[發明專利]一種醫用膝關節康復護理系統及信息處理方法

在審

• 申請號: 201910296859.4
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110200648A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 田昕
• 申請（專利權）人: 田昕
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種醫用膝關節康復護理系統的信息處理方法，其特征在于，所述醫用膝關節康復護理系統的信息處理方法包括：

步驟一，通過膝關節圖像采集模塊利用醫用X光透視儀采集膝關節圖像數據；搜集多幅膝關節彩色高分辨率自然圖像；將高分辨率自然圖像從紅、綠、藍RGB顏色空間轉換到亮度、藍色色度、紅色色度YCbCr顏色空間；收集膝關節圖像所有亮度圖像作為高分辨率訓練圖像集其中表示第p幅高分辨率亮度圖像，n表示圖像的數量；

通過運動數據采集模塊利用傳感器采集膝關節運動次數、伸張曲度、肌力數據信息；

步驟二，中央控制模塊通過圖像增強模塊利用圖像處理軟件對采集的膝關節圖像進行增強處理；構建訓練深度神經網絡，并訓練得到相應的網絡模型；將X光圖像數據輸入到訓練好的深度神經網絡中，得到相應的增益圖像的參數矩陣；將得到的增益圖像的參數矩陣與原X光圖像進行數據處理；輸出數據處理后的X光圖像；

通過運動定時模塊利用定時器設定膝關節康復運動時間；通過按摩模塊利用按摩器對康復運動后的膝關節進行按摩操作；

步驟三，通過評估模塊利用評估程序根據采集的數據對膝關節康復進行評估；構建一評估模型，所述評估模型至少包括用以判斷運動角度差值的第一角度差閾值、第二角度差閾值和用以判斷前后位移值的前后位移差閾值ε，以及根據各閾值而定的評估分級結果；

同步采集左側膝關節的單組三維六自由度運動數據和右側膝關節的單組三維六自由度運動數據，每組三維六自由度運動數據至少包括屈伸角、內外翻轉角、內外旋轉角和前后位移值；

將左、右側膝關節的三維六自由度運動數據進行比對，并計算出兩組數據中關于屈伸角、內外翻轉角、內外旋轉角和前后位移值的差值；

將所述差值輸入至所述評估模型中，以獲得相應的評估分級結果；若三個角度差均小于第一角度差閾值且前后位移值差小于前后位移差閾值，則評估模型輸出第一評估等級；若至少一個角度差在第一角度差閾值和第二角度差閾值構成的閉區間內且前后位移值差小于前后位移差閾值，則評估模型輸出第二評估等級；若至少一個角度差大于等于第二角度差閾值且前后位移值差小于前后位移差閾值、或三個角度差均小于第二角度差閾值且前后位移值差大于等于前后位移差閾值，則評估模型輸出第三評估等級；若至少兩個角度差大于等于第二角度差閾值、或至少一個角度差大于等于第二角度差閾值且前后位移值差大于等于前后位移差閾值，則評估模型輸出第四評估等級；

步驟四，通過顯示模塊利用顯示器顯示采集的膝關節圖像、膝關節運動相關數據及康復評估結果。

2.如權利要求1所述的醫用膝關節康復護理系統的信息處理方法，其特征在于，所述構建訓練深度神經網絡，并訓練得到相應的網絡模型，具體如下步驟：

采集原始的訓練圖像和與之對應的增強效果較好的圖像；

構建深度網絡模型，確定模型的層數、訓練方式、訓練次數；

將X光圖像送入網絡中進行訓練，利用有監督的訓練方式得到最優的訓練參數。

3.如權利要求1所述醫用膝關節康復護理系統的信息處理方法，其特征在于，所述將得到的增益圖像的參數矩陣與原X光圖像進行數據處理，具體數據處理的過程如下：

計算原X光圖像中每個像素以其自身為中心的局部區域的像素平均值，通過下面這個公式來進行計算：

其中，(i，j)為像素中心，x(i，j)是圖像中某點的灰度值，窗口大小為(2n+1)*(2n+1)，其中n為一個整數；當然這個窗口區域可以不是正方形；m_x(i，j)就是這個像素的平均值；最終想要得到的增強后的圖像像素的灰度值f(i，j)通過這個公式計算：

f(i，j)＝m_x(i，j)+G(i，j)[x(i，j)-m_x(i，j)]

其中，G(i，j)就是增益圖像的參數矩陣。

4.如權利要求1所述醫用膝關節康復護理系統的信息處理方法，

將高分辨率訓練圖像集中所有圖像按從上到下、從左到右的順序分成相互重疊的方形圖像塊；

將所有方形圖像塊分別用列矢量表示；

收集所有列矢量生成高分辨率訓練圖像塊集其中表示中的第p個列矢量，N_s表示訓練圖像塊的數量，與一一對應。