本發(fā)明屬于醫(yī)療，尤其是涉及一種基于智能控制的腰椎、脊椎康復(fù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和工作方式的改變，腰椎和脊椎問題日益成為影響人們健康和生活質(zhì)量的重要因素。長時間久坐、缺乏運動、不良姿勢等因素導(dǎo)致腰椎和脊椎承受巨大壓力，進而引發(fā)腰椎間盤突出、脊椎側(cè)彎、腰肌勞損等一系列疾病。這些疾病不僅給患者帶來身體上的痛苦，還可能影響其工作和生活能力，甚至導(dǎo)致長期殘疾。因此，如何有效預(yù)防和治療腰椎、脊椎疾病，成為醫(yī)學(xué)界和康復(fù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

2、目前，目前市場的腰椎、脊椎康復(fù)方法主要是通過一些如牽引床、矯正器等進行康復(fù)，雖然在一定程度上能夠緩解患者的癥狀，但大多采用固定的治療參數(shù)和模式，難以根據(jù)患者的具體病情和身體狀況進行精準(zhǔn)調(diào)整；監(jiān)測不全面，現(xiàn)有設(shè)備在監(jiān)測患者生理數(shù)據(jù)方面存在局限性，無法全面反映患者的康復(fù)進展和身體狀況變化；自動化程度低，依賴人工操作和判斷，不僅增加了醫(yī)護人員的工作負(fù)擔(dān)，還可能因人為因素導(dǎo)致治療誤差；缺乏反饋機制，無法實時評估治療效果并根據(jù)反饋結(jié)果及時調(diào)整治療計劃，導(dǎo)致治療過程缺乏靈活性和針對性。因此，現(xiàn)有技術(shù)的腰椎、脊椎康復(fù)方法無法實現(xiàn)可靠地進行腰椎、脊椎康復(fù)治療。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的腰椎、脊椎康復(fù)方法可靠性低的問題，提供一種基于智能控制的腰椎、脊椎康復(fù)系統(tǒng)及方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于智能控制的腰椎、脊椎康復(fù)系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊、控制模塊和康復(fù)設(shè)備模塊，所述監(jiān)測模塊連接于所述控制模塊，所述監(jiān)測模塊用于獲取患者腰椎和脊椎對應(yīng)的病理特征并輸入至所述控制模塊；所述控制模塊連接于所述康復(fù)設(shè)備模塊，所述控制模塊用于根據(jù)所述監(jiān)測模塊的病理特征生成控制信號并輸出至所述康復(fù)設(shè)備模塊；所述康復(fù)設(shè)備模塊包括腰部支撐單元、腰部調(diào)節(jié)單元、脊椎牽引單元及脊椎矯正單元，所述腰部支撐單元用于通過所述控制模塊的控制信號執(zhí)行腰部支撐動作，所述腰部調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述腰部支撐單元的參數(shù)，所述脊椎牽引單元用于根據(jù)所述控制模塊的控制信號執(zhí)行脊椎牽引動作，所述脊椎矯正單元用于根據(jù)所述控制模塊的控制信號執(zhí)行脊椎矯正動作。

4、上述技術(shù)方案中，通過監(jiān)測模塊精確獲取患者的腰椎和脊椎病理特征，控制模塊能夠據(jù)此生成個性化的治療控制信號，確保每位患者都能獲得最適合其病情的治療方案。康復(fù)設(shè)備模塊中的腰部支撐單元、腰部調(diào)節(jié)單元、脊椎牽引單元及脊椎矯正單元，能夠根據(jù)控制模塊發(fā)出的精確控制信號執(zhí)行相應(yīng)的康復(fù)動作，實現(xiàn)精準(zhǔn)治療，提高康復(fù)效果。能夠?qū)崟r監(jiān)測患者的治療反應(yīng)，并根據(jù)需要動態(tài)調(diào)整康復(fù)設(shè)備的參數(shù)和動作，形成閉環(huán)控制，確保治療過程的安全性和有效性。能夠自動執(zhí)行復(fù)雜的康復(fù)程序，減少人工干預(yù)，提高治療效率，縮短患者康復(fù)周期。通過精確的腰部支撐和調(diào)節(jié)，以及柔和的脊椎牽引和矯正動作，系統(tǒng)能夠最大限度地減少患者在康復(fù)過程中的不適感，提升治療體驗。

5、優(yōu)選的，所述監(jiān)測模塊包括依次連接的圖像采集單元、圖像處理單元和數(shù)據(jù)分析單元；所述圖像采集單元用于采集患者腰椎、脊椎對應(yīng)的三維圖像數(shù)據(jù)；所述圖像處理單元用于對三維圖像數(shù)據(jù)進行處理得到病理特征；所述數(shù)據(jù)分析單元用于根據(jù)病理特征或康復(fù)設(shè)備的反饋信號設(shè)置康復(fù)計劃。

6、上述技術(shù)方案中，通過圖像采集單元能夠采集患者腰椎、脊椎對應(yīng)的三維圖像數(shù)據(jù)，能夠提供更全面、更精確的患者病理信息，有助于后續(xù)更準(zhǔn)確地分析病情。通過圖像處理單元對采集到的三維圖像數(shù)據(jù)進行自動化處理，提取出關(guān)鍵的病理特征，減少了人工分析的時間和誤差，提高了診斷的準(zhǔn)確性和效率。數(shù)據(jù)分析單元基于提取的病理特征或康復(fù)設(shè)備的實時反饋信號，能夠智能化地制定或調(diào)整康復(fù)計劃，實現(xiàn)根據(jù)患者的具體病情和康復(fù)進展，提供個性化的治療建議，確?？祻?fù)方案的科學(xué)性和有效性。數(shù)據(jù)分析單元能根據(jù)康復(fù)設(shè)備的反饋信號，實時評估治療效果，并據(jù)此動態(tài)調(diào)整康復(fù)計劃，有助于及時發(fā)現(xiàn)并糾正治療過程中的偏差，確保康復(fù)過程的安全性和有效性。

7、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于智能控制的腰椎、脊椎康復(fù)方法，包括如下步驟：

8、s1、通過監(jiān)測模塊獲取患者腰椎、脊椎對應(yīng)的三維圖像數(shù)據(jù)并提取對應(yīng)的病理特征；

9、s2、通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述病理特征進行分析確定對應(yīng)的治療特征和風(fēng)險特征；

10、s3、根據(jù)所述治療特征和所述風(fēng)險特征確定康復(fù)目標(biāo)，結(jié)合患者需求數(shù)據(jù)與所述康復(fù)目標(biāo)設(shè)置康復(fù)計劃；

11、s4、根據(jù)所述康復(fù)計劃設(shè)置控制模塊的控制參數(shù)，通過所述控制模塊控制康復(fù)設(shè)備模塊執(zhí)行所述康復(fù)計劃；

12、s5、檢測模塊根據(jù)所述康復(fù)設(shè)備模塊的反饋信號調(diào)整所述康復(fù)計劃，迭代執(zhí)行s3-s5，直至達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)。

13、上述技術(shù)方案中，通過監(jiān)測模塊獲取的三維圖像數(shù)據(jù)，能夠精確地提取患者的腰椎、脊椎病理特征。結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進一步確定治療特征和風(fēng)險特征，使得治療方案的制定更加精準(zhǔn)和科學(xué)?？紤]了治療特征和風(fēng)險特征，結(jié)合了患者的需求數(shù)據(jù)，能夠更好地滿足患者的具體需求，提高康復(fù)效果。通過控制模塊對康復(fù)設(shè)備模塊進行智能化控制，實現(xiàn)了康復(fù)計劃的精確執(zhí)行?？刂颇K能夠根據(jù)康復(fù)計劃中的控制參數(shù)，自動調(diào)節(jié)康復(fù)設(shè)備的各項參數(shù)，確保治療過程的準(zhǔn)確性和安全性。檢測模塊能夠?qū)崟r監(jiān)測康復(fù)設(shè)備模塊的反饋信號，并根據(jù)這些信號對康復(fù)計劃進行動態(tài)調(diào)整，這種實時反饋機制能夠及時發(fā)現(xiàn)并糾正治療過程中的偏差，確?？祻?fù)過程的連續(xù)性和有效性。通過迭代執(zhí)行s3-s5步驟，不斷根據(jù)反饋信號調(diào)整康復(fù)計劃，直至達到預(yù)設(shè)的康復(fù)目標(biāo)，能夠持續(xù)優(yōu)化治療方案，提高康復(fù)效果，同時減少不必要的治療時間和成本。

14、優(yōu)選的，所述s1包括如下步驟：

15、s11、通過監(jiān)測模塊的圖像采集單元采集患者腰椎、脊椎的三維圖像數(shù)據(jù)；

16、s12、對所述三維圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括去噪和增強對比度；

17、s13、對預(yù)處理后的所述三維圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理得到紋理特征和形狀特征；

18、s14、基于所述紋理特征和所述形狀特征進行分析確定對應(yīng)的病理特征。

19、上述技術(shù)方案中，通過對三維圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括去噪和增強對比度，可以顯著提高圖像的質(zhì)量。能夠去除圖像中的噪聲干擾，使圖像更加清晰；增強對比度則能夠突出圖像中的細(xì)節(jié)信息，有助于后續(xù)的圖像處理和特征提取。在圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，對圖像進行進一步的圖像處理，提取出紋理特征和形狀特征，能夠更準(zhǔn)確地反映患者腰椎、脊椎的病理狀況，可以更加精確地確定對應(yīng)的病理特征。由于采用了精細(xì)的圖像處理和特征提取方法，能夠更全面地獲取患者的腰椎、脊椎信息，從而提升了診斷的準(zhǔn)確性，有助于醫(yī)生更準(zhǔn)確地了解患者的病情，制定更科學(xué)、合理的治療方案。自動化的圖像處理和特征提取過程減少了人工干預(yù)，提高了治療流程的效率。

20、優(yōu)選的，所述s2包括如下步驟：

21、s21、通過隨機森林法從所述病理特征中選擇關(guān)鍵特征；

22、s22、基于預(yù)設(shè)的治療特征和風(fēng)險特征對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練；

23、s23、將所述關(guān)鍵特征作為所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入得到治療特征和風(fēng)險特征。

24、上述技術(shù)方案中，通過s21隨機森林法選擇關(guān)鍵特征，能夠有效識別出對預(yù)測結(jié)果影響最大的特征，從而剔除了冗余和不重要的信息，提高了后續(xù)模型的訓(xùn)練效率，還增強了模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和魯棒性?；陬A(yù)設(shè)的治療特征和風(fēng)險特征對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，確保了模型學(xué)習(xí)的目標(biāo)是明確且有針對性的，使得模型能夠更好地學(xué)習(xí)從病理特征到治療特征和風(fēng)險特征的映射關(guān)系，提高了模型在實際應(yīng)用中的適用性和準(zhǔn)確性。將關(guān)鍵特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，能夠同時得到治療特征和風(fēng)險特征?；诨颊叩木唧w病理特征進行預(yù)測，因此能夠為患者提供更加個性化的治療方案和風(fēng)險評估，有助于更好地滿足患者的需求，提高治療效果和患者滿意度。

25、優(yōu)選的，所述s22包括：

26、設(shè)定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)，包括輸入層、隱藏層和輸出層，其中：所述輸入層神經(jīng)元數(shù)量與所述關(guān)鍵特征的數(shù)量相同，所述輸出層的神經(jīng)元數(shù)量與所述治療特征和所述風(fēng)險特征的數(shù)量之和相同；

27、設(shè)定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的所述隱藏層對應(yīng)的激活函數(shù)；

28、基于所述治療特征和所述風(fēng)險特征對所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行迭代訓(xùn)練，并通過前向傳播法計算預(yù)測值，通過反向傳播法計算網(wǎng)絡(luò)權(quán)重；

29、結(jié)合所述預(yù)測值、所述網(wǎng)絡(luò)權(quán)重確定最終的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

30、上述技術(shù)方案中，通過設(shè)置輸入層神經(jīng)元數(shù)量與關(guān)鍵特征的數(shù)量相同，確保了每個關(guān)鍵特征都能被模型充分接收和處理，避免了信息遺漏或冗余。輸出層的神經(jīng)元數(shù)量與治療特征和風(fēng)險特征的數(shù)量之和相同，使得模型能夠同時輸出多個預(yù)測結(jié)果(即治療特征和風(fēng)險特征)，滿足了多目標(biāo)預(yù)測的需求。通過設(shè)定合適的激活函數(shù)，能夠?qū)W習(xí)并捕捉到數(shù)據(jù)中的復(fù)雜模式，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和泛化能力?；谥委熖卣骱惋L(fēng)險特征對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行迭代訓(xùn)練，通過不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)重和參數(shù)，使模型逐漸逼近最優(yōu)解，有助于提升模型的穩(wěn)定性和可靠性。通過結(jié)合前向傳播與反向傳播確定預(yù)測值與網(wǎng)絡(luò)權(quán)重，使得模型能夠在訓(xùn)練過程中不斷優(yōu)化自身性能，提高預(yù)測精度。

31、優(yōu)選的，所述s3包括如下步驟：

32、s31、根據(jù)所述治療特征和所述風(fēng)險特征設(shè)定康復(fù)目標(biāo)；

33、s32、獲取患者需求數(shù)據(jù)，并提取所述患者需求數(shù)據(jù)對應(yīng)的患者需求特征；

34、s33、結(jié)合所述康復(fù)目標(biāo)和患者需求特征制定對應(yīng)的康復(fù)計劃表。

35、上述技術(shù)方案中，根據(jù)患者的治療特征和風(fēng)險特征設(shè)定康復(fù)目標(biāo)，充分考慮了患者的具體病情和潛在風(fēng)險，為制定個性化的康復(fù)計劃提供了科學(xué)依據(jù)。獲取并提取患者需求數(shù)據(jù)對應(yīng)的患者需求特征，將患者需求納入康復(fù)計劃的制定過程中，有助于提升患者的參與度和滿意度。結(jié)合康復(fù)目標(biāo)和患者需求特征制定的康復(fù)計劃表，能夠更準(zhǔn)確地指導(dǎo)患者的康復(fù)過程，減少不必要的干預(yù)和錯誤，從而提高康復(fù)效果。

36、優(yōu)選的，所述s4包括如下步驟：

37、s41、根據(jù)康復(fù)計劃表設(shè)置控制模塊的控制參數(shù)，基于所述控制參數(shù)生成控制信號；

38、s42、對所述康復(fù)設(shè)備模塊進行設(shè)備初始化，以使所述康復(fù)設(shè)備模塊中的各單元處于正常工作狀態(tài)；

39、s43、通過所述控制模塊將所述控制信號發(fā)送至所述康復(fù)設(shè)備模塊，所述康復(fù)設(shè)備模塊基于所述控制信號提取并執(zhí)行對應(yīng)的治療動作；

40、s44、通過監(jiān)測模塊實時監(jiān)控患者的生理數(shù)據(jù)及所述康復(fù)設(shè)備模塊狀態(tài)。

41、上述技術(shù)方案中，根據(jù)康復(fù)計劃表設(shè)置控制模塊的控制參數(shù)，確保了控制信號的生成與康復(fù)計劃的具體要求相匹配，保證了康復(fù)設(shè)備模塊能夠按照預(yù)定的治療方案執(zhí)行動作，提高了康復(fù)治療的準(zhǔn)確性和有效性。設(shè)備初始化確保了各康復(fù)設(shè)備模塊中的各單元在執(zhí)行治療前處于正常工作狀態(tài)，避免了因設(shè)備故障或異常而導(dǎo)致的治療中斷或效果不佳，提高了設(shè)備的運行效率和穩(wěn)定性。過控制模塊發(fā)送控制信號至康復(fù)設(shè)備模塊執(zhí)行治療動作，并通過監(jiān)測模塊實時監(jiān)控患者的生理數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)，實時反饋機制允許系統(tǒng)在治療過程中及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整任何可能的偏差或問題，確?？祻?fù)治療的順利進行。

42、優(yōu)選的，所述康復(fù)設(shè)備模塊基于所述控制信號提取并執(zhí)行對應(yīng)的治療動作包括：基于所述康復(fù)設(shè)備模塊對所述控制信號進行解析，得到啟停指令、支撐角度、支撐高度、牽引力大小、牽引速度、牽引時間、矯正路徑、矯正幅度和矯正時間；

43、通過所述啟停指令啟動所述腰部支撐單元、所述腰部調(diào)節(jié)單元、所述脊椎牽引單元及所述脊椎矯正單元；

44、所述腰部調(diào)節(jié)單元通過所述支撐角度和所述支撐高度調(diào)節(jié)所述腰部支撐單元的角度和高度執(zhí)行腰部支撐動作；

45、所述脊椎牽引單元根據(jù)所述牽引力大小、所述牽引速度和所述牽引時間執(zhí)行脊椎牽引動作；所述脊椎矯正單元根據(jù)所述矯正路徑、所述矯正幅度和所述矯正時間執(zhí)行脊椎矯正動作。

46、上述技術(shù)方案中，通過康復(fù)設(shè)備模塊對控制信號進行解析，能夠準(zhǔn)確提取出啟停指令、支撐角度、支撐高度、牽引力大小、牽引速度、牽引時間、矯正路徑、矯正幅度和矯正時間，確保了治療動作的精確執(zhí)行，避免了因參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致的治療誤差。通過啟停指令啟動腰部支撐單元、腰部調(diào)節(jié)單元、脊椎牽引單元及脊椎矯正單元多個功能模塊，實現(xiàn)了對患者腰部和脊椎的全面治療。腰部調(diào)節(jié)單元根據(jù)支撐角度和支撐高度調(diào)節(jié)腰部支撐單元的角度和高度，確保腰部支撐動作的舒適性和有效性，能夠適應(yīng)不同患者的體型和腰椎狀況，提高治療的舒適度和患者的接受度。脊椎牽引單元和脊椎矯正單元分別根據(jù)牽引力大小、牽引速度、牽引時間以及矯正路徑、矯正幅度和矯正時間等參數(shù)執(zhí)行脊椎牽引和矯正動作，確保了治療的安全性和有效性，能夠有效緩解患者脊椎疼痛、改善脊椎形態(tài)等問題。

47、優(yōu)選的，所述s5包括如下步驟：

48、s51、監(jiān)測模塊接收康復(fù)設(shè)備模塊的反饋信號，所述反饋信號包括生理數(shù)據(jù)變化和設(shè)備工作狀態(tài)；

49、s52、結(jié)合所述生理數(shù)據(jù)變化和設(shè)備工作狀態(tài)評估康復(fù)效果，并判斷患者是否達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)；

50、s53、若未達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)，則根據(jù)所述反饋信號評估結(jié)果調(diào)整康復(fù)計劃；

51、s54、迭代執(zhí)行s3至s5，直至達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)或達到最大迭代次數(shù)。

52、上述技術(shù)方案中，通過監(jiān)測模塊實時接收康復(fù)設(shè)備模塊的反饋信號，包括患者的生理數(shù)據(jù)變化和設(shè)備的工作狀態(tài)，能夠確保系統(tǒng)及時獲取到最新的治療信息。結(jié)合生理數(shù)據(jù)變化和設(shè)備工作狀態(tài)對康復(fù)效果進行評估，并根據(jù)評估結(jié)果判斷患者是否達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)。若未達到目標(biāo)，則根據(jù)反饋信號評估結(jié)果調(diào)整康復(fù)計劃，使得康復(fù)過程能夠根據(jù)患者的實際情況進行靈活調(diào)整，提高了康復(fù)治療的針對性和有效性。通過對生理數(shù)據(jù)變化和設(shè)備工作狀態(tài)的綜合分析，能夠更準(zhǔn)確地評估康復(fù)效果，減少主觀判斷的影響，有助于制定更加科學(xué)合理的康復(fù)計劃，提高康復(fù)治療的精準(zhǔn)度。迭代執(zhí)行s3至s5的步驟，直至達到預(yù)設(shè)康復(fù)目標(biāo)或達到最大迭代次數(shù)，使得康復(fù)過程能夠持續(xù)優(yōu)化和改進，通過不斷試錯和調(diào)整來找到最適合患者的康復(fù)方案。同時，也避免了過度治療或治療不足的情況，提高了康復(fù)治療的效率和效果。實時監(jiān)測和動態(tài)調(diào)整機制有助于及時發(fā)現(xiàn)并處理患者在康復(fù)過程中可能出現(xiàn)的異常反應(yīng)或并發(fā)癥，確保患者的安全。

53、本發(fā)明的有益效果：系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測模塊精確獲取患者的腰椎和脊椎病理特征，并據(jù)此生成個性化的治療控制信號，確保每位患者都能獲得最適合其病情的治療方案?？祻?fù)設(shè)備模塊的多單元配合可以根據(jù)控制信號執(zhí)行精準(zhǔn)的康復(fù)動作，實現(xiàn)高效治療，并通過實時監(jiān)測和動態(tài)調(diào)整，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高治療的安全性和有效性。系統(tǒng)能夠自動執(zhí)行復(fù)雜的康復(fù)程序，顯著減少了對人工干預(yù)的依賴，這不僅提高了治療效率，還縮短了患者的康復(fù)周期。通過精確的腰部支撐和調(diào)節(jié)以及柔和的脊椎牽引和矯正動作，最大限度地減少了患者在康復(fù)過程中的不適感，提升了整體治療體驗。通過圖像采集單元和圖像處理單元的結(jié)合，使得三維圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、特征提取和分析更加自動化，減少了人工分析的時間和誤差，提高了診斷的準(zhǔn)確性和效率。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對患者病理特征進行分析，智能確定治療特征和風(fēng)險特征，為制定或調(diào)整康復(fù)計劃提供了科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)通過監(jiān)測模塊實時監(jiān)控患者的生理數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整康復(fù)過程中的任何偏差，確保了治療的連續(xù)性和最優(yōu)性。通過不斷迭代執(zhí)行康復(fù)計劃、監(jiān)測、評估和調(diào)整的過程，系統(tǒng)能夠持續(xù)優(yōu)化康復(fù)方案，直至達到預(yù)設(shè)的康復(fù)目標(biāo)，保證了康復(fù)治療的質(zhì)量和最終效果。

54、上述
技術(shù)實現(xiàn)要素：
僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。