一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备、系统及方法技术方案

一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备、系统及方法，在帕金森患者行走时通过产生提示性的引导光线或有节拍的声音来辅助患者进行步态康复训练，进而帮助改善患者的冻结步态，引导患者更好地行走，还能为病情严重程度不同的患者提供不同的训练模式，对于症状较轻的患者，可选择仅在冻结步态发作时才自动打开光线或声音提示，对于症状较重的患者，则总是打开光线或声音提示。并且，该设备同时能够实时监测患者的运动状态信息，通过患者的运动状态信息分析出患者冻结步态的改善情况，作为医生判断患者康复治疗情况的参考。本发明专利技术质量轻，体积小，结构简单，便于穿戴，可以让患者在家中进行康复治疗，具有很强的环境适应性和实用性。

Wearable device, system and method for gait training and monitoring evaluation of Parkinson patients

For patients with Parkinson gait training and monitoring and evaluation of the wearable device, system and method in patients with Parkinson walking through that guide light or beat to assist patients with gait rehabilitation training, and help improve the freezing gait of patients, walking guide patients better, provide different training modes but also for the severity of different patients, for patients with mild symptoms, can choose only in the freezing of gait episodes only open automatically light or sound, the heavier the symptoms of patients, is always open to light or sound. And, the device can also exercise state information real-time monitoring of patients, through the analysis of the motion information of patients improved with freezing gait, as doctors to determine the rehabilitation of patients with the reference. The invention has the advantages of light weight, small volume, simple structure and easy wearing, and can make the patient recover at home. The utility model has the advantages of strong environmental adaptability and practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备、系统及方法
本专利技术公开一种可穿戴设备，特别是一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备、系统及方法，属于辅助医疗康复

技术介绍
帕金森病(Parkinson'sdisease，简称为PD)是一种中老年人常见的神经系统退行性疾病，平均发病年龄为60岁左右，40岁以下起病的青年帕金森病较少见。据统计目前全球约有500万帕金森病患者，中国人占47%，随着中国老龄化问题不断加剧，预计到2030年中国帕金森患者数量将占全球的57%。同时，目前城市65岁以上人群帕金森患病率已接近2%，65%的患者被误诊和漏诊，帕金森病已严重威胁着我国中老年人群的健康。帕金森病患者通常都具有不同程度的运动障碍症状，临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌僵直和姿势步态障碍为主要特征。帕金森症患者常有起步困难的情况，医学上称为“冻结步态”，其具体表现为行走前或行走时运动的短暂性阻滞，患者起步犹豫，不能行走，或行走时感觉自己的脚像“粘”在地板上，一般持续数秒，偶尔时间长至30秒。冻结步态发生于PD晚期，有研究资料显示60%的PD中晚期病例可出现冻结步态，而早期亦可有7%的发病率。冻结步态的发生，极容易导致患者发生摔倒，还对患者的日常生活能力和生存质量产生较大负作用，如活动主动性下降、身体不适感、日常活动受限、情感沟通以及认知障碍等。神经外科医生在对帕金森病患者的疾病治疗中发现，若患者在行走时给予一定的外部刺激提示引导患者行走，如提示性的光标或有节拍的声音，则能够很好的改善患者的冻结步态，同时会使患者能够更好地控制自己行走时的步态及步速，这种长期的康复性训练使得患者逐渐改善病况。所以采取提供外部刺激提示的方法来辅助患者进行康复训练，对锻炼患者的步态及病情改善都大有益处。临床上对冻结步态的评估主要是基于患者在就诊时的对病情的描述和医生在患者就诊时对患者病情症状的观察，然后参照统一帕金森病评定量表(UPDRS)或冻结步态量表来给患者的冻结步态严重程度进行评分。但这种评估方法存在很强的主观性，一是因为患者对病情的描述存在很大的主观性，二是因为冻结步态的偶然出现性导致患者在临床就诊时往往没有冻结步态症状，因此医生也没法观察患者发生冻结步态症状时的情形，所以该评估方法有时诊断和评定误差较大。而现在随着智能硬件和可穿戴设备发展，帕金森患者可通过穿戴传感器设备实现对患者日常生活中运动数据的采集，进而对这些数据分析后得出帕金森患者出现冻结步态的频率及严重程度，这种方法相对于临床上主要依靠患者描述及医生观察的评估方法明显地更具有客观性，而且能让医生掌握患者在日常生活中步态障碍程度及病情发展情况，以更好地根据病情来给患者提供最优的药物治疗方案。现有的专利中，用于帕金森患者的类似可穿戴设备是由温州市人民医院申请的技术专利——用于帕金森患者的助步鞋，该助步鞋主要通过产生引导光线来给患者提供视觉刺激以辅助患者行走，但缺乏对患者运动数据的采集和分析以用于患者的病情监测的功能，不能有效帮助医生诊断病情。因此，亟需设计一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备以实现患者的辅助康复训练，并且能够实时监测患者的病情改善情况。
技术实现思路
针对上述提到的现有技术中的帕金森患者的可穿戴设备功能单一的缺点，本专利技术提供一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备、系统及方法，其可在帕金森患者行走时通过产生提示性的引导光线或有节拍的声音来辅助患者进行步态康复训练，进而帮助改善患者的冻结步态，引导患者更好地行走，还能为病情严重程度不同的患者提供不同的训练模式，对于症状较轻的患者，可选择仅在冻结步态发作时才自动打开光线或声音提示，对于症状较重的患者，则总是打开光线或声音提示。并且，该设备同时能够实时监测患者的运动状态信息，通过患者的运动状态信息分析出患者冻结步态的改善情况，作为医生判断患者康复治疗情况的参考。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，可穿戴设备包括一字型激光头（4）、激光头角度调节器（2）、控制系统的电路安装盒（1）以及弹性绑带（3），一字型激光头（4）安装在激光头角度调节器（2）上，激光头角度调节器（2）固定安装在控制系统的电路安装盒（1）上，控制系统的电路安装盒（1）内安装有控制电路板；弹性绑带（3）固定安装在电路安装盒（1）上，控制电路板上设有控制系统（6），控制系统（6）包括助步引导光线产生模块（6-5）、下肢姿态传感器模块（6-4）、蜂鸣器模块（6-3）、微控制器（6-1）和无线通信模块（6-2），助步引导光线产生模块（6-5）和蜂鸣器模块（6-3）分别与微控制器（6-1）连接，微控制器（6-1）控制助步引导光线产生模块（6-5）产生提示性引导光线，微控制器（6-1）控制蜂鸣器模块（6-3）产生有节拍的声音，下肢姿态传感器模块（6-4）与微控制器（6-1）连接，采集患者的运动状态信号并传输给微控制器（6-1），无线通信模块（6-2）与微控制器（6-1）连接，将相应的数据通过无线通信模块（6-2）发出，并接收控制指令。一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的系统，该系统包括两个如上述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备以及智能控制终端，两个可穿戴设备分别通过无线通信方式与智能控制终端连接，进行数据通信。一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的方法，该方法为采用如上述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的系统，两个可穿戴设备本体分别通过弹性绑带（3）穿戴于患者的左、右两个小腿处，患者双腿穿戴好可穿戴设备后，当患者右脚跨步落地时，穿戴于右脚上的可穿戴设备通过一字型激光头（4）在患者左脚前方照射出提示引导光线，患者看到引导光线后受到视觉刺激，大脑控制其左腿跨过光线，当左脚跨步落地时，穿戴于左脚上的可穿戴设备通过一字型激光头（4）在患者右脚前方照射出提示引导光线，引导患者右脚去跨过它，蜂鸣器模块（6-3）产生有节拍的声音来给患者提供引导行走的听觉刺激，下肢运动参数传感器模块（6-4）实时采集患者的运动状态信号，并传输给微控制器（6-1），微型控制器（6-1）分析计算出跨步时差，将这两种信息传送至无线通信模块（6-2），再以无线通信方式发送至智能控制终端，作为医生诊断患者康复治疗状况的参考。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：所述的一字型激光头（4）通过螺纹连接安装在激光器角度调节器（2）上。所述的激光头角度调节器（2）采用球形万向调节器，包括带有缺口的中空的球套和球心，球套内部空间与球心形状相吻合，球心设置在球套内，且能在球套内转动。所述的助步引导光线产生模块（6-5）包括三极管放大电路Q1和一字型激光头（4），三极管放大电路Q1、一字型激光头（4）以及限流电阻R5串联连接在电源和地之间，三极管放大电路Q1的基极与微控制器（6-1）的一个IO口连接。所述的下肢姿态传感器模块（6-4）采用9轴姿态传感器，包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计，9轴姿态传感器与微控制器（6-1）连接，用于实时采集患者行走时的抬腿角度和加速度运动状态信号，并将收集的运动状态信号发送到微控制器（6-1）。所述的蜂鸣器模块（6-3）包括有源蜂鸣器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的可穿戴设备包括一字型激光头（4）、激光头角度调节器（2）、控制系统的电路安装盒（1）以及弹性绑带（3），一字型激光头（4）安装在激光头角度调节器（2）上，激光头角度调节器（2）固定安装在控制系统的电路安装盒（1）上，控制系统的电路安装盒（1）内安装有控制电路板；弹性绑带（3）固定安装在电路安装盒（1）上，控制电路板上设有控制系统（6），控制系统（6）包括助步引导光线产生模块（6‑5）、下肢姿态传感器模块（6‑4）、蜂鸣器模块（6‑3）、微控制器（6‑1）和无线通信模块（6‑2），助步引导光线产生模块（6‑5）和蜂鸣器模块（6‑3）分别与微控制器（6‑1）连接，微控制器（6‑1）控制助步引导光线产生模块（6‑5）产生提示性引导光线，微控制器（6‑1）控制蜂鸣器模块（6‑3）产生有节拍的声音，下肢姿态传感器模块（6‑4）与微控制器（6‑1）连接，采集患者的运动状态信号并传输给微控制器（6‑1），无线通信模块（6‑2）与微控制器（6‑1）连接，将相应的数据通过无线通信模块（6‑2）发出，并接收控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的可穿戴设备包括一字型激光头（4）、激光头角度调节器（2）、控制系统的电路安装盒（1）以及弹性绑带（3），一字型激光头（4）安装在激光头角度调节器（2）上，激光头角度调节器（2）固定安装在控制系统的电路安装盒（1）上，控制系统的电路安装盒（1）内安装有控制电路板；弹性绑带（3）固定安装在电路安装盒（1）上，控制电路板上设有控制系统（6），控制系统（6）包括助步引导光线产生模块（6-5）、下肢姿态传感器模块（6-4）、蜂鸣器模块（6-3）、微控制器（6-1）和无线通信模块（6-2），助步引导光线产生模块（6-5）和蜂鸣器模块（6-3）分别与微控制器（6-1）连接，微控制器（6-1）控制助步引导光线产生模块（6-5）产生提示性引导光线，微控制器（6-1）控制蜂鸣器模块（6-3）产生有节拍的声音，下肢姿态传感器模块（6-4）与微控制器（6-1）连接，采集患者的运动状态信号并传输给微控制器（6-1），无线通信模块（6-2）与微控制器（6-1）连接，将相应的数据通过无线通信模块（6-2）发出，并接收控制指令。2.根据权利要求1所述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的一字型激光头（4）通过螺纹连接安装在激光器角度调节器（2）上。3.根据权利要求1所述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的激光头角度调节器（2）采用球形万向调节器，包括带有缺口的中空的球套和球心，球套内部空间与球心形状相吻合，球心设置在球套内，且能在球套内转动。4.根据权利要求1所述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的助步引导光线产生模块（6-5）包括三极管放大电路Q1和一字型激光头（4），三极管放大电路Q1、一字型激光头（4）以及限流电阻R5串联连接在电源和地之间，三极管放大电路Q1的基极与微控制器（6-1）的一个IO口连接。5.根据权利要求1所述的用于帕金森患者步态训练和监测评估的可穿戴设备，其特征是：所述的下肢姿态传感器模块（6-4）采用9轴姿态传感器，包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计，9轴姿态传感器与微控制器（6-1）连接，用于实时采集患者行走时的抬腿角度和加速度运动状...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁心一，沈林勇，丁航，吴曦，张世航，
申请(专利权)人：上海谦益生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31