[發(fā)明專利]基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的康復(fù)訓(xùn)練處方自適應(yīng)推薦方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010670625.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN111816309B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張騰宇;李增勇;徐功鋮;李艷梅;霍聰聰;謝暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家康復(fù)輔具研究中心
• 主分類號(hào): G16H50/30
• 分類號(hào): G16H50/30;G16H50/20;G16H20/30;G06N3/08;A61B5/1455;A61B5/11;A61B5/389;A61B5/22;A61B5/00
• 代理公司: 北京金咨知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

本發(fā)明提供基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的康復(fù)訓(xùn)練處方自適應(yīng)推薦方法及系統(tǒng)。方法包括：1)收集患者基本信息和病歷信息；2)獲取患者不同腦區(qū)的腦皮層血氧數(shù)據(jù)和患者患肢的運(yùn)動(dòng)和肌電數(shù)據(jù)；3)利用腦血氧數(shù)據(jù)計(jì)算患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程中腦功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和肌電數(shù)據(jù)計(jì)算患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程中運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)和肌肉功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)評(píng)估患者的腦功能、運(yùn)動(dòng)功能和肌肉功能；4)將步驟3)得到的腦功能、運(yùn)動(dòng)功能和肌肉功能評(píng)價(jià)指標(biāo)輸入預(yù)先建立的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，以訓(xùn)練深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型并自動(dòng)生成康復(fù)訓(xùn)練處方；5)將步驟4)生成的康復(fù)訓(xùn)練處方反饋給醫(yī)生和患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。利用該方法和系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)訓(xùn)練處方的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及肢體運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域，特別涉及一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的康復(fù)訓(xùn)練處方自適應(yīng)推薦方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國每年新增腦卒中患者200多萬人，而且呈逐年上升趨勢(shì)，其中，55-75％的腦卒中患者表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)功能障礙。同時(shí)，腦癱、腦外傷等引起的腦功能損傷也會(huì)導(dǎo)致肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，給患者及其家庭、社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。康復(fù)訓(xùn)練是恢復(fù)患者運(yùn)動(dòng)功能的最重要手段。但無論是傳統(tǒng)的人工康復(fù)訓(xùn)練還是基于康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的康復(fù)訓(xùn)練，針對(duì)患者的不同情況制定個(gè)性化的康復(fù)訓(xùn)練處方是保障訓(xùn)練效果的重要條件。但目前康復(fù)訓(xùn)練處方只能由醫(yī)生根據(jù)患者的評(píng)估結(jié)果開具，很大程度上依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。并且，患者的功能評(píng)估一般只是在不同的康復(fù)階段進(jìn)行幾次定期的評(píng)估，因此訓(xùn)練處方的更新也取決于評(píng)估的周期，導(dǎo)致訓(xùn)練處方的更新可能跟不上患者的康復(fù)進(jìn)程，難以提高康復(fù)效率。人工智能的發(fā)展使得康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能夠利用多種傳感信息在患者訓(xùn)練過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的功能評(píng)估，解決了人工評(píng)估周期長的問題，但是仍然需要醫(yī)生根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行處方的調(diào)整，頻繁的調(diào)整處方無疑會(huì)大大增加醫(yī)生的工作量。另一方面，患者在康復(fù)訓(xùn)練中的主動(dòng)參與、疲勞程度等也會(huì)對(duì)訓(xùn)練效果產(chǎn)生重要的影響，在主動(dòng)參與程度低以及疲勞狀態(tài)下的訓(xùn)練效率往往是低效的，而人工調(diào)整訓(xùn)練處方難以做到單次訓(xùn)練過程中根據(jù)患者狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，一定程度上造成訓(xùn)練治療資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的康復(fù)訓(xùn)練處方自適應(yīng)推薦方法及系統(tǒng)，根據(jù)患者的近紅外腦氧、運(yùn)動(dòng)、肌電等信息進(jìn)行腦功能和運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)時(shí)評(píng)估，將各種病歷信息及功能評(píng)估指標(biāo)輸入到預(yù)先建立的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，根據(jù)患者功能狀態(tài)自適應(yīng)推薦康復(fù)訓(xùn)練處方。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的康復(fù)訓(xùn)練處方自適應(yīng)推薦方法，其中，該方法包括以下步驟：

1)收集患者基本信息以及病歷信息；

2)利用近紅外腦血氧監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取患者不同腦區(qū)的腦皮層血氧數(shù)據(jù)，并且獲得患者患肢的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和肌電數(shù)據(jù)；

3)利用腦血氧數(shù)據(jù)計(jì)算得到患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程中的腦功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和肌電數(shù)據(jù)計(jì)算得到患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程中的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)和肌肉功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)評(píng)估患者的腦功能、運(yùn)動(dòng)功能和肌肉功能；

4)將步驟3)得到的腦功能、運(yùn)動(dòng)功能和肌肉功能評(píng)價(jià)指標(biāo)輸入到預(yù)先建立的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，以訓(xùn)練深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型并自動(dòng)生成康復(fù)訓(xùn)練處方；

5)將步驟4)生成的康復(fù)訓(xùn)練處方反饋給醫(yī)生和患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，以上步驟4)中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練包括根據(jù)患者的基本信息和病歷信息，以腦功能、運(yùn)動(dòng)功能和肌肉功能評(píng)價(jià)指標(biāo)作為狀態(tài)，以康復(fù)訓(xùn)練處方作為動(dòng)作，以采用當(dāng)前的康復(fù)訓(xùn)練處方進(jìn)行訓(xùn)練后的功能改善情況作為獎(jiǎng)賞，來訓(xùn)練深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，并在訓(xùn)練過程中引入康復(fù)訓(xùn)練處方知識(shí)庫中的先驗(yàn)知識(shí)，加速學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，以上步驟4)中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型可以包含預(yù)先輸入的大量患者病歷信息、功能評(píng)估指標(biāo)、醫(yī)生開具的訓(xùn)練處方為基礎(chǔ)的康復(fù)訓(xùn)練處方知識(shí)庫，利用知識(shí)庫中的先驗(yàn)知識(shí)輔助進(jìn)行模型的訓(xùn)練。