一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置，该方法测量人体肘关节以不同角速度伸展过程中肘关节角加速度或者前臂任意一点线加速度变化数据，以及上述加速度变化对应的关节角度值，测量的角度、速度、加速度信号处理后可实时显示并存储；依据不同角速度下上肢肘关节角加速度或者前臂任意一点线速度突变对应的肘关节角度以及肘关节角加速度或者前臂任意一点线加速度变化数据评估上肢痉挛程度，能客观、定量的检测和评定痉挛，解决当前痉挛检测主观性较大的难题，且设计简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置。
技术介绍
：痉挛是一种由牵张反射高兴奋性所致的、以速度依赖的、紧张性牵张反射增强伴腱反射逾常为特征的运动障碍。对痉挛的治疗离不开对痉挛的评定，痉挛检测方法有主观评定方法和客观评定方法。目前临床上应用最为广泛的主观评定量表是改良Ashworth量表，该量表在临床上易于实现，但量表本身属于定性描述，评测主观性强，不能满足客观精确的定量评定要求。而大型等速肌力测试系统、肌电仪等设备虽然可以满足客观定量评定要求，但由于价格昂贵，操作复杂等因素的限制一直无法得到临床推广。根据改良Ashworth量表描述:表1改良Ashworth量表表明肌张力变化情况与痉挛等级有直接关系，同时也表明加速度突然变化所对用的角度，习惯上称之为牵张反射阈值角度的关节角度也与痉挛等级有直接关系。肌张力的突然增高会导致运动过程中关节角加速度以及线加速度的突然变化，因此通过检测运动过程中运动参数包括加速度速度以及角度的变化便可评估出痉挛等级。
技术实现思路
：为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置，通过实时监测上肢肘关节角加速度或者前臂任意一点线速度突变对应的肘关节角度以及肘关节角加速度或者前臂任意一点线加速度变化数据评估上肢痉挛程度，本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种肢体痉挛评测方法，实时获得上肢肘关节做伸展运动过程中肘关节角度、角速度以及角加速度变化数值；设m为人体上肢前臂与手的质量，J代表人体上肢前臂转动惯量，w为肘关节角速度，θ表示肘关节实时运动角度，ε表示肘关节角加速度，θall表示一个伸展周期的肘关节关节活动度；①被测者根据要求实现肘关节从屈曲可达最大角度至伸展可达最大角度的伸展运动；②被测者根据要求在肢体相应位置放置相应传感器，确保可以获取检测过程中肘关节角度、角速度以及角加速度数据；③当肘关节根据要求做伸展运动时，肘关节受肘关节阻力矩以及动力矩综合作用，根据角加速度与扭矩的关系，可得肘关节角加速度为：ε＝M/J；(1)式中M表示肘关节所受综合力矩；伸展运动前期，肘关节做匀速运动，M动＝M阻，ε＝0；(2)此时肘关节阻力矩可看作线性弹簧-质量-阻尼系统:其中k表示为系统弹性系数，b表示为系统阻尼系数，M动为变量，确保M动＝M阻，且在伸展过程中不会突变。④当肘关节被动运动到一定角度θs时，如果痉挛发生，肘关节阻力突然瞬时增大，设此时阻力矩为M阻+△M，此时，肘关节角加速度值为：ε＝(M动–(M阻+△M))/J(4)⑤由公式(1)(2)(3)(4)加速度变化值△ε＝-△M/J(5)；其中，J为定值，△M为肘关节扭矩突变值。⑥MAS量表(改良Ashworth量表)为常用痉挛评定量表，根据被测者肘关节阻力变化情况(△M)以及阻力变化对应的关节角度θs评定痉挛，该方法能通过角加速度ε数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量表量化，从而定量评定出人体痉挛程度。利用肘关节伸展运动过程前臂任意一点线加速度突变对应的肘关节角度以及线加速度变化数据定量评价痉挛；根据线加速度与角加速度关系：a＝Lε；(6)其中a表示线加速度，ε表示角加速度，L表示线加速度传感器距离肘关节长度；根据(1)(2)(3)(4)(5)(6)可得：△a＝-(L/J)*(△M)；(7)其中，L、J为定值；根据被测者肘关节阻力变化(△M)以及变化对应的角度θs评定痉挛，该方法能通过线加速度数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量表量化，从而定量评定出人体痉挛程度。一种肢体痉挛评测装置，其包括：前部活动支架和后部支撑支架，所述前部活动支架和后部支撑支架的相向端交错叠合并通过连接轴铰接，所述连接轴的一端与前部活动支架固联，另一端固定连接有角度采集模块，在所述前部活动支架的前端固定设置有加速度采集模块；所述角度采集模块、加速度采集模块与主机处理模块通讯，主机处理模块与智能仪表通讯。所述主机处理模块主要包括A/D转换模块、信号采集模块以及信号发送模块。在所述前部活动支架上设有能沿其长度方向滑动的滑块，在所述滑块上固定设置有前套筒，所述滑块能通过锁定螺栓锁定在前部活动支架上。在所述前部活动支架上设有刻度，刻度的起始点朝向连接轴所在处。在所述后部支撑支架上设有能沿其长度方向滑动的滑块，在所述滑块上固定设置有圆筒形的护具，所述滑块能通过螺栓锁定在后部支撑支架上。所述角度采集模块包括角度传感器以及信号调理模块，所述信号调理模块包括与角度传感器电性连接的调理电路、与调理电路连接的A/D转换模块以及与A/D转换模块连接的信号发送模块；所述智能仪表包括信号接收模块、数据处理模块以及显示模块；所述信号接收模块与信号发送模块通讯，信号接收模块与数据处理模块的输入端连接，显示模块与数据处理模块的输出端连接。所述加速度采集模块包括加速度传感器以及信号调理模块，所述信号调理模块包括与加速度传感器电性连接的调理电路、与调理电路连接信号采集模块以及与信号采集模块连接的的信号发送模块；所述智能仪表包括信号接收模块、数据处理模块以及显示模块；所述信号接收模块与信号发送模块通讯，信号接收模块与数据处理模块的输入端连接，显示模块与数据处理模块的输出端连接。一种前述所述评测方法的肢体痉挛评测装置，其特征在于包括：第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块，两个所述传感器模块分别穿戴于上肢前臂与上臂上，检测过程中通过两惯性传感器输出数据，根据空间相对关系以及线加速度与角加速度关系处理得到肘关节角度、角加速度以及运动角速度；所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块各自包括与惯性传感器电性连接的调理电路、与调理电路连接的信号采集模块以及与信号采集模块连接的信号发送模块；所述肢体痉挛评测装置还包括智能仪表，所述智能仪表包括信号接收模块、数据处理模块以及显示模块；所述信号接收模块与信号发送模块通讯，信号接收模块与数据处理模块的输入端连接，显示模块与数据处理模块的输出端连接；设m为人体上肢前臂与手的质量，J代表人体上肢前臂转动惯量，w为肘关节角速度，θ表示肘关节实时角度，ε表示肘关节角加速度，θall表示一个伸展周期的肘关节关节活动度；①被测者根据要求实现肘关节从屈曲可达最大角度至伸展可达最大角度的伸展运动；②被测者根据要求在肢体前臂与上臂相应位置放置惯性传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肢体痉挛评测方法，其特征在于：实时获得上肢肘关节做伸展运动过程中肘关节角度、角速度以及角加速度变化数值；设m为人体上肢前臂与手的质量，J代表人体上肢前臂转动惯量，w为肘关节角速度，θ表示肘关节实时运动角度，ε表示肘关节角加速度，θall表示一个伸展周期的肘关节关节活动度；①被测者根据要求实现肘关节从屈曲可达最大角度至伸展可达最大角度的伸展运动；②被测者根据要求在肢体相应位置放置相应传感器，确保可以获取检测过程中肘关节角度、角速度以及角加速度数据；③当肘关节根据要求做伸展运动时，肘关节受肘关节阻力矩以及动力矩综合作用，根据角加速度与扭矩的关系，可得肘关节角加速度为：ε＝M/J；  (1)式中M表示肘关节所受综合力矩；伸展运动前期，肘关节做匀速运动，M动＝M阻，ε＝0；  (2)此时肘关节阻力矩可看作线性弹簧‑质量‑阻尼系统:其中k表示为系统弹性系数，b表示为系统阻尼系数，M动为变量，确保M动＝M阻，且在伸展过程中不会突变。④当肘关节被动运动到一定角度θs时，如果痉挛发生，肘关节阻力突然瞬时增大，设此时阻力矩为M阻+△M，此时，肘关节角加速度值为：ε＝(M动–(M阻+△M))/J  (4)⑤由公式(1)(2)(3)(4)加速度变化值△ε＝‑△M/J  (5)；其中，J为定值，△M为肘关节扭矩突变值。⑥MAS量表(改良Ashworth量表)为常用痉挛评定量表，根据被测者肘关节阻力变化情况(△M)以及阻力变化对应的关节角度θs评定痉挛，该方法能通过角加速度ε数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量表量化，从而定量评定出人体痉挛程度。...

【技术特征摘要】
1.一种肢体痉挛评测方法，其特征在于：实时获得上肢肘关节做伸展运动过程中
肘关节角度、角速度以及角加速度变化数值；设m为人体上肢前臂与手的质量，J代表
人体上肢前臂转动惯量，w为肘关节角速度，θ表示肘关节实时运动角度，ε表示肘关
节角加速度，θall表示一个伸展周期的肘关节关节活动度；
①被测者根据要求实现肘关节从屈曲可达最大角度至伸展可达最大角度的伸展运
动；
②被测者根据要求在肢体相应位置放置相应传感器，确保可以获取检测过程中肘关
节角度、角速度以及角加速度数据；
③当肘关节根据要求做伸展运动时，肘关节受肘关节阻力矩以及动力矩综合作用，
根据角加速度与扭矩的关系，可得肘关节角加速度为：
ε＝M/J；(1)
式中M表示肘关节所受综合力矩；
伸展运动前期，肘关节做匀速运动，M动＝M阻，ε＝0；(2)
此时肘关节阻力矩可看作线性弹簧-质量-阻尼系统:
其中k表示为系统弹性系数，b表示为系统阻尼系数，
M动为变量，确保M动＝M阻，且在伸展过程中不会突变。
④当肘关节被动运动到一定角度θs时，如果痉挛发生，肘关节阻力突然瞬时增大，
设此时阻力矩为M阻+△M，此时，肘关节角加速度值为：
ε＝(M动–(M阻+△M))/J(4)
⑤由公式(1)(2)(3)(4)加速度变化值△ε＝-△M/J(5)；
其中，J为定值，△M为肘关节扭矩突变值。
⑥MAS量表(改良Ashworth量表)为常用痉挛评定量表，根据被测者肘关节阻力
变化情况(△M)以及阻力变化对应的关节角度θs评定痉挛，该方法能通过角加速度ε
数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量表量化，从而定量评定出人体痉
挛程度。
2.根据权利要求1所述的一种肢体痉挛评测方法，其特征在于，利用肘关节伸展
运动过程前臂任意一点线加速度突变对应的肘关节角度以及线加速度变化数据定量评
价痉挛；根据线加速度与角加速度关系：
a＝Lε；(6)
其中a表示线加速度，ε表示角加速度，L表示线加速度传感器距离肘关节长度；
根据(1)(2)(3)(4)(5)(6)可得：
△a＝-(L/J)*(△M)；(7)
其中，L、J为定值；根据被测者肘关节阻力变化(△M)以及变化对应的角度θs评
定痉挛，该方法能通过线加速度数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量
表量化，从而定量评定出人体痉挛程度。
3.一种肢体痉挛评测装置，其特征在于包括：
前部活动支架(2)和后部支撑支架(3)，所述前部活动支架(2)和后部支撑支架
(3)的相向端交错叠合并通过连接轴(10)铰接，所述连接轴(10)的一端与前部活
动支架(2)固联，另一端固定连接有角度采集模块(8)，在所述前部活动支架(2)的
前端固定设置有加速度采集模块(1)；所述角度采集模块(8)、加速度采集模块(1)
与主机处理模块通讯，主机处理模块与智能仪表通讯。
所述主机处理模块主要包括A/D转换模块、信号采集模块以及信号发送模块。
4.根据权利要求3所述的一种肢体痉挛评测装置，其特征在于，在所述前部活动
支架(2)上设有能沿其长度方向滑动的滑块，在所述滑块上固定设置有前套筒(12)，
所述滑块能通过锁定螺栓(22)锁定在前部活动支架(2)上。
5.根据权利要求4所述的一种肢体痉挛评测装置，其特征在于，在所述前部活动
支架(2)上设有刻度，刻度的起始点朝向连接轴(10)所在处。
6.根据权利要求3所述的一种肢体痉挛评测装置，其特征在于，在所述后部支撑
支架(3)上设有能沿其长度方向滑动的滑块，在所述滑块上固定设置有圆筒形的护具
(5)，所述滑块能通过螺栓(32)锁定在后部支撑支架(3)上。
7.根据权利要求3所述的一种肢体痉挛评测装置，其特征在于，所述角度采集模
块(8)包括角度传感器以及信号调理模块，所述信号调理模块包括与角度传感器电性
连接的调理电路、与调理电路连接的A/D转换模块以及与A...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，胡保华，穆景颂，查海星，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34