[發明專利]一種基于傳感器的康復動作標準評判方法

在審

• 申請號: 202010944378.2
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112057834A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 苗盛;黨禹錕;李蘇東
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;G06K9/62;G16H20/30;G16H50/20;A61B5/11
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發明公開了一種基于傳感器的上肢康復動作標準評判方法，首先根據完成程度的準確性，將康復訓練分為N種級別進行訓練，得到樣本集；然后通過傳感器獲取的患者康復訓練過程的每一個變量的動作序列，作為待評估動作序列，通過DTW算法計算每一個變量對應的待評估動作序列與樣本集中的每個樣本中對應的動作序列之間的標準化距離，求取若干個變量對應的標準化距離之和；最后將標準化距離之和輸入到KNN分類器中，與患者康復訓練過程的待評估動作序列標準化距離最小的前K個樣本所屬的類別最多者，即為待評估動作的類別。利用傳感器采集到患者康復訓練動作數據，實時精確，無需醫師一對一進行康復動作標準分析，降低了醫師工作量與醫療成本。

技術領域：

本發明屬于康復訓練領域技術領域，具體涉及一種傳感器的康復動作標準評判方法。

背景技術：

肢體康復(Physical rehabilitation)：通過主動運動來改善運動障礙的治療方法的總稱，主要內容包括關節活動度訓練、增強肌力訓練和姿勢矯正訓練等。肢體康復動作訓練是指運用有目的的、經過選擇的動作活動為治療手段來改善和補助患者肢體活動功能的方法，其目的是最大限度地提高患者自理、工作、休閑等日常生活能力，提高生活質量，是有利于患者回歸家庭和社會的理想方法。肢體康復需要醫師的專業指導，患者需要去專門的康復機構進行康復訓練，使得患者康復訓練不僅受到時間和空間的局限，而且浪費了大量的醫師資源；甚至在醫師資源短缺的現狀下，大量患者只能盲目地進行康復動作訓練，無法得到康復動作的標準反饋，使得康復效果降低、進度緩慢。因此，針對目前醫療成本高、醫師資源少、患者對康復標準認知不清的情況，通過研究肢體康復動作準確性評判，為肢體功能性障礙患者提供后期康復支持成為了現代康復醫療的重中之重。專利CN110675934A公開了一種肢體運動障礙者遠程康復訓練系統，通過慣性傳感器采集肢體在三維空間中的運動數據，然后基于慣性傳感器獲取的肢體運動數據構建康復運動軌跡，然后基于康復運動數據評價患者的康復運動完成程度(如以打分的形式評價)并給出矯正建議。但是其并沒有具體地闡述如何對康復運動完成程度進行評價，本申請作為該項課題的進一步研究，通過DTW-KNN算法對該康復動作序列進行分析并對康復動作準確性作出分類評判。

發明內容：

本發明目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種基于傳感器的康復動作標準評判方法。通過獲取康復動作實時數據，根據標準動作進行評判，進一步改進優化康復動作，有效提高肢體功能性障礙患者的康復效率。解決了目前肢體功能性障礙患者所做康復動作難以得到準確性評判的難題。

為了實現上述目的，本發明涉及的一種基于傳感器的上肢康復動作標準評判方法，具體包括以下步驟：

S1、根據完成程度的準確性，將康復訓練分為N種級別，每種級別均訓練M次，訓練過程中通過傳感器采集每一次訓練的動作數據，所述動作數據包括由若干個變量隨時間變化的二維數組組成的動作序列，每一次訓練作為一個樣本，構成包括N×M個樣本的樣本集；

S2、通過傳感器獲取的患者康復訓練過程的每一個變量的動作序列，作為待評估動作序列，通過DTW算法計算每一個變量對應的待評估動作序列與樣本集中的每個樣本中對應的動作序列之間的標準化距離，求取若干個變量對應的標準化距離之和，評估患者動作與樣本集中每一組樣本對應動作之間的相似程度；

S3、將得到的標準化距離之和輸入到KNN分類器中，與患者康復訓練過程的待評估動作序列標準化距離最小的前K個樣本所屬的類別最多者，即為待評估動作的類別；

具體地，所述傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀和方向傳感器中的一種，其中，加速度傳感器測得傳感器的三軸加速度值ax、ay、az，陀螺儀測得的傳感器繞三軸轉動的角速度值ωx、ωy、ωz，方向傳感器測得的傳感器轉動的角度β(俯仰角)、γ(航向角)和α(滾轉角)，因此，動作序列為ax、ay、az、ωx、ωy、ωz、β、γ和α中任一種變量隨著時間變化的序列點集合。

進一步地，所述傳感器可以為現有智能設備上的傳感器。