[發(fā)明專利]用于平衡功能訓(xùn)練與評估的測力鞋

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410005152.0
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN104757983B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒任玲;徐秀林;胡秀枋;張東衡;趙展;安美君
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22;A61B5/11;A63B23/04;A63B71/06
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 楊元焱

1.一種用于平衡功能訓(xùn)練與評估的系統(tǒng)，其特征在于：包括測力鞋與主機，所述的測力鞋包括前半鞋、后半鞋、前鞋墊、后鞋墊和足底壓力傳感器，前半鞋和后半鞋滑套相連可相對滑動形成不同的鞋碼，前鞋墊設(shè)置在前半鞋內(nèi)，后鞋墊設(shè)置在后半鞋內(nèi)，足底壓力傳感器設(shè)置在后鞋墊內(nèi)；

所述足底壓力傳感器為兩個，一個設(shè)置在后鞋墊的前端，另一個設(shè)置在后鞋墊的后端；

所述前鞋墊內(nèi)還設(shè)有無線發(fā)送模塊，該無線發(fā)送模塊與足底壓力傳感器電信相連；

所述的主機用于對人體施加在腳上的壓力進行評估；

該平衡訓(xùn)練評估鞋可以對人在步行器上的位置進行監(jiān)測，以便對人在減重步行訓(xùn)練情況下的動態(tài)平衡狀況進行評估，被訓(xùn)者雙腳穿上該鞋，當左腳的重量壓力傳感器之和大于右腳，說明人的站位靠左，當右腳的重量壓力傳感器之和大于左腳，說明人的站位靠左，采用此方法不僅可以監(jiān)測人在減重步行訓(xùn)練情況下的動態(tài)平衡狀況；在步行范圍內(nèi)，根據(jù)患者的步幅大小作出標記，使患者在步行器上訓(xùn)練時腳的位置達到標記時再進行邁腳以建立患者重力平衡的中心作為平衡訓(xùn)練參考點進行動態(tài)評估訓(xùn)練；

患者動態(tài)平衡測試過程中的重心變化是動態(tài)姿勢圖參數(shù)評估的基礎(chǔ)，在下面所述參數(shù)的計算中都要用到，患者動態(tài)平衡測試過程中的重心投影指的是人體重心在步幅標記中心的投影，由于人體慢速步行平衡過程中的側(cè)向力很小，因此人體重心投影位置測試原理簡化為：

x＝[(F_A+F_B)·T_l-(F_C+F_D)·T_r]·L/(G·(T_l+T_r))

y＝[(F_B·T_l+F_D·T_r)-(F_A·T_l+F_C·T_r)]·M/(G·(T_l+T_r))

式中，L為O到傳感器的X軸的距離，O點為左右步行器檢測平臺中心，M為O點到傳感器的Y軸的距離，G為減重后的患者人體的重量，F(xiàn)_A、F_B、F_C、F_D分別為四個傳感器的讀數(shù)的平均值，傳感器對稱放置在左右步行器下方，受力大小通過傳感器測得，式中T_l為左側(cè)步行器上有力作用的時間，T_r為右側(cè)步行器上有力作用的時間；

額狀面擺動頻率變化算法為：由上述動態(tài)平衡測試過程中的重心變化，再根據(jù)病人重心投影從左側(cè)區(qū)域移動到右側(cè)區(qū)域以及從右側(cè)區(qū)域移動到左側(cè)區(qū)域的次數(shù)與時間之比，即：

η=NTl+Tr]]>

式中，N為重心投影從左側(cè)區(qū)域到右側(cè)區(qū)域以及從右側(cè)區(qū)域到左側(cè)區(qū)域擺動的次數(shù)，T_l為有力作用在左側(cè)步行器上的時間，T_r為有力作用在右側(cè)步行器上的時間；

評估氣囊減重動態(tài)步行訓(xùn)練時平均重心，反映了靜止站立運動過程中，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；負值越大，則相反；臨床資料表明，平均重心投影值越大，身體對稱性越差，其定義為病人重心投影偏移距離之和與采集次數(shù)之比，計算方法為：

G‾=Σi=1N|Gi|N]]>

式中，Gi為每次采集重心投影偏移的位置；i＝1、2、3、4……N，i、N為整數(shù)，N為選擇的測試時間內(nèi)采集的點數(shù)；

評估氣囊支撐減重動態(tài)運動時額狀面最大擺幅，反映患者雙下肢在X方向上用力偏移程度的最大值，額狀面最大擺幅越大表明患者在減重狀態(tài)下，動態(tài)運動時左右兩下肢用力差值，該差值與身體對稱性有關(guān)，差值越大表明對稱性差，穩(wěn)定性弱；

其定義為病人重心投影偏移正常重心投影零位的最大距離，其計算方法為：

Smax＝Max|Si|

式中，Si為每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的長度，i＝1、2、3、4……N，i、N為整數(shù)；

評估氣囊支撐減重動態(tài)運動時額狀面平均擺幅，反映患者減重狀態(tài)下，動態(tài)運動過程中在X方向上抖動劇烈程度及快慢，其值越大表明患者平衡能力越差，其計算方法為：

S‾=Σi=1N|Si|N]]>

式中，Si為每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的長度，i＝1、2、3、4……N，i、N為整數(shù)，N為選擇的測試時間內(nèi)采集的點數(shù)；

評估氣囊支撐減重靜止站立時重心投影移動軌跡總長度，反映了患者減重狀態(tài)下，動態(tài)運動時重心投影移動軌跡總長度，其值越大表明重心投影偏移距離總和越長，患者平衡能力越差；

根據(jù)軌跡分類來評估判斷患者狀態(tài)，軌跡分類包括中心型、前后型、左右型、多中心型、彌散型，正常為多中心型，多中心型重心投影移動軌跡總長度的計算方法為：

式中，X_i，Y_i為每次采集重心投影偏移位置的坐標，i＝0、1、2、3、4……N，i、N為整數(shù)；

評估氣囊支撐減重動態(tài)運動時單位時間內(nèi)重心投影移動軌跡總面積，反映了單位時間內(nèi)身體控制重心的穩(wěn)定性及平衡程度，在設(shè)定相同周期下，對不同康復(fù)訓(xùn)練期進行前后對比，確定訓(xùn)練效果，數(shù)值越大，反映穩(wěn)定性及平衡越差，單位時間內(nèi)重心投影移動軌跡總面積算法為：

A=Σi=1nπ(xi2+yi2)NTc]]>

式中，X_i，Y_i為每次采集重心投影偏移的位置的坐標，i＝0、1、2、3、4……N，i、N為整數(shù)；Tc為每次采集的時間；

評估氣囊支撐減重動態(tài)運動時單位時間內(nèi)額狀面?zhèn)确綌[速，反映在X軸方向上最大擺幅時重心投影的移動速度，其值越大，表示重心控制越差，其計算方法為：

V=Smax-Smax′T]]>

式中，S'_max為額狀面最大擺幅的前一個采樣值，T為采樣時間；

患者在氣囊支撐減重靜態(tài)平衡訓(xùn)練中評估良好重心百分比的計算方法：在患者左右兩腳用力對稱均勻時，設(shè)其中心為正常重心零位，以偏離正常重心零位+50％代表重心全部落在右腳，以偏離正常重心零位－50％代表重心全部落在左腳，重心落在離正常重心零位各區(qū)域內(nèi)，即±5％、±5％至±10％、±10％至±20％、±20％至±30％的時間比的計算公式如下：

η3=n3N×100%]]>

式中，n₃為重心在離正常重心零位上述各值，即±5％、±5％至±10％、±10％至±20％、±20％至±30％區(qū)域內(nèi)范圍內(nèi)擺動的次數(shù)，N為選擇的測試時間內(nèi)采集的點數(shù)；

重心落在離正常重心零位±5％的值越大，表明患者狀態(tài)越好，±10％次之，±20％更次之、±30％次次之。