其中,γp为第p个骨折部位的重要性系数,取值为0.1~1;

患者的身体状态数据还包括当前神经功能评估值M1和损伤前神经功能评估值M2;

根据当前神经功能评估值M1和损伤前神经功能评估值M2计算神经功能恢复系数M,所依据的公式为:其中,Mq为第q个神经损伤部位的重要性系数,取值为0.2~1;

根据年龄系数A、性别影响因子βc、骨折恢复程度I和神经功能恢复系数M计算平衡训练难度H,所依据的公式为:H=A×βc×I×M×H0

其中,H0为基础平衡训练难度。

5.根据权利要求4所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:计算生理指标系数K的方法为:传感器数据至少包括实际心率值a1、实际血压值b1和实际呼吸频率c1;

根据实际心率值a1、实际血压值b1和实际呼吸频率c1计算生理指标系数K,所依据的公式为:其中,a2为正常心率值;b2为正常血压值;c2为正常呼吸频率;ε1为心率风险系数,取值为

0.3~0.5;ε2为血压风险系数,取值为0.2~0.5;ε3为呼吸频率风险系数,取值为0.2~0.5;

且ε1+ε2+ε3=1;

计算调整系数θ的方法为:

传感器数据还包括压力传感器数据L1和肌电传感器数据L2;

根据压力传感器数据L1和肌电传感器数据L2计算调整系数θ,所依据的公式为:θ=L1×θ1+L2×θ2

其中,θ1为压力传感器数据L1的权重系数,取值为0.3~0.6;θ2为肌电传感器数据L2的权重系数,取值为0.4~0.7;且θ1+θ2=1。

6.根据权利要求5所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:根据生理指标系数K和调整系数θ计算调整后关节训练强度DA,所依据的公式如下:DA=K×θ×D

根据生理指标系数K和调整系数θ计算调整后力量训练强度GA,所依据的公式如下:GA=K×θ×G

根据生理指标系数K和调整系数θ计算调整后平衡训练难度HA,所依据的公式如下:HA=K×θ×H。

7.根据权利要求6所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:根据关节训练计划、力量训练计划和平衡训练计划选择虚拟场景难度等级的步骤为:制定关节训练计划,具体方法为:

关节训练阈值集合包括中等关节训练阈值D1和高等关节训练阈值D2;

将调整后关节训练强度DA与关节训练阈值集合进行比较,选择关节训练计划,具体标准为:制定力量训练计划,具体方法为:

力量训练阈值集合包括中等力量训练阈值G1和高等力量训练阈值G2;

将调整后力量训练强度GA与力量训练阈值集合进行比较,选择力量训练计划,具体标准为:制定平衡训练计划,具体方法为:

平衡训练阈值集合包括中等平衡训练阈值H1和高等平衡训练阈值H2;

将调整后平衡训练难度HA与平衡训练阈值集合进行比较,选择平衡训练计划,具体标准为:根据关节训练计划、力量训练计划和平衡训练计划选择虚拟场景难度等级的标准为:当关节训练计划、力量训练计划和平衡训练计划都达到高等难度训练计划时,选择高等难度虚拟训练场景;当关节训练计划、力量训练计划和平衡训练计划中至少两项达到中等难度训练计划时,选择中等难度虚拟训练场景;其他情况选择低等难度虚拟训练场景。

8.根据权利要求7所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:根据动作准确性Qn、合格阈值QA和良好阈值QB进行虚拟场景难度等级调整的方法为:传感器数据还包括患者实际运动角度N(n,m)和实际运动轨迹P(n,m);

根据患者实际运动角度N(n,m)计算角度错误率NCn,所依据的公式为:其中,NCn为患者第n次训练周期的角度错误率,n表示不同训练周期的序号,取值为正整数;N(n,m)为患者第n次训练周期时第m个运动动作的实际角度;m表示不同运动动作的序号,取值为正整数;NE(n,m)为第n次训练周期时第m个运动动作的标准角度;

根据患者实际运动轨迹P(n,m)计算轨迹错误率PCn,所依据的公式为:其中,PCn为患者第n次训练周期的轨迹错误率;P(n,m)为患者第n次训练周期时第m个运动动作的实际轨迹;PE(n,m)为患者第n次训练周期时的第m个运动动作的标准轨迹;

根据角度错误率NCn和轨迹错误率PCn计算动作准确性Qn,所依据的公式为:Qn=1‑(NCn×∈1+PCn×∈2)

其中,Qn为患者第n次训练周期时的动作准确性;∈1为角度准确性NCn的权重系数,取值为0.2~0.7;∈2为轨迹准确性PCn的权重系数,取值为0.3~0.8;且∈1+∈2=1;

根据动作准确性Qn、合格阈值QA和良好阈值QB进行虚拟场景难度等级调整的标准为:

9.根据权利要求8所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:计算动作改善度Xn的方法为:根据动作准确性Qn计算动作改善度Xn,所依据的公式为:其中,Xn为患者第n次训练周期的动作准确性;Q1为患者第一次训练周期时的动作准确性;QR为目标动作准确性。

10.根据权利要求9所述的一种基于训练的动作复健方法,其特征在于:评估患者康复程度的方法为:康复指标阈值集合包括中度阈值T1和高度阈值T2;

根据患者康复指标和康复指标阈值集合评估患者康复程度的标准为: