一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法技术

本发明专利技术公开了一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，通过采集待测评者运动过程中上肢、下肢的表面肌电信号关节转角度和关节角速度，并对该数据进行处理后输入骨骼‑肌肉动力学方程，得到各个关节的转矩；将待测者各个关节的转矩与标准数据库中的数据进行比较，根据比较结果对待测者的康复情况进行评价。根据输出的转矩一方面可以对康复程度进行评价，另一方面可以供后续治疗方案提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法
本专利技术属于生理评测的
，尤其是一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法。
技术介绍
运动协调能力是人体运动基本的功能之一，尤其是对于儿童来说，协调的动作是儿童进行学习与游戏活动的重要基础，有助于儿童良好的性格和自信心的形成；7-12岁之间是儿童运动协调能力发展的黄金期，因此对该年龄段的孩子进行准确的评价，及时发现儿童运动协调能力发展出现的问题尤为重要。目前大多数研究者认为协调能力是身体不同部位动作间的有效配合，是感知能力与运动能力之间的有效配合。然而将动作协调能力仅仅看作为体能因素或将动作协调能力与协调性、敏捷性完全等同的观点是不全面。动作协调能力是动作主题的感觉-运动器官、神经-肌肉系统机能发展水平与动作主体的运动经验之间的机能平衡状态与机能特性。人体运动系统是由多个个股和附着在骨骼上的肌肉、肌腱、韧带等，通过关节连接在一起组成的，并在神经系统的调解和其他系统的配合下，使各个环节间的相互位置发生变化，最终形成人体在空间的复杂运动，因此对于儿童运动协调能力的研究不能只集中在宏观动作，也需要对肌肉动作协调能力进行研究。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本申请提出了一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，结合表面肌电信号以及关节转角度及关节角速度等多个信息获得待测评者的关节转矩，根据该关节转矩进行康复程度评价同时选择最优的康复治疗方式。本专利技术所采用的技术方案如下：一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，包括如下步骤：S1、采集待测评者运动过程中上肢、下肢的表面肌电信号(sEMG)关节转角度和关节角速度；将所采集的表面肌电信号输入骨骼肌主动收缩力生物力学模型得到主动收缩力；S2、将主动收缩力、关节转角度和关节角速度输入骨骼-肌肉动力学方程，得到各个关节的转矩；S3、将待测者各个关节的转矩与标准数据库中的数据进行比较，根据比较结果对待测者的康复情况进行评价。进一步，所述上肢、下肢的表面肌电信号是通过在待测评者的上肢、下肢上黏贴有贴片电极，通过贴片电极检测到上下肢表面肌电信号；进一步，待测评者上肢、下肢各关节转角度和关节角速度在待测评者的上肢、下肢关节处还设有角度编码器进行实时监测；进一步，所述骨骼-肌肉动力学方程表示为：其中，为系统的质量矩阵(n*n)；为惯性力和力矩矢量；为离心力和科里奥里力和力矩矢量；为重力和力矩矢量(n*1)，为肌肉力的力臂矩阵(n*m，m为肌肉数目)；FMT为肌肉-肌腱收缩力矢量(m*1)；为肌肉-肌腱收缩力矩矢量；是外力环境对人体的作用力和力矩矢量。进一步，所述标准数据库的构建是通过采集各个年龄段正常儿童在做出指定动作时，其相应关节的转矩数据，将该数据作为参考值，并将所有数据存储在该标准数据库内。进一步，在某一指定动作下，待测者相应关节转矩与参考值作差，根据差值的大小可以判断此时待测者的恢复程度，另外根据该差值选择后续康复治疗的方案。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用表面肌电信号，通过将电极片黏贴在人体表面，安全性及舒适性高。2、综合采用表面肌电信号、关节转角度及关节角速度等多个信息，对待测评者的运动以及关节运动过程可以进行实时精确的预测。3、本专利技术基于骨骼-肌肉动力学方程，将人体运动的多个信号输入其中，最终获得各个关节的转矩，根据指定动作下人体产生的转矩能够对康复状态进行有效的评估。附图说明图1是本专利技术儿童运动协调能力智能康复后测评方法流程图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在目前临床康复中，对于肢体偏瘫、瘫痪患者的在不同阶段运动运动能力的不同，康复所采取的方式也不尽相同。而对于各个阶段中，如何给患者进行准确的评估，根据评估结果采取更有效的康复手段尤为重要。对于此类患者的康复状态的评估本专利技术提除了儿童运动协调能力智能康复后测评方法：包括如下步骤：1、对待测评者发出指定的动作指令，针对上肢部分按照动作完成的简易程度分为：抬手、抬臂等；针对下肢部分按照动作完成的简易程度分为：抬脚、抬腿、迈步、下蹲等动作指令，在某一种指定动作下，待测评者按照指令做出相应的动作；同时采集待测评者运动过程中上肢、下肢的表面肌电信号(sEMG)关节转角度和关节角速度；在本实施例中，在待测评者的上肢、下肢上黏贴有贴片电极，通过贴片电极检测到上下肢表面肌电信号，通过肌电信号反应上下肢肌肉群的神经通路状态、收缩状态、收缩力等生理特性。本专利技术中，采集表面肌电信号仅需要将电极片黏贴在人体表面，安全性及舒适性高。将所采集的表面肌电信号输入骨骼肌主动收缩力生物力学模型中，进而得到主动收缩力。在待测评者的上肢、下肢关节处还设有角度编码器，用于实时监测待测评者上下肢关节转角度及关节角速度。2、构建骨骼-肌肉动力学方程，考虑到人体肌肉骨骼系统具有n个自由度，对应关节角度是广义位移则该肌肉骨骼系统中的运动与肌肉作用力之间的关系可以由以下矩阵方程表示：其中，为系统的质量矩阵(n*n)；为惯性力和力矩矢量；为离心力和科里奥里力和力矩矢量；为重力和力矩矢量(n*1)，为肌肉力的力臂矩阵(n*m，m为肌肉数目)；FMT为肌肉-肌腱收缩力矢量(m*1)；为肌肉-肌腱收缩力矩矢量；是外力环境对人体的作用力和力矩矢量。3、将上下肢关节转角度、关节角速度和由表面肌电信号得到的肌肉收缩力输入骨骼-肌肉动力学方程，进而得到各个关节的转矩；4、将待测者各个关节的转矩与标准数据库中的数据进行比较，根据比较结果对待测者的康复情况进行评价。本申请中的标准数据库内则存放有各个年龄段肢体正常人员在做出相同动作时，各个关节输出的转矩。通过将待测者的转矩与健康者的转矩进行对比，一方面可以知道在完成相同动作时，待测试者在后期康复治疗过程中需要补偿的转矩；另外可以针对这一差距选择更为适合的康复治疗手段。本专利技术所说的康复治疗手段则是根据待测评者所能提供的转矩选择适当的外部辅助器具，如起立床、减重步态训练机等外部训练仪器，或者配备外部助力装置。5、重复以上过程1-4，在完成响应指令时的完成状态，可以对待测者的上肢和下肢进行全方位、细致的评估。所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在不背离本专利技术的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、采集待测评者运动过程中上肢、下肢的表面肌电信号关节转角度和关节角速度；将所采集的表面肌电信号输入骨骼肌主动收缩力生物力学模型得到主动收缩力；/nS2、将主动收缩力、关节转角度和关节角速度输入骨骼-肌肉动力学方程，得到各个关节的转矩；/nS3、将待测者各个关节的转矩与标准数据库中的数据进行比较，根据比较结果对待测者的康复情况进行评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集待测评者运动过程中上肢、下肢的表面肌电信号关节转角度和关节角速度；将所采集的表面肌电信号输入骨骼肌主动收缩力生物力学模型得到主动收缩力；
S2、将主动收缩力、关节转角度和关节角速度输入骨骼-肌肉动力学方程，得到各个关节的转矩；
S3、将待测者各个关节的转矩与标准数据库中的数据进行比较，根据比较结果对待测者的康复情况进行评价。


2.根据权利要求1所述的一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，其特征在于，所述上肢、下肢的表面肌电信号是通过在待测评者的上肢、下肢上黏贴有贴片电极，通过贴片电极检测到上下肢表面肌电信号。


3.根据权利要求1所述的一种儿童运动协调能力智能康复后测评方法，其特征在于，待测评者上肢、下肢各关节转角度和关节角速度在待测评者的上肢、下肢关节处还设有角度编码器进行实时监测。

【专利技术属性】
技术研发人员：楼碧文，
申请(专利权)人：南京垒蕾医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32