專利名稱：下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練方法，尤其涉及在背部支撐減重 (集成不減重)狀態(tài)下的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國腦血管病、帕金森病、顱腦外傷、脊髓損傷年發(fā)病率各為219/10萬、 100/10萬、55. 4/10萬和6/10萬。而且由于老齡化、自然災(zāi)害頻發(fā)和意外事故增加的緣故， 發(fā)病率在逐年增加。這些疾病和損傷會造成下蹲-站起功能障礙。下蹲和站起是為保持功 能獨(dú)立性而每日多次進(jìn)行的功能性活動，在評價(jià)殘疾的各種ADL量表(如Barthel量表) 中，轉(zhuǎn)移、如廁均與此直接有關(guān)，而且通常占評分較大比例。有資料表明，卒中患者的跌倒較 多發(fā)生在下蹲-站起過程中。因此，有效地改善下蹲-站起功能是康復(fù)的重要舉措。臨床上一般通過肉眼觀察或使用簡單的計(jì)時(shí)工具評價(jià)患者的下蹲-站起功能，更 復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)評定需通過高速攝像機(jī)及動作分析系統(tǒng)進(jìn)行。下蹲-站起功能訓(xùn) 練上，一般為治療師針對造成下蹲-站起功能障礙的具體問題，如肌力、平衡、痙攣等，進(jìn)行 對應(yīng)的具體練習(xí)及整合練習(xí)。目前尚缺乏針對下蹲-站起功能進(jìn)行整體化訓(xùn)練的智能化設(shè) 備。針對缺乏獨(dú)立下蹲-站起能力的患者，如何進(jìn)行早期訓(xùn)練是臨床上迫切需要進(jìn)行解決 的問題。目前的下蹲站起康復(fù)訓(xùn)練，沒有結(jié)合減重方式，沒有減重的下蹲站起康復(fù)訓(xùn)練只 適合靜態(tài)平衡較好、具有獨(dú)立站立功能患者。對于缺乏獨(dú)立站立能力的嚴(yán)重患者來說，無法 采用該方式進(jìn)行訓(xùn)練，因此，提出一種減重方式下的下蹲-站起訓(xùn)練是臨床上迫切需要進(jìn) 行解決的問題。此外，以往的功能訓(xùn)練產(chǎn)品往往缺乏游戲化訓(xùn)練軟件和視覺反饋系統(tǒng)，患者和儀 器就缺乏互動，而患者也不能判斷通過一段時(shí)間的康復(fù)訓(xùn)練效果如何。長期訓(xùn)練的枯燥乏 味，使患者逐漸缺乏訓(xùn)練信心，影響患者的康復(fù)進(jìn)程，導(dǎo)致康復(fù)效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種下蹲站起平衡功能評定訓(xùn) 練方法，通過一套下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行，該下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練系 統(tǒng)硬件包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、患者用顯示裝置和主顯示屏；訓(xùn)練床包括床座、床 架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動相連，床板分為背部滑動板和床下肢擋板，該 訓(xùn)練床的特點(diǎn)在于背部滑動板安裝在床架上，并與床架滑動相連可以沿床架前后滑動，同 時(shí)跟隨床架傾斜轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)各種角度背部支撐減重運(yùn)動。在背部滑動板下方裝有位移傳感 裝置；在床架的前端連接有左、右腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(shè)有足底壓力傳感裝 置，實(shí)現(xiàn)下蹲站起過程位移及壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在床架與床座之間設(shè)有床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包含兩臺直線步進(jìn)電機(jī)和兩付頂桿，在床架上安裝有床板角度顯 示器隨床架一起移動。所述的主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)軟件，該軟件包含測試評估 模塊和功能訓(xùn)練模塊；所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法包括以下步驟a、讓患者傾斜躺在訓(xùn)練床上，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上，使左右腳踏 板處于同一水平面上；b、根據(jù)患者的實(shí)際情況確定所需的減重重量，通過調(diào)節(jié)訓(xùn)練床的傾斜角度以實(shí)現(xiàn)該減重重量；C、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)的測試評估模塊，讓患者進(jìn)行10秒 鐘的下蹲站起初始測試，以適應(yīng)這種測試方式；d、讓患者做下蹲站起運(yùn)動進(jìn)行測試，以得到各項(xiàng)動力學(xué)參數(shù)的測試評估結(jié)果，所 述動力學(xué)參數(shù)包括額狀面擺動頻率、平均重心、額狀面最大擺幅、額狀面平均擺幅、重心移 動軌跡總長度、重心移動軌跡總面積、額狀面?zhèn)确綌[速、測試周期內(nèi)左右下肢平均做功量和 測試周期內(nèi)左右下肢平均做功功率；e、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)的功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié) 果，選擇合適的訓(xùn)練周期和減重角度，讓患者做下蹲站起運(yùn)動進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落 在離正常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分 比表示。f、患者下蹲站起運(yùn)動過程中的重心投影變化是下蹲站起動力學(xué)參數(shù)評估的基礎(chǔ)， 在下面所述的i^一個(gè)參數(shù)的計(jì)算中都要用到。一般人體重心(center of gratitude,COG) 在第二骶骨前。上述的重心投影指的是人體重心在腳踏板范圍內(nèi)的投影，又由于人體處于 站立平衡下蹲站起過程中側(cè)向力很小，因此人體重心投影位置可由下式確定
權(quán)利要求
1.一種下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，通過一套下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn) 行，該下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)硬件包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、主顯示屏和 患者用顯示裝置；訓(xùn)練床包括床座、床架和床板，床架安裝在床座上并與床座可轉(zhuǎn)動相連， 床板分為背部滑動板和床下肢擋板，床下肢擋板固定在床架上，背部滑動板與床架滑動相 連可以沿床架前后滑動，在背部滑動板下方裝有位移傳感裝置；在床架的前端連接有左、右 腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(shè)有足底壓力傳感裝置，在床架與床座之間設(shè)有床板 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；其特征在于，所述的主控計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)軟件，該軟件包含 測試評估模塊和功能訓(xùn)練模塊；所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法包括以下步驟a、讓患者傾斜躺在訓(xùn)練床上，并讓其左右腳分別踩在左右腳踏板上，使左右腳踏板處 于同一水平面上；b、根據(jù)患者的實(shí)際情況確定所需的減重重量，并通過調(diào)節(jié)訓(xùn)練床的傾斜角度以實(shí)現(xiàn)該減重重量；c、讓計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)的測試評估模塊，讓患者進(jìn)行10秒鐘的 下蹲站起初始預(yù)測試，以適應(yīng)這種測試方式；d、讓患者做下蹲站起運(yùn)動進(jìn)行測試，以得到各項(xiàng)動力學(xué)參數(shù)的測試評估結(jié)果，所述動 力學(xué)參數(shù)包括額狀面擺動頻率、額狀面最大擺幅、額狀面平均擺幅、額狀面?zhèn)确綌[速、平均 重心、重心移動軌跡總長度、重心移動軌跡總面積、測試周期內(nèi)左右下肢平均做功量和測試 周期內(nèi)左右下肢平均做功功率；e、計(jì)算機(jī)進(jìn)入下蹲站起功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)的功能訓(xùn)練模塊，根據(jù)測試評估結(jié)果，選擇 合適的訓(xùn)練周期和減重角度，讓患者做下蹲站起運(yùn)動進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成績以重心落在離正 常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比和良好重心百分比表示。
2.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測試評 估模塊包括床身傾斜模塊、測試開始模塊、測試準(zhǔn)備模塊、測試結(jié)束模塊、測試結(jié)果模塊和 錄入報(bào)告模塊；所述的功能訓(xùn)練模塊包括床身傾斜模塊、訓(xùn)練開始模塊、訓(xùn)練停止模塊、查 看結(jié)果模塊和錄入報(bào)告模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的各項(xiàng)動 力學(xué)參數(shù)的測試評估以患者在背部支撐減重下蹲站起平衡測試過程中的重心投影的變化 為基礎(chǔ)進(jìn)行評估，所述的重心投影指的是人體重心在腳踏板范圍內(nèi)的投影，由下面的公式 確定X = (Fa+Fb-Fc-Fd) · L/G y = (fb+fd-fa-fc) · M/G式中，L為四個(gè)足底壓力傳感裝置的中心點(diǎn)在X軸上到傳感裝置的距離，M為四個(gè)足底 壓力傳感裝置的中心點(diǎn)在Y軸上到傳感裝置的距離，G為減重后的患者人體的重量，F(xiàn)a、Fb, Fc, 分別為四個(gè)足底壓力傳感裝置的讀數(shù)；所述的正常重心投影零位即四個(gè)足底壓力傳 感裝置的中心點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的額狀面 擺動頻率反映了在一定時(shí)間內(nèi)，重心投影在額狀面即水平方向正負(fù)值的變化頻率，在算法 中僅表示重心投影位置沿X軸方向變化的快慢，該參數(shù)值越大，即變化的頻率越高，反映患者抖動越嚴(yán)重，重心控制越不穩(wěn)，如帕金森病患者；額狀面擺動頻率的定義為患者重心投影從左側(cè)區(qū)域移動到右側(cè)區(qū)域以及從右側(cè)區(qū)域 移動到左側(cè)區(qū)域的次數(shù)與時(shí)間之比，即
5.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的重心移 動軌跡總長度反映了患者在減重狀態(tài)下，主動運(yùn)動時(shí)重心投影移動軌跡的總長度，其值越 大表明重心投影偏移距離總和越長，患者平衡能力越差；重心軌跡分為中心型、前后型、左 右型、多中心型和彌散型，正常為多中心型，利用重心軌跡總長度參數(shù)可以協(xié)助判斷重心軌 跡類型，從而進(jìn)一步診斷病情；重心軌跡總長度的計(jì)算公式為
6.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的平均重 心反映了在下蹲站起運(yùn)動過程中，雙下肢用力的平衡情況，絕對值越小，表示平衡程度越 好，正值越大，表明右下肢較左下肢更有力；負(fù)值越大，表明左下肢較右下肢更有力；平均 重心投影值越大，身體對稱性越差，如卒中偏癱患者；平均重心的定義為患者重心投影偏移 距離之和與采集次數(shù)之比，計(jì)算公式為
7.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測試周 期內(nèi)左右下肢平均做功量反映了患者雙下肢姿勢肌主要是伸膝肌群的做功量，為了區(qū)分 左、右患側(cè)伸膝肌群的做功大小，其做功量分別計(jì)算，計(jì)算方法為W左=F左 S= (FA+FB)SW右=F右 S= (FC+FD)S式中，WpWje*測試周期內(nèi)左右下肢站起時(shí)平均做功量的大小，F(xiàn)pFie為左、右腳的受 力大小，F(xiàn)a, Fb, Fc, Fd分別為四個(gè)足底壓力傳感裝置的讀數(shù)，S為背部滑動板在左、右腳的受 力作用方向上的位移，即背部滑動板的滑動距離，其數(shù)據(jù)由裝在背部滑動板下方的位移傳 感裝置測量得到；測試周期內(nèi)左右下肢平均做功量之差，反映了雙下肢承重能力的差異，偏癱患者和單 側(cè)下肢骨關(guān)節(jié)炎等患者的雙下肢承重能力的差異超過一定正常范圍值。
8.如權(quán)利要求1所述的下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的測試周 期內(nèi)左右下肢平均做功功率反映患者雙下肢伸膝肌群的做功快慢，為了區(qū)分左、右患側(cè)伸 膝肌群的做功快慢，其功率分別計(jì)算，其計(jì)算方法分別為
9.如權(quán)利要求1所述的背部支撐減重靜態(tài)平衡評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的重 心落在離正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%或士20% 士30% 區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比由以下公式算出
10.如權(quán)利要求1所述的背部支撐減重下蹲站起評定訓(xùn)練方法，其特征在于所述的良 好重心百分比為重心落在離正常重心投影零位士5%區(qū)域內(nèi)的時(shí)間占全部訓(xùn)練時(shí)間的百分 比。
全文摘要
一種下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練方法，通過一套下蹲站起平衡功能評定訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行。系統(tǒng)包括訓(xùn)練床、控制箱、主控計(jì)算機(jī)、患者用顯示裝置和主顯示屏。其中訓(xùn)練床包括床座、床架和床板，床板包含背部滑動板，背部滑動板能跟隨患者做下蹲站起運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)背部支撐減重。背部滑動板下方裝有位移傳感裝置，訓(xùn)練床的一端設(shè)有左右腳踏板組件，左右腳踏板組件上分別設(shè)有足底壓力傳感裝置，實(shí)現(xiàn)下蹲站起過程數(shù)據(jù)采集，在床架與床座之間設(shè)有自動床板角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)支撐減重程度?；颊哂蔑@示裝置實(shí)時(shí)反饋評估和訓(xùn)練過程及結(jié)果。主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的評估。該方法首次實(shí)現(xiàn)減重方式下的下蹲站起的評估和訓(xùn)練，可幫助患者進(jìn)行早期下蹲站起平衡功能的訓(xùn)練。
文檔編號A61B5/22GK102039024SQ20091019735
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉寶林, 劉穎, 周岳平, 安美君, 徐秀林, 王紅梅, 胡秀枋, 鄒任玲 申請人:上海理工大學(xué)