一种康复外骨骼训练模式控制系统及方法技术方案

一种康复外骨骼训练模式控制系统及方法，系统包括康复外骨骼数据库、可根据需求进行数量扩展的上位机，康复外骨骼数据库与上位机之间通过网络连接；每台上位机包括数据接收模块、训练模式选择模块、训练效果评估模块、训练模式调整模块；该系统由1套数据库，通信网络，一到多套上位机及与每台上位机匹配的康复外骨骼装置、人机交互、医疗仪器设备组成。该系统可以根据患者自身特点为其定制适合的康复外骨骼训练模式，并能对训练效果评估，对训练效果不佳的康复外骨骼训练模式能进行调整产生新的康复外骨骼训练模式；系统除了能够提供自动化康复训练过程，还预留人机交互接口，医师、患者自由控制康复训练。

Rehabilitation Exoskeleton training mode control system and method

An exoskeleton rehabilitation training mode control system and method system, including Rehabilitation Exoskeleton database, can be extended according to the number of PC demand between Rehabilitation Exoskeleton database and the host computer through the network connection; each computer comprises a data receiving module, training mode selection module, training evaluation module, training mode adjustment module the system consists of 1 sets; database, communication network, one or more sets of Rehabilitation Exoskeleton device, matching PC and each computer human-computer interaction, medical instruments and equipment. The system can recover the exoskeleton training mode according to the patients' characteristics of the custom fit, and to evaluate the training effect, the training mode of training Rehabilitation Exoskeleton effect can be adjusted to produce a new mode of training rehabilitation exoskeleton system; in addition to providing the automatic process of rehabilitation training, also set aside a human-computer interaction interface physicians and patients free control of rehabilitation training.

【技术实现步骤摘要】
一种康复外骨骼训练模式控制系统及方法
本专利技术涉及康复医疗领域，尤其涉及一种基于网络、数据库数据共享的康复外骨骼训练模式控制系统和方法。
技术介绍
人的肢体是一个复合而精密的动力学系统，如果受损导致肢体的运动障碍将直接影响人的生活质量，及时科学的康复治疗对肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。康复外骨骼是外骨骼技术和康复医疗相结合的新应用，随着计算机技术、康复医学、机器人学和微电子技术等新兴科学技术的快速发展，大力推进了康复医疗设施的智能化，给医用机器人发展带来了新机遇。近些年，国内外的诸多科研人员已研制出各种风格迥异的康复外骨骼训练系统，可以为四肢受损患者提供科学丰富的训练方法和训练效果评估指标，帮助患者进行康复训练，但目前康复外骨骼训练系统是单机管控，训练模式等相关数据都无法共享；训练模式也相对单一，可选择的训练模式有限；对参与康复训练患者的个体差异考虑较少，一般不会根据患者特征为其定制训练模式；对康复外骨骼训练过程中有效经验积累不够，训练过程中的有效训练模式无法被记录下来，供后续使用。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于网络、数据库数据共享的康复外骨骼训练模式控制系统和方法。本专利技术的技术解决方案是：一种康复外骨骼训练模式控制系统，包括康复外骨骼数据库、可根据需求进行数量扩展的上位机，康复外骨骼数据库与上位机之间通过网络连接；每台上位机包括数据接收模块、训练模式选择模块、训练效果评估模块、训练模式调整模块；康复外骨骼数据库中根据临床信息预先存储患者特征属性、训练模式特征属性、评估特征属性以及三者之间的关系映射链；每台上位机上的数据接收模块通过人机交互界面接收待康复患者的特征属性信息，以及接收医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息；训练模式选择模块将数据接收模块接收的上述信息与康复外骨骼数据库中存储的信息进行比对，进而确定当前最优的训练模式特征属性，并根据该训练模式特征属性发送相应的指令至康复外骨骼训练装置，由康复外骨骼训练装置执行相应指令对患者进行每组训练；所述的医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息初始值为训练前患者的评估特征属性信息；医疗仪器在每组训练后，采集患者的评估特征属性信息并发送至数据接收模块；训练效果评估模块根据每组训练后的评估特征属性信息解算出评价参数，若评价参数表征本组康复训练有效，则将该患者的特征属性信息、训练前的评估特征属性信息以及对应的训练模式特征属性在康复外骨骼数据库中建立关系映射链；若无效，启动训练模式调整模块；训练模式调整模块根据患者的评估特征属性信息调整训练模式特征属性，根据调整后的训练模式特征属性发送控制指令至康复外骨骼训练装置进行一组训练。进一步的，所述的人机交互界面包括紧急停止功能区域和功能选择控制区域；所述的功能选择控制区域提供训练模式特征属性人工调整界面和训练模式选择界面，在人工调整界面由人工输入对应数值后直接由上位机中的数据接收模块进行接收，训练模式调整模块直接根据接收的数据发送相应控制指令；在训练模式选择界面，人工对数据库中已有的训练模式进行选择，由训练模式选择模块直接根据选择的训练模式发送相应的控制指令。进一步的，训练模式选择模块确定当前最优的训练模式特征属性的实现方式如下：(1)根据外骨骼康复医疗临床经验数据为患者的各个特征属性i以及评估特征属性j设置权重值Pi、Pj，∑iPi＝1,∑jPj＝1；为患者特征属性设置权重值P31，为评估特征属性设置权重值P32，P31+P32＝1，P32＞P31；(2)根据当前训练患者的特征属性值ai以及当前最新的评估特征属性值bj，计算与数据库中已存数据相似度{s1,s2…sm…sn}；其中，Aim、Bjm为数据库中第m条关系映射链对应的特征属性值以及评估特征属性值；n为数据库中存储的关系映射链数量；(3)求出最佳相似度x＝min{s1,s2……sn}，x对应的sm便是与训练患者状态最相近的，根据sm在数据库中通过关系映射链找到对应的训练模式特征属性值，即为该患者的最佳训练模式。进一步的，训练效果评估模块判断康复训练是否有效的实现方式如下：(1)依据外骨骼康复医疗临床经验数据结合患者自身的损伤类型和损伤级别，解算出目标评估特属性征值obj；(2)根据训练后的评估特征属性信息bj与目标评估特征属性值解算评价参数(3)判断g是否落入预设的阈值范围，若落入，则表征本组康复训练有效，否则无效。进一步的，所述的预设的阈值范围(0～5)。进一步的，目标评估特属性征值obj的确定步骤如下：(1.1)依据外骨骼康复医疗临床经验数据，以损伤类型和损伤等级为分类分别建立每个评估特征属性的变化率参照表；(1.2)根据患者的损伤类型和损伤级别，针对每个评估特征属性分别在上述属性变化率参照表中找出对应的属性变化率集合；(1.3)针对每个评估特征属性，取找出对应的属性变化率集合的交集作为该评估特征属性的变化率；(14)针对每个评估特征属性，将训练前的评估特征属性值加上步骤(1.3)中得到的对应的变化率，即得到该评估特征属性的目标评估特属性征值。进一步的，训练模式调整模块利用下述公式调整训练模式特征属性值：h'i＝hi+∑j(b'j-bj)×kij×Pj其中，hi为训练模式特征属性值，hi'为调整后训练模式特征属性值，bj'为训练后评估特征参数值，Pj为评估特征属性j的权重值，kij为训练模式特征属性调整率和评估特征属性变化率关系的经验系数。一种康复外骨骼训练模式控制方法，步骤如下：(1)预先在康复外骨骼数据库中根据临床信息预先存储患者特征属性、训练模式特征属性、评估特征属性以及三者之间的关系映射链；(2)将康复外骨骼数据库与多台上位机之间通过网络进行连接，上位机的数量根据实际需求设置；参与训练的每台上位机按照下述步骤执行每组训练：(2.1)接收外部输入的待康复患者的特征属性信息；(2.2)将接收的待康复患者的特征属性信息、该患者最新的评估特征属性信息与康复外骨骼数据库中存储的信息进行比对，进而确定当前最优的训练模式特征属性，并根据该训练模式特征属性发送相应的指令至康复外骨骼训练装置，由康复外骨骼训练装置执行相应指令对患者进行当前组的训练；所述的最新的评估特征属性信息在第一组训练开始前为训练前患者的评估特征属性信息，之后每组训练为前一组训练后采集的患者的评估特征属性信息；(2.3)当前组训练结束后，通过医疗仪器采集患者的评估特征属性信息；(2.4)根据训练后的评估特征属性信息解算出评价参数，若评价参数表征本组康复训练有效，则转步骤(2.5)，若无效，则转步骤(2.6)；(2.5)将该患者的特征属性信息、训练前的评估特征属性信息以及对应的训练模式特征属性在康复外骨骼数据库中建立关系映射链，转步骤(2.2)进行下一组训练；(2.6)根据患者的评估特征属性信息调整训练模式特征属性，根据调整后的训练模式特征属性发送控制指令至康复外骨骼训练装置进行一组训练后，转步骤(2.3)。进一步的，所述的人机交互界面包括紧急停止功能区域和功能选择控制区域；所述的功能选择控制区域提供训练模式特征属性人工调整界面和训练模式选择界面，在人工调整界面由人工输入对应数值后直接由上位机根据接收的数据发送相应控制指令至康本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种康复外骨骼训练模式控制系统，其特征在于：包括康复外骨骼数据库、可根据需求进行数量扩展的上位机，康复外骨骼数据库与上位机之间通过网络连接；每台上位机包括数据接收模块、训练模式选择模块、训练效果评估模块、训练模式调整模块；康复外骨骼数据库中根据临床信息预先存储患者特征属性、训练模式特征属性、评估特征属性以及三者之间的关系映射链；每台上位机上的数据接收模块通过人机交互界面接收待康复患者的特征属性信息，以及接收医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息；训练模式选择模块将数据接收模块接收的上述信息与康复外骨骼数据库中存储的信息进行比对，进而确定当前最优的训练模式特征属性，并根据该训练模式特征属性发送相应的指令至康复外骨骼训练装置，由康复外骨骼训练装置执行相应指令对患者进行每组训练；所述的医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息初始值为训练前患者的评估特征属性信息；医疗仪器在每组训练后，采集患者的评估特征属性信息并发送至数据接收模块；训练效果评估模块根据每组训练后的评估特征属性信息解算出评价参数，若评价参数表征本组康复训练有效，则将该患者的特征属性信息、训练前的评估特征属性信息以及对应的训练模式特征属性在康复外骨骼数据库中建立关系映射链；若无效，启动训练模式调整模块；训练模式调整模块根据患者的评估特征属性信息调整训练模式特征属性，根据调整后的训练模式特征属性发送控制指令至康复外骨骼训练装置进行一组训练。...

【技术特征摘要】
1.一种康复外骨骼训练模式控制系统，其特征在于：包括康复外骨骼数据库、可根据需求进行数量扩展的上位机，康复外骨骼数据库与上位机之间通过网络连接；每台上位机包括数据接收模块、训练模式选择模块、训练效果评估模块、训练模式调整模块；康复外骨骼数据库中根据临床信息预先存储患者特征属性、训练模式特征属性、评估特征属性以及三者之间的关系映射链；每台上位机上的数据接收模块通过人机交互界面接收待康复患者的特征属性信息，以及接收医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息；训练模式选择模块将数据接收模块接收的上述信息与康复外骨骼数据库中存储的信息进行比对，进而确定当前最优的训练模式特征属性，并根据该训练模式特征属性发送相应的指令至康复外骨骼训练装置，由康复外骨骼训练装置执行相应指令对患者进行每组训练；所述的医疗仪器发送的该患者最新的评估特征属性信息初始值为训练前患者的评估特征属性信息；医疗仪器在每组训练后，采集患者的评估特征属性信息并发送至数据接收模块；训练效果评估模块根据每组训练后的评估特征属性信息解算出评价参数，若评价参数表征本组康复训练有效，则将该患者的特征属性信息、训练前的评估特征属性信息以及对应的训练模式特征属性在康复外骨骼数据库中建立关系映射链；若无效，启动训练模式调整模块；训练模式调整模块根据患者的评估特征属性信息调整训练模式特征属性，根据调整后的训练模式特征属性发送控制指令至康复外骨骼训练装置进行一组训练。2.根据权利要求1所述系统，其特征在于：所述的人机交互界面包括紧急停止功能区域和功能选择控制区域；所述的功能选择控制区域提供训练模式特征属性人工调整界面和训练模式选择界面，在人工调整界面由人工输入对应数值后直接由上位机中的数据接收模块进行接收，训练模式调整模块直接根据接收的数据发送相应控制指令；在训练模式选择界面，人工对数据库中已有的训练模式进行选择，由训练模式选择模块直接根据选择的训练模式发送相应的控制指令。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：训练模式选择模块确定当前最优的训练模式特征属性的实现方式如下：(1)根据外骨骼康复医疗临床经验数据为患者的各个特征属性i以及评估特征属性j设置权重值Pi、Pj，∑iPi＝1,∑jPj＝1；为患者特征属性设置权重值P31，为评估特征属性设置权重值P32，P31+P32＝1，P32＞P31；(2)根据当前训练患者的特征属性值ai以及当前最新的评估特征属性值bj，计算与数据库中已存数据相似度{s1,s2…sm…sn}；其中，Aim、Bjm为数据库中第m条关系映射链对应的特征属性值以及评估特征属性值；n为数据库中存储的关系映射链数量；(3)求出最佳相似度x＝min{s1,s2……sn}，x对应的sm便是与训练患者状态最相近的，根据sm在数据库中通过关系映射链找到对应的训练模式特征属性值，即为该患者的最佳训练模式。4.根据权利要求1或3所述系统，其特征在于：训练效果评估模块判断康复训练是否有效的实现方式如下：(1)依据外骨骼康复医疗临床经验数据结合患者自身的损伤类型和损伤级别，解算出目标评估特属性征值obj；(2)根据训练后的评估特征属性信息bj与目标评估特征属性值解算评价参数(3)判断g是否落入预设的阈值范围，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青，郭雅静，黄玉平，郑继贵，邓烨，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11