[發明專利]一種精準運動評估和康復訓練系統

有效

• 申請號: 201811324801.8
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109243572B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 吳健康;王紅亮
• 申請（專利權）人: 中科數字健康科學研究院（南京）有限公司
• 主分類號: G16H20/30
• 分類號: G16H20/30;G16H50/30
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種精準運動評估和康復訓練系統,其特征在于，包括：

運動數據采集和分析模塊，用于采集和分析運動數據；

肌電數據采集和分析模塊，用于采集和分析肌電數據；

運動數據采集和分析模塊同步采集數據；

運動功能評估模塊，用于根據運動數據采集和分析模塊獲得的肢體運動參數，定量分析和計算運動功能系列指標；

運動缺失的肌肉協同問題判定模塊，用于定位運動功能缺失在肌肉層次和神經驅動層次的問題；

運動缺失的肌肉協同問題判定模塊的流程如下：

1、根據運動功能評估模塊所給出的運動功能指標系列，確定運動功能缺失的具體肢體，分析其功能缺失，確定所涉及的肌肉肌鍵單元，以及最能表現此運動功能缺失的一組基本運動動作；

2、將肌電傳感器緊貼到選定的肌肉肌鍵單元上；

3、對選定的一組基本動作中的每一個動作，

a)同步采集運動和肌電信號；

b)分析和評估其運動功能系列指標；

c)進行肌電信號的處理和分析，計算肌電特征參數，首先利用最大自主收縮力下所有待測肌肉的表面肌電信號的平均值對肌電數據歸一化處理，消除個體間的差異；然后提取肌電參數：積分肌電值、平均肌電值、均方根值，以及頻域的平均功率頻率和中位頻率；

d)計算肌肉激活順序，在完成一次基本動作過程中，恰當的激活順序體現了中樞神經系統該動作的控制，只有各個肌塊按照恰當的順序激活才能體現出動作的協調性；運動缺失的肌肉協同問題判定模塊根據上述肌肉激活的條件定義，當某肌塊肌電活動滿足該條件時代表肌肉激活，運動缺失的肌肉協同問題判定模塊記錄各肌塊的激活順序；

e)計算肌肉協同，對選定的一組基本動作中的每一個動作，進行肌肉協同分析，即計算有在該動作下被激活的肌肉肌鍵單元、激勵幅度和激勵時序；

4、對選定的一組基本運動動作以及所涉及的肌肉肌鍵單元，在正常人運動功能指標和肌肉動力學參數庫中，找出相應的運動功能系列指標、肌肉激活順序、肌肉協同模式；對照分析當前病人的測量數據，找出運動功能缺失的肌肉動力學層次原因，制定針對性的康復訓練和治療方案；

沉浸式康復訓練模塊用于根據運動功能系列指標，為病人制定訓練方案，選擇合適的訓練游戲，評估訓練效果，優化訓練方案；

精準康復訓練和治療模塊用于根據運動缺失的肌肉協同問題判定模塊的輸出，選擇一組訓練動作以及相應的治療方案并執行；

病人數據庫模塊用于存儲病人數據；

正常人運動功能和肌肉動力學指標庫用于存儲正常人在一系列基本運動動作中的正常的運動功能系列指標和相應的肌肉激勵順序以及肌肉協同模式。

2.根據權利要求1所述的精準運動評估和康復訓練系統,其特征在于，所述運動數據采集和分析模塊采集肢體的三維方位角度、角速度，關節的位移、速度和加速度。

3.根據權利要求1所述的精準運動評估和康復訓練系統,其特征在于，所述肌電數據采集和分析模塊采集相關肌肉肌鍵單元的肌電信號，經過預處理之后，用在最大自主收縮力下所有待測肌肉的表面肌電信號的平均值對肌電數據歸一化處理，在數十毫秒的積分窗口對濾波后的肌電數據提取肌電特征參數：積分肌電值、平均肌電值、均方根值，以及頻域的平均功率頻率和中位頻率。

4.根據權利要求1所述的精準運動評估和康復訓練系統,其特征在于，所述運動功能評估模塊根據運動數據采集和分析模塊的肢體運動參數，計算以下運動功能系列指標：主動運動關節活動度、軌跡控制力、運動效率、非常態運動代償、震顫。

5.根據權利要求1所述的精準運動評估和康復訓練系統,其特征在于，所述運動缺失的肌肉協同問題判定模塊針對一種運動缺失，選用一組基本動作和一組相關的肌肉肌鍵單元，測量和分析運動和肌電信號，計算其運動功能系列指標、肌肉激活順序和肌肉協同模式，對照正常人同樣部位、同一組基本動作和同一組肌肉肌鍵單元的正常運動功能系列指標、肌肉激活順序和肌肉協同模式，分析和確定該運動缺失的肌肉層次和神經激勵層次的問題所在。