本發(fā)明涉及遠程康復系統(tǒng)技術領域，特別是涉及一種膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)。

背景技術：

我國正步入老齡化社會，2010年人口普查數(shù)據(jù)顯示，中國65歲以上老年人口總數(shù)接近1.2億，占總?cè)丝?.92％，位居世界第一。其中，65歲以上老年女性人口超過六千兩百萬。膝退行性骨關節(jié)炎是中年以后(>40歲)最常見的慢性、進展性關節(jié)疾病，是老年人群日常生活能力下降和致殘的最主要原因之一。據(jù)英國曼徹斯特大學流行病學研究調(diào)查統(tǒng)計，膝退行性骨關節(jié)炎分別是引起歐美女性第四位和男性第八位勞動力喪失的主要原因。不同國家、地區(qū)、海拔、人種及環(huán)境，膝退行性骨關節(jié)炎患病率不盡相同，我國不同城市和地區(qū)報告的膝退行性骨關節(jié)炎患病率分別為9.6％～13.8％。因此，保守估計我國老年膝退行性骨關節(jié)炎患病人群已超過1800萬。

人工全膝關節(jié)置換術對保守治療無效的膝關節(jié)疾病來說是一種安全、有效的緩解疼痛、重建功能的方法。美國關節(jié)外科學會1996年公布信息，美國每年人工膝關節(jié)置換例數(shù)高達19.4萬例。20世紀80年代，人工全膝關節(jié)置換術進入我國，至今已有30多年歷史。盡管受醫(yī)療、經(jīng)濟條件制約，很多有手術適應癥的患者不能得到相應治療，隨著我國人口老齡化的加劇、經(jīng)濟的發(fā)展、現(xiàn)代人工關節(jié)置換技術的提高、生活質(zhì)量觀念的改變，近年來人工全膝關節(jié)置換術得到廣泛開展，保守估計每年約有手術近萬例，而實際需要進行人工關節(jié)置換的病例數(shù)則遠遠超過這一數(shù)字，可能在數(shù)十倍，甚至幾百倍以上，且呈逐年遞增趨勢。該手術相對成熟，患者平均住院周期短，出院快，但出院后患者的膝關節(jié)功能并未完全恢復，仍然需要接受科學規(guī)律的康復治療以保證和鞏固手術效果。某種意義上，術后康復方案以及患者獲取康復指導的程度對人工全膝關節(jié)置換術的實際效果有重要影響。但是，膝關節(jié)術后患者出院后常受到地域限制(康復醫(yī)療缺乏地區(qū))、時間限制(親屬陪護時間有限)以及經(jīng)濟壓力(住院康復費用高、周期性往返路費消耗大)等因素的影響，難以定期往返醫(yī)院進行常規(guī)康復治療。

目前，針對膝關節(jié)術后患者的康復治療方法主要包括：

1.常規(guī)康復治療

患者定期往返醫(yī)院接受康復治療，由專業(yè)的康復師進行指導，并對患者膝關節(jié)功能進行全面評估，制定個體化康復計劃?？祻蛶熃Y(jié)合關節(jié)功能訓練器(cpm機)對患者進行膝關節(jié)功能訓練，并陪同患者進行爬樓測試和6分鐘步行試驗等。常規(guī)康復治療是專業(yè)和有效的康復方式，但常受到上文所述的現(xiàn)實因素限制，難以使每位膝關節(jié)術后患者均等的享受康復醫(yī)療資源，從而影響患者的康復效果。

2.電話隨訪

出院前給患者發(fā)放康復鍛煉指南，并定期電話隨訪，詢問患者在康復訓練的過程中遇到的問題，并通過患者的自述對患者進行簡單的評估。術后6周內(nèi)保證每周3次的電話隨訪，術后7-12周保證每周1次的電話隨訪，通話時間約為5-15分鐘。僅能通過語言溝通判斷患者康復情況，無法對患者實際情況進行觀察，有極大的局限性。

3.遠程康復治療

患者在家中通過電腦連接因特網(wǎng)與在康復中心的康復師進行實時的視頻和音頻的互動?？祻蛶熗ㄟ^攝像頭觀察患者進行康復鍛煉的過程，以及聆聽患者的自述，以此來判斷患者康復的大致情況。通過實時指導患者或其家屬漸進性增加康復訓練強度，進行軀體平衡訓練、負重訓練、抗阻力訓練等。雖然康復師可通過攝像頭對患者進行觀察，并通過音頻設備對其進行實時的康復指導，但無法主動掌握攝像視野，不能直接獲取客觀的測量數(shù)據(jù)。面對文化水平較低的老年患者時，電腦的實時操作會遇到較大困難，在理解指導語和訓練動作時可能存在偏差，需要有親屬的陪同與幫助。

有鑒于此，有必要提供一種專業(yè)便攜、操作簡單的遠程康復組件。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)，為膝關節(jié)術后患者提供專業(yè)便攜、操作簡單的遠程康復服務。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、智能分析單元、全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)以及膝關節(jié)康復訓練調(diào)節(jié)單元，其中：

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集患者在膝關節(jié)康復訓練過程中產(chǎn)生的膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至智能分析單元；

智能分析單元，對膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)進行分析，獲取患者的肌力等級、連續(xù)的步態(tài)和膝關節(jié)的活動角度、連續(xù)的皮溫監(jiān)測表、膝關節(jié)主動屈曲度、主動伸展度、被動屈曲度、被動伸展度，并將分析結(jié)果發(fā)送至全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)；

全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)，用于遠程連接患者和康復師，患者通過全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)與康復師進行遠程實時互動，康復師對分析結(jié)果進行評估，實時調(diào)整康復訓練計劃；

膝關節(jié)康復訓練調(diào)節(jié)單元，包括負重袋，通過改變負重袋的負重調(diào)節(jié)膝關節(jié)康復訓練強度，以適應不同的康復訓練計劃；

所述智能分析單元和全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)均安裝在接入網(wǎng)絡的計算機中。

進一步地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括：

廣角攝像探頭，設置于所述計算機的右上方用于采集膝關節(jié)圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至智能分析單元；

溫度傳感器，設置于智能長綁帶外側(cè)面，用于采集膝關節(jié)皮溫數(shù)據(jù)，所述智能長綁帶綁于患者術側(cè)下肢大腿中部；

肌電傳感器，包括設置于智能長綁帶內(nèi)側(cè)面沿長度方向平行分布的第一環(huán)狀電極和第二環(huán)狀電極、以及設置于智能短綁帶內(nèi)側(cè)面沿長度方向平行分布的第三環(huán)狀電極和第四環(huán)狀電極，用于采集膝關節(jié)肌電數(shù)據(jù)，所述肌電數(shù)據(jù)包括動作電位、電極阻抗值、皮膚干濕度，所述智能短綁帶綁于患者術側(cè)下肢小腿中部；

加速度傳感器，包括設置于所述智能長綁帶外側(cè)面的第一三軸加速度傳感器、以及設置于智能短綁帶外側(cè)面的第二三軸加速度傳感器，用于采集膝關節(jié)活動數(shù)據(jù)，所述活動數(shù)據(jù)包括步長、步頻、步幅、落腿強度、擺腿強度、關節(jié)活動度；

無線傳輸模塊，包括設置于所述智能長綁帶外側(cè)面的第一無線傳輸模塊、以及設置于智能短綁帶外側(cè)面的第二無線傳輸模塊，所述的肌電傳感器、加速度傳感器和溫度傳感器均通過所述的無線傳輸模塊與計算機進行數(shù)據(jù)傳輸。

進一步地，所述智能分析單元對膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)進行分析具體包括：

膝關節(jié)肌電數(shù)據(jù)分析：對動作電位、電極阻抗值、皮膚干濕度進行電生理分析，得到患者的肌力等級；

膝關節(jié)活動數(shù)據(jù)分析：對步長、步頻、步幅、落腿強度、擺腿強度、關節(jié)活動度進行加速度的變化分析，得出患者連續(xù)的步態(tài)和膝關節(jié)的活動角度；

膝關節(jié)皮溫數(shù)據(jù)分析：分析膝關節(jié)皮溫的變化，繪制出患者連續(xù)的皮溫監(jiān)測表；

膝關節(jié)圖像數(shù)據(jù)分析：對圖像數(shù)據(jù)進行二維圖片截取和分析，得出膝關節(jié)主動屈曲度、主動伸展度、被動屈曲度、被動伸展度。

進一步地，所述全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于存儲患者康復訓練的分析結(jié)果、康復師的評估結(jié)果、以及康復師的康復訓練計劃。

進一步地，還包括反饋單元，其包括：

屈伸預警震動器，設置于智能長綁帶邊緣內(nèi)部，通過所述的無線傳輸模塊和全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，用于當患者膝關節(jié)活動強度超過預設值后發(fā)出微振動警示；

語音提示模塊，設置在計算機中，用于在屈伸預警震動器發(fā)出微振動的同時，發(fā)出語音提示。

進一步地，所述計算機為大字體觸屏一體式電腦。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1.克服了傳統(tǒng)常規(guī)膝關節(jié)康復訓練的地域限制、時間限制及經(jīng)濟壓力等不利影響。

2.通過患者、康復師、手術醫(yī)生、電腦的交互，在居家條件下，使得膝關節(jié)術后患者可以在黃金康復期內(nèi)得到及時、有效、經(jīng)濟、便捷、專業(yè)的康復治療，促進膝關節(jié)功能恢復最大化，提高患者生活質(zhì)量。

3.形成個體化康復訓練方案：通過記錄患者康復治療全過程，形成個體化數(shù)據(jù)庫。

4.能夠智能化準確測量患者膝關節(jié)活動度、步態(tài)、肌力和皮溫，降低人力評估消耗及測量誤差，準確反映患者膝關節(jié)康復情況。

5.實時預警及糾正，識別潛在并發(fā)癥：在獲取到患者數(shù)據(jù)信息后，自動與康復師設定參數(shù)進行對比，如超過預定值，則將發(fā)出語音提示信息，并發(fā)送報警信息至智能綁帶(微振動)及醫(yī)療端口；康復師和手術醫(yī)生可通過分析系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)，對患者膝關節(jié)功能進行準確評估，識別潛在并發(fā)癥，及時調(diào)整康復醫(yī)囑，防患于未然。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的功能框架示意圖；

圖中附圖標記含義：

1：觸屏一體式電腦，101：攝像探頭；

2a：智能長綁帶外側(cè)面，2b：智能長綁帶內(nèi)側(cè)面，201：第一感應傳輸裝置，202：溫度傳感器，203：第一環(huán)狀電極，204：第二環(huán)狀電極；

3a：智能短綁帶外側(cè)面，3b：智能短綁帶內(nèi)側(cè)面，301：第二感應傳輸裝置，302：第三環(huán)狀電極，303：第四環(huán)狀電極；

4：負重袋。

具體實施方式

實施例

參閱圖1和圖2，一種膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、智能分析單元、全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)以及膝關節(jié)康復訓練調(diào)節(jié)單元，其中：

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集患者在膝關節(jié)康復訓練過程中產(chǎn)生的膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至智能分析單元；

智能分析單元，對膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)進行分析，獲取患者的肌力等級、連續(xù)的步態(tài)和膝關節(jié)的活動角度、連續(xù)的皮溫監(jiān)測表、膝關節(jié)主動屈曲度、主動伸展度、被動屈曲度、被動伸展度，并將分析結(jié)果發(fā)送至全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)；

全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)，用于遠程連接患者和康復師，患者通過全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)與康復師進行遠程實時互動，康復師對分析結(jié)果進行評估，實時調(diào)整康復訓練計劃；

膝關節(jié)康復訓練調(diào)節(jié)單元，包括負重袋4，通過改變負重袋4的負重調(diào)節(jié)膝關節(jié)康復訓練強度，以適應不同的康復訓練計劃；

所述智能分析單元和全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)均安裝在接入網(wǎng)絡的計算機中。

其中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括：

廣角攝像探頭101，設置于所述計算機的右上方用于采集膝關節(jié)圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至智能分析單元；

溫度傳感器202，設置于智能長綁帶外側(cè)面2a，用于采集膝關節(jié)皮溫數(shù)據(jù)，所述智能長綁帶綁于患者術側(cè)下肢大腿中部；

肌電傳感器，包括設置于智能長綁帶內(nèi)側(cè)面2b沿長度方向平行分布的第一環(huán)狀電極203和第二環(huán)狀電極204、以及設置于智能短綁帶內(nèi)側(cè)面3b沿長度方向平行分布的第三環(huán)狀電極302和第四環(huán)狀電極303，用于采集膝關節(jié)肌電數(shù)據(jù)，所述肌電數(shù)據(jù)包括動作電位、電極阻抗值、皮膚干濕度，所述智能短綁帶綁于患者術側(cè)下肢小腿中部；

加速度傳感器，包括設置于所述智能長綁帶外側(cè)面2a的第一三軸加速度傳感器、以及設置于智能短綁帶外側(cè)面3a的第二三軸加速度傳感器，用于采集膝關節(jié)活動數(shù)據(jù)，所述活動數(shù)據(jù)包括步長、步頻、步幅、落腿強度、擺腿強度、關節(jié)活動度；

無線傳輸模塊，包括設置于所述智能長綁帶外側(cè)面2a的第一無線傳輸模塊、以及設置于智能短綁帶外側(cè)面3a的第二無線傳輸模塊，所述的肌電傳感器、加速度傳感器和溫度傳感器202均通過所述的無線傳輸模塊與計算機進行數(shù)據(jù)傳輸。

所述智能分析單元對膝關節(jié)康復數(shù)據(jù)進行分析具體包括：

膝關節(jié)肌電數(shù)據(jù)分析：對動作電位、電極阻抗值、皮膚干濕度進行電生理分析，得到患者的肌力等級；

膝關節(jié)活動數(shù)據(jù)分析：對步長、步頻、步幅、落腿強度、擺腿強度、關節(jié)活動度進行加速度的變化分析，得出患者連續(xù)的步態(tài)和膝關節(jié)的活動角度；

膝關節(jié)皮溫數(shù)據(jù)分析：分析膝關節(jié)皮溫的變化，繪制出患者連續(xù)的皮溫監(jiān)測表；

膝關節(jié)圖像數(shù)據(jù)分析：對圖像數(shù)據(jù)進行二維圖片截取和分析，得出膝關節(jié)主動屈曲度、主動伸展度、被動屈曲度、被動伸展度。

所述全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)還包括存儲模塊，用于存儲患者康復訓練的分析結(jié)果、康復師的評估結(jié)果、以及康復師的康復訓練計劃。

膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)，還包括反饋單元，其包括：

屈伸預警震動器，設置于智能長綁帶邊緣內(nèi)部，通過所述的無線傳輸模塊和全膝關節(jié)置換術康復系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，用于當患者膝關節(jié)活動強度超過預設值后發(fā)出微振動警示；

語音提示模塊，設置在計算機中，用于在屈伸預警震動器發(fā)出微振動的同時，發(fā)出語音提示。

所述計算機為大字體觸屏一體式電腦1。

所述觸屏一體式電腦1是整套組件中的核心，內(nèi)裝有tka(totalkneearthroplasty)遠程康復系統(tǒng)，該系統(tǒng)將用戶端口(患者)與醫(yī)療端口(康復師)和門診端口(醫(yī)生)相連接，患者登錄tka遠程康復系統(tǒng)后可與康復師進行遠程實時互動。系統(tǒng)界面直觀，全程有語音提示，且為大字體觸屏一體式電腦，能夠方便老年用戶理解和使用。

所述智能綁帶由可伸縮的布料制成。所述智能長綁帶邊緣內(nèi)部均勻分布了四枚屈伸預警震動器，智能長綁帶外側(cè)面2a配有一個卡槽，嵌著第一感應傳輸裝置201，所述第一感應傳輸裝置201包含一個三軸加速度傳感器、一個可伸長的溫度傳感器202、無線傳輸模塊，所述第一感應傳輸裝置201內(nèi)部同時通過金屬連接點與環(huán)狀電極相接觸，綁于術側(cè)下肢大腿中部，智能長綁帶內(nèi)側(cè)面2b附有兩條導電纖維紡織品構(gòu)成的第一環(huán)狀電極203和第二環(huán)狀電極204分別置于上下兩端，用于監(jiān)測患者肌力情況。

智能短綁帶內(nèi)側(cè)面3b附有兩條導電纖維紡織品構(gòu)成的第三環(huán)狀電極302和第四環(huán)狀電極303分別置于上下兩端，智能短綁帶外側(cè)面3a配有第二感應傳輸裝置301包含著另一個三軸加速度傳感器和無線傳輸模塊綁于術側(cè)下肢小腿中部。

使用時，患者通過康復用戶端登錄膝關節(jié)遠程康復系統(tǒng)，可與醫(yī)療端的康復師進行實時互動，聽從康復師指導進行康復訓練。在患者綁好智能綁帶，進行康復訓練過程中，廣角攝像探頭101的視野和角度由康復師遠程控制，能夠保證對患者進行全方位的觀察和記錄，尤其是在進行步行試驗和“起立-行走”計時測試的時候。同時，將肌電傳感器獲取的肌電數(shù)據(jù)，通過電生理分析將相關的動作電位、電極阻抗值、皮膚干濕度信息轉(zhuǎn)化為患者的肌力等級，將加速度傳感器獲取的加速度數(shù)據(jù)，通過加速度的變化分析出患者的連續(xù)的步態(tài)和膝關節(jié)的活動角度，將溫度傳感器202獲取的膝關節(jié)皮溫數(shù)據(jù)，通過分析膝關節(jié)皮溫的變化，繪制出患者連續(xù)的皮溫監(jiān)測表，將廣角攝像探頭101獲取的圖像數(shù)據(jù)，通過截取相關圖片分析患者膝關節(jié)主動屈曲度、主動伸展度、被動屈曲度、被動伸展度。供康復師對患者的膝關節(jié)活動度、步態(tài)、肌力、皮溫等數(shù)據(jù)進行分析評估。

患者獨立進行康復訓練時，廣角攝像探頭101能夠跟蹤其運動姿態(tài)，記錄下肢活動數(shù)據(jù)。同時，結(jié)合智能綁帶捕獲的關節(jié)活動度、步態(tài)、肌力、皮溫等，經(jīng)過觸屏一體式電腦1的運算和分析，得出連續(xù)性動態(tài)分析結(jié)果，康復師可定時查閱，不斷調(diào)整康復方案。

在康復訓練過程中，康復師根據(jù)患者的不同情況調(diào)節(jié)負重袋4的重量，一旦患者的關節(jié)活動度過大、訓練時間過長、活動量過大，超出康復師設定的參數(shù)指標，智能綁帶則會通過屈伸預警震動器發(fā)出微振動警示，觸屏一體式電腦1也會發(fā)出語音提示，報告正確的康復方式和播放正確的康復訓練視頻，能為患者提供通俗易懂、生動形象的專業(yè)康復訓練指導。

上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。