一種改進型人體平衡功能檢測方法與訓練系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種改進型人體平衡功能定量檢測方法和人體平衡功能康復訓練的 系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在人體眾多的生理指標中，人體保持平衡的功能是人體一項重要生理指標和基本 運動技能，人在站、坐、行時都需要身體具有保持平衡的能力。在臨床上，平衡是指人體處在 的一種姿勢或穩(wěn)定狀態(tài)下W及不論處于何種位置時，當運動或受到外力作用時，能自動地 調(diào)整并維持姿勢的能力。平衡能力障礙的患者生活無法自理，生活質(zhì)量嚴重下降，不僅給患 者自身同時對其家庭乃至于社會均會造成巨大的負擔。因此，精確評定人體平衡功能在醫(yī) 療領域具有重要價值。
[0003] 目前，人體平衡能力的檢測方法主要包括觀察法、量表評分法和平衡儀法。觀察法 簡單易于操作，但過于粗略主觀和缺乏量化，因此主要應用于對具有平衡功能障礙的患者 進行簡單的篩選；量表法可對平衡能力量化估計，但是操作相對繁瑣，醫(yī)生在操作過程中主 觀性依舊很強。隨著計算機技術的發(fā)展，人體平衡功能的評估和康復訓練有了新的發(fā)展，基 于計算機技術的平衡測試方法不僅可W客觀定量地反映人體的平衡功能，而且能夠針對患 者的運動功能障礙進行訓練治療，但是國外測試儀由于價格昂貴，難W普及應用。
[0004] 專利CN101332091A公布了一種利用光電技術和序列圖像分析技術，同步記錄人 體多個重要部位在二維平面上的晃動軌跡，使該發(fā)明更能準確的評估人體平衡功能。專利 CN201248696Y發(fā)明一種基于姿勢描記技術的，通過測量被測者施加在平臺上的壓力來評價 被測者的平衡及穩(wěn)定性的人體平衡功能檢測儀。該發(fā)明與簡單的動作測試相比更準確、客 觀。
[0005] 上述技術方法存在的問題是：一方面，僅僅只有被測者施加在平臺的壓力值，不能 全面綜合的評估人體平衡功能。另一方面，人運動過程中有可能會出現(xiàn)跌倒的情況，上述發(fā) 明缺少對跌倒時候的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述的問題，本發(fā)明提出了將對肌電的監(jiān)測和基于加速度傳感器的重屯、 巧慢及跌倒檢測的方法應用于平衡功能檢測和康復功能訓練，彌補了現(xiàn)有平衡儀測試指標 單一的缺陷，從而實現(xiàn)了對人體平衡功能全面的的精確檢測W及更科學的康復功能訓練。
[0007] 技術方案包括：人體肌電和加速度檢測裝置、人體平衡壓力信號檢測裝置、重屯、位 置的實時顯示、平衡功能液晶顯示屏、計算機。人體肌電和加速度檢測裝置塊包括肌電放大 電路，=軸加速度傳感器，信號處理電路，數(shù)據(jù)采集電路，和無線通信模塊。首先通過電極采 集到肌電信號，傳輸給肌電放大電路，經(jīng)過濾波、放大后傳輸給信號處理電路，同時加速度 檢測
[0008] 模塊的=軸加速度傳感器也將采集到的人體=維加速度值信號傳輸給信號處理 電路，信號處理電路對肌電信號和加速度信號經(jīng)過一系列的處理得到數(shù)字信號，然后傳輸 給由微處理器及連接的存儲器作為數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)采集電路，經(jīng)過無線通信電 路模塊進行無線傳輸，再通過接收端和計算機的串口通信將數(shù)字信號發(fā)送到上位機實時的 顯示和處理。
[0009] 肌電檢測的電極可W根據(jù)檢測項目改變測量位置，比如直立檢測時測量腿部肌 肉，坐姿檢測時測量腰部肌肉，通過對各個部位的肌電信號的處理分析，可W很好的評定某 個動作的肌肉激活的先后順序和肌肉的發(fā)力的順序，W及它們之間的協(xié)調(diào)性關系和停機活 動的先后順序，運是綜合評估人體平衡功能的重要參數(shù)。
[0010] 加速度檢測模塊選用飛思卡爾MMA7260 =軸加速度忍片的傳感器，并用彈性細帶 系于人體腰后部，實現(xiàn)對人體座立、直立等活動運動加速度的測量。加速度傳感器采集人體 的=維加速度值能直接測量到人體重屯、的位置，相對于傳統(tǒng)的根據(jù)雙腳重屯、間接測量的方 法更精確，通過平衡功能監(jiān)測軟件還能對跌倒進行實時檢測與報警。
[0011] 人體平衡壓力信號檢測裝置構(gòu)成如下：包括座立、直立或指壓的壓力檢測板，檢測 板的下面有四個（或八個）壓力傳感器，對稱分布于平板的四個角（或八個方位），當壓力 作用于平板時，四個角（或八個方位）的傳感器即給出與壓力相關的一定大小的電信號。上 述受壓、坐壓、直立信號經(jīng)過信號處理電路，并接微處理器的輸入端口，由微處理器及連接 的存儲器作為數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)采集電路，微處理器的輸出端口連接平衡功能液 晶顯不屏，實時顯不壓力f目號。
[0012] 平衡功能液晶顯示屏。一方面，顯示屏能用來顯示重屯、偏移情況，通過液晶屏的顯 示變化來跟蹤自身重屯、的改變。另一方面，顯示實際壓力的大小（直立檢測時是體重）。患 者可W根據(jù)液晶屏的顯示，來調(diào)整自身的重屯、位置，從而實現(xiàn)康復功能訓練。
[0013] 本發(fā)明的創(chuàng)新點是：
[0014] 1)將肌電檢測運用于平衡功能的評估。肌電信號是肌肉收縮過程中伴隨發(fā)生的生 理電信號，運套裝置的肌電檢測模塊的電極可W根據(jù)檢測項目改變測量位置，比如直立檢 測時測量腿部肌肉，坐姿檢測時測量腰部肌肉等。通過改變電極位置我們可W得到腿部或 者腰部肌電信號，經(jīng)過計算機實時的肌電信號處理分析，可W得到肌肉激活時序、時程、肌 肉疲勞程度W及人體腿部和腰部肌肉間的協(xié)調(diào)關系。綜合實時的肌電分析和實時的人體重 屯、的分析，不僅能更準確全面的評估人體平衡功能，也能更好的指導康復功能訓練。
[0015] 2)加速度檢測模塊應用于重屯、的測量和跌倒檢測。腰后部的加速度檢測模塊可W 實時的得到人體軀干=維的加速度值，通過計算機處理顯示可W得到人體重屯、的=維運動 圖。相對于直接測量訓練過程中軀干或身體重屯、的=維運動，通過加速度傳感器采集人體 的=維加速度值比原來方法中根據(jù)雙腳重屯、間接測量的方法更可靠準確。得到的重屯、的= 維運動既可W用于評估人體平衡功能、指導康復功能訓練，也可W用來判斷在檢測或者是 康復功能訓練過程中及是否會發(fā)生異常跌倒。
[0016] 圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖
[0017] 圖2本發(fā)明的功能框圖
[0018] 圖3本發(fā)明的分析軟件流程功能圖
【具體實施方式】
[0019] 改進型人體平衡功能檢測方法與訓練系統(tǒng)，相對于目前已有的技術，本發(fā)明所提 出方法可有效提高人體平衡功能檢測方法的準確性，并能預防運動過程中的跌倒。
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術優(yōu)點和方案設計更加清晰明確，下面將結(jié)合附圖對本 發(fā)明的【具體實施方式】作詳細的說明。
[0021] 總體框架如圖1所示。圖2中檢測系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)主要由多路模擬開關、A/D轉(zhuǎn)換電 路、數(shù)據(jù)處理電路和數(shù)據(jù)存儲電路組成。肌電信號和加速度信號均通過無線通信模塊傳輸， 肌電模塊電極采用Ag/AgCl表面電極或針電極，將電極采集到肌電信號，傳輸給肌電放大 電路，經(jīng)過信號處理電路，再經(jīng)過無線通信電路模塊進行無線傳輸，最后由單片機接收端和 計算機相連接。加速度檢測模塊可選用飛思卡爾MMA7260 =軸加速度忍片的傳感器，無線 通信電路模塊處理忍片可選用MSP430,通信技術可用應用最普遍的Zi濁ee技術。多路模擬 開關電路4051，A/D轉(zhuǎn)換電路的型號典型是：處理器的信號可采用89巧1型。如圖3所示， 計算機上的平衡功能分析軟件可W通過功能選擇進行實時的監(jiān)測或者是回放，如果是實時 監(jiān)測，可W選擇肌電信號采集模式和壓力數(shù)據(jù)采集模式。如果是回放模式，則軟件讀取已存 儲的數(shù)據(jù)，進行平衡功能的分析，并顯示分析結(jié)果。
[0022] 分析系統(tǒng)工作流程：