[發(fā)明專利]自我激勵與反饋控制下的健康認(rèn)知系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010126922.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111091890B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張振香;王文娜;陳素艷;任慧;李媛;付忠榮;袁長偉;劉鳳;單秋菊;李炎
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G16H20/30
• 分類號: G16H20/30;G16H50/30;G16H40/63;A61B5/00
• 代理公司: 亳州速誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34157
• 代理人: 艾玲

本發(fā)明提出自我激勵與反饋控制下的健康認(rèn)知系統(tǒng)，包括平衡能力評測子系統(tǒng)、自我激勵子系統(tǒng)與反饋控制子系統(tǒng)以及與健康鍛煉設(shè)備，所述健康鍛煉設(shè)備連接所述平衡能力評測子系統(tǒng)，用于在患者進行健康鍛煉過程中，采集健康鍛煉參數(shù)；所述自我激勵子系統(tǒng)的激勵數(shù)據(jù)庫存儲有不同平衡能力得分對應(yīng)的激勵場景視頻，所述激勵場景視頻為在具備不同平衡能力的激勵患者可以完成的各種生活日常活動操作以及其實現(xiàn)效果的增強現(xiàn)實（AR）場景。本發(fā)明的技術(shù)方案將可視化技術(shù)與激勵因素引入腦卒中患者的康復(fù)鍛煉過程中，改善其與老年卒中患者之間的交互關(guān)系，為使用者帶來更加方便易用、親切輕松的使用體驗，令其融入充滿積極樂觀氣氛的康復(fù)環(huán)境中。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于人機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自我激勵與反饋控制下的健康認(rèn)知系統(tǒng)。

背景技術(shù)

臨床及研究結(jié)果表明，近年來中西方主要國家中，腦卒中(中風(fēng))及脊髓損傷疾病是較為常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，治療不當(dāng)將造成偏癱、殘疾甚至死亡等嚴(yán)重后果。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國僅中風(fēng)患者600萬，且每年新增200多萬人，患者常留下偏癱等后遺癥狀。中風(fēng)偏癱的康復(fù)機理以及臨床醫(yī)學(xué)實驗證明，人的大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有高度的可塑性。而大腦的可塑性理論則為中風(fēng)偏癱患者的功能康復(fù)提供了諸多可能，例如作業(yè)療法、運動療法等現(xiàn)代康復(fù)治療手段均是在大腦的可塑性理論基礎(chǔ)上確立和完善起來的，這些康復(fù)療法在中風(fēng)早期的臨床運用中得也取得了較好的治療效果。

據(jù)不完全統(tǒng)計，經(jīng)過早期康復(fù)治療，８０％的腦卒中患者可恢復(fù)行走能力或者借助拐杖實現(xiàn)步行功能；近５０％的患者可基本恢復(fù)手部功能。康復(fù)介入越早，并發(fā)癥越少，功能恢復(fù)效果越好。

目前除了推廣規(guī)范的康復(fù)評價體系外，卒中康復(fù)專家對卒中康復(fù)的新理念、新技術(shù)等方面進行了深入研究，將現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程和計算機技術(shù)大量地應(yīng)用于卒中康復(fù)臨床領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實壞境技術(shù)也大量應(yīng)用于臨床康復(fù)，包括康復(fù)機器人等。

盡管目前國內(nèi)外在外骨骼康復(fù)機器人上下肢治療理論和臨床應(yīng)用均有一定進展，但目前依然存在的信息采集、意圖識別準(zhǔn)確度受限、控制精度不高等瓶頸問題，影響了康復(fù)效能的提高和臨床的具體應(yīng)用，傳統(tǒng)純被動的訓(xùn)練模式(即機器人關(guān)節(jié)帶動手臂運動)無法充分調(diào)動患者參與腦卒中康復(fù)訓(xùn)練運動的主動性和積極性，不利于增強其康復(fù)信心，也不能有效的減輕護理師的工作強度。

對此，申請?zhí)枮镃N201811489247.9的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢鲆环N基于混合核函數(shù)支持向量機的腦肌信息自動意圖識別與腦卒中康復(fù)機器人上肢智能控制系統(tǒng)，包括：腦電肌電信號采集儀、人機交互力傳感器、光電角度編碼器、運放濾波器、數(shù)據(jù)采集卡、上位機、運動控制卡、伺服驅(qū)動器。該方案對腦卒中患者運動意圖識別準(zhǔn)確率更高，實時監(jiān)測腦電和肌電等生理信息，識別和預(yù)測患者的運動趨勢，提前產(chǎn)生相應(yīng)上半肢運動軌跡期望曲線，有利于實現(xiàn)主動的康復(fù)控制；可靈活設(shè)定多種康復(fù)訓(xùn)練功能模式：實現(xiàn)主被動康復(fù)一體化，由于理論上已經(jīng)保證了對末端位置信號的全局穩(wěn)定跟蹤，在主動及被動訓(xùn)練模式下，可以方便的實現(xiàn)末端關(guān)節(jié)對預(yù)期設(shè)定的康復(fù)動作位置以及多種軌跡的跟蹤，從而支撐實現(xiàn)靈活的康復(fù)方案制定和康復(fù)策略選擇。可根據(jù)康復(fù)程度需要，還可以自動選擇主動、被動、助力、抗阻訓(xùn)練等多種模式。由此還可以衍生出一系列的康復(fù)運動的組合，如抓取茶杯，放置重物到指定位置等功能訓(xùn)練作業(yè)任務(wù)。

此外，申請?zhí)枮镃N201910055013.1的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢鲆环N基于多源信息融合的交互式腦卒中患者步態(tài)訓(xùn)練及評測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多源信息融合獲取患者的步態(tài)和位姿，基于AR頭盔進行虛擬現(xiàn)實的步態(tài)訓(xùn)練，在腦卒中患者訓(xùn)練的同時獲取更加全面的多源多維步態(tài)信息，利用云平臺對患者步態(tài)疾病進行自動評測、跟蹤及推送，同時加入肌肉疲勞反饋機制，增加了腦卒中患者康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的安全性。

盡管如此，發(fā)明人在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)提出的技術(shù)方案仍然著重于強迫患者按照預(yù)定的動作進行訓(xùn)練，雖然通過正確的康復(fù)訓(xùn)練可以恢復(fù)某些失去的腦功能，但是這是一個緩慢長期的過程。上述技術(shù)方案大多沒有考慮康復(fù)方案本身與患者的交互關(guān)系，缺乏對患者（尤其是老年患者）需求的考慮，導(dǎo)致產(chǎn)品的使用率較低、患者康復(fù)周期增長、甚至是患者康復(fù)的誤用和廢用等問題。