基于关节活动度与运动协调性的运动功能评估方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于关节活动度与运动协调性的运动功能评估方法和设备，所述方法包括：采集目标对象的肢体运动信号；提取所述肢体运动信号中的关节活动度数据和运动协调性数据，并对肢体的运动功能进行评估，其中所述关节活动度数据包括主动动作数据和被动动作数据。本发明专利技术在数据处理上对主动动作及被动动作分别处理，并且结合了运动协调性数据，由此可以多角度对比患者动作反馈的动作信息，使评估结果更准确。

Evaluation method and equipment of motor function based on joint mobility and motor coordination

【技术实现步骤摘要】
基于关节活动度与运动协调性的运动功能评估方法及设备
本专利技术涉及人体运动感知
，具体涉及基于关节活动度与运动协调性的运动功能评估方法及设备。
技术介绍
运动功能评估是医生为脑卒中偏瘫患者制定康复训练计划的依据，其还可以作为各种治疗方案疗效的评估手段，在运动康复、神经科学领域至关重要。传统的运动康复评估主要是基于量表，由专业治疗师进行。量表式评估方法发展较早，经临床验证其可行性，但是其存在三个缺点：一、评估结果受治疗师的主观影响较大。不同治疗师凭经验评估，依据的标准不同，不同治疗师针对同一病人可能给出不同的评估结果。二、评估精度。量表式评估方法根据患者相应动作的不同表现给出相应的评分，评分梯度小，评估结果不能反映病人的真实情况；此外，患者的某些细微运动治疗师可能难以用视觉捕捉，造成评估结果不全面。三、现有的量表式评估方法由治疗师指导患者执行一系列动作，一名病人至少需要配一名治疗师，评估效率低；同时一套评估流程耗时耗力。以Fugl-Meyer为例，上肢评估过程至少需要30分钟。为了更好的管理和控制康复过程，各种物联传感技术和光学技术被用于康复评估领域。基于微型惯性传感器提出了自动化运动康复评估模型，模型依托运动过程中捕获的运动学参数进行特征提取，以健康人特征训练模型，进而对提取的患者特征进行评分。然而，现有的运动评估方法往往是基于对于固定运动模式中某个运动模式进行评估，并不能很好地反映患者的康复情况。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在解决现有的评估受治疗师主观或经验的影响、量表式评估评分梯度小影响评估精度以及患者的微小动作不便发现观察使运动康复评估不准确等问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，所述方法包括：采集目标对象的肢体运动信号；对所述肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估；所述对肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估的步骤进一步包括：提取所述肢体运动信号中的关节活动度数据和运动协调性数据，并对肢体的运动功能进行评估，其中所述关节活动度数据包括主动动作数据和被动动作数据。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述对肢体的运动功能进行评估包括：获得主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度，根据所述完成度以及运动协调性数据对肢体的运动功能进行评估。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述完成度是所述主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述根据所述完成度以及运动协调性数据对肢体的运动功能进行评估包括：将所述主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度和运动协调性数据与预定的运动评估标准进行对比获得对肢体的运动功能的评分。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述肢体运动信号是多个预定肢体动作的运动信号，所述对肢体的运动功能的评分是所述多个预定肢体动作和运动协调性的综合评分。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述预定的运动评估标准就基于Fugl-Meyer的运动评估标准。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述整个运动行程中不同阶段是指对所述肢体运动的时间进行归一化后的时段来确定的。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述时段包括下面时段的至少一种：整个阶段、开始阶段、中间阶段、最后阶段。根据本专利技术的一种具体实施方式，在采集目标对象肢体运动信号之后还包括滤波、分割和归一化操作以进行预处理。本专利技术还提出一种基于关节活动度与运动协调性数字化运动功能评估设备，该设备包括：处理器；以及存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行所述的方法。(三)有益效果本专利技术在数据处理上对主动动作及被动动作分别处理，并且结合了运动协调性数据，由此可以多角度对比患者动作反馈的动作信息，使评估结果更准确。附图说明图1是本专利技术数字化运动功能评估方法流程示意图；图2是本专利技术数字化运动功能评估方法的提取运动信号数据的流程示意图；图3是本专利技术数字化运动功能评估方法的具体评估得分流程示意图。图4是根据本专利技术的一种电子设备的示例性实施例的结构框图。具体实施方式为了更加精确、定量的对患者的肢体康复情况进行评估，本专利技术提出基于关节活动度与运动协调性的运动功能评估方法及设备。图1是本专利技术数字化运动功能评估方法的流程图。如图1所示，本专利技术方法包括：S1、采集目标对象的肢体运动信号。在具体实施时，目标对象在肢体相应部位穿戴运动捕获设备，通过数据采集针对目标对象的肢体运动信号进行采集。例如，当本专利技术用于上肢康复评估时，可以使目标对象(患者)保持坐位并执行系列动作(预定动作)，动作之间无先后顺序，每个动作执行3次，采集记录动作执行过程中的相应信号。运动信号采集可使用附着于肢体的微型运动传感器单元，实时测量肢体的三维方位角度、角速度，关节的位移、速度和加速度；运动传感器单元包括三维加速度计、三维陀螺仪和三维磁力计等。由于本专利技术在后续的步骤中使用了主动动作和被动动作的分别处理，而躯干代偿现象对于病人的身体协调能力评估非常重要，因此本专利技术与现有评估方法不同的是，在动作过程中，本专利技术允许病人借助躯干代偿实现某些动作，以评估肩上提、肩后缩项目。S2、对所述肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估。对所述肢体运动信号进行处理的步骤之前可包括对信号的预处理步骤，例如包括对信号进行滤波、分割、归一化操作等，以减小噪声信号的干扰。在预处理之后，再对信号进行评估所需的数据处理。图2是对肢体的运动功能进行评估的步骤流程图。如图2所示，步骤S2包括：S21、提取所述肢体运动信号中的关节活动度数据和运动协调性数据。所述关节活动度数据包括主动动作数据和被动动作数据。实际测量过程中不区分主被动，被动是指患者在执行某些动作时出现异常动作模式，比如对于肩前屈动作，在执行时出现肩外展，那么肩前屈为主动动作，肩外展为被动动作。这两个动作在测量时都会得到，作为评估指标。运动协调性数据可以使用震颤、辨距障碍和速度等衡量，各指标说明如下：震颤：表征患者运动过程中的轨迹平滑度，以及不自觉的出现停歇、震颤情况，用速度熵度量。表征患者运动过程中的轨迹平滑度，以及不自觉的出现停歇、震颤情况，用速度熵度量。本专利技术将速度分为5个等级，每个等级的速度梯度为：其中，vmax为该动作执行过程中的速度峰值，5为划分的速度等级数，速度落在区间i内的概率为：其中，分子为速度落在区间i内的采样点数目，分母N为总的采样点数。速度熵表示为：辨距障碍：表征患者的实际运动轨迹和理想轨迹的偏离程度，理想轨迹为初始位置到目标位置在同一平面内的轨迹弧度，用角度分散度衡量：速度：表征患者受测肢体的运动效率，用运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，所述方法包括：/n采集目标对象的肢体运动信号；/n对所述肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估；/n其特征在于：所述对肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估的步骤进一步包括：/n提取所述肢体运动信号中的关节活动度数据和运动协调性数据，并对肢体的运动功能进行评估，其中所述关节活动度数据包括主动动作数据和被动动作数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，所述方法包括：
采集目标对象的肢体运动信号；
对所述肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估；
其特征在于：所述对肢体运动信号进行处理，以对肢体的运动功能进行评估的步骤进一步包括：
提取所述肢体运动信号中的关节活动度数据和运动协调性数据，并对肢体的运动功能进行评估，其中所述关节活动度数据包括主动动作数据和被动动作数据。


2.如权利要求1所述的基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，其特征在于：所述对肢体的运动功能进行评估包括：获得主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度，根据所述完成度以及运动协调性数据对肢体的运动功能进行评估。


3.如权利要求2所述的基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，其特征在于：所述完成度是所述主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度。


4.如权利要求2所述的基于关节活动度与运动协调性的数字化运动功能评估方法，其特征在于：所述根据所述完成度以及运动协调性数据对肢体的运动功能进行评估包括：
将所述主动动作和被动动作在整个运动行程中不同阶段的完成度和运动协调性数据与预定的运动评估标准进行对比获得对肢体的运动功能的评分。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王红亮，赵坤坤，房强，
申请(专利权)人：南京茂森电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32