一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统技术方案

本发明专利技术涉及一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，属于混合现实及康复领域。包含远程诊疗子系统和康复锻炼子系统，远程诊疗子系统包括包括患者图像采集模块、骨关节疼痛区域三维重建模块、三维模型传输模块、医患交流模块；康复锻炼子系统包括康复训练模块、预防跌倒模块、实时报警模块。本发明专利技术采用模糊双成分评价法评价患者动作的标准度，通过积分形式提高患者的康复积极性。与现有技术相比，本发明专利技术极大缩短了地理距离的鸿沟，使得膝关节骨性关节炎患者能够就近问诊，同时也减少患者对康复治疗师的依赖。康复治疗师的依赖。康复治疗师的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统
[0001]

[0002]本专利技术涉及混合现实及康复领域，尤其涉及一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统。

技术介绍

[0003]据国家统计局21年的调查显示，我国60岁及以上人口比重达18.7%，老龄化进程明显加快，由此可以看出，人口老龄化是社会发展的一大趋势，也是今后较长一段时期我国的基本国情。65岁以上的老年人常伴随正常老化的功能退变或是疾病造成的功能障碍，膝关节骨性关节炎发病率也随着老年人年龄的增长而不断升高。如若膝关节骨性关节炎未得到及时治疗，病情逐渐发展至关节损坏，则会导致肌肉萎缩，甚至出现关节强直、畸形，影响患者日常生活。
[0004]老年膝关节骨性关节炎患者在就诊时常因距离原因来回奔波，偏远地区膝关节骨性关节炎患者也面临离最近的具备诊疗技术和医学设备的医院的距离问题。随着国家政策的推动与支持，我国远程诊疗行业市场规模持续扩张，且医疗资源市场化逐渐扩大，互联网医疗服务纳入医保，同时也推动着远程诊疗应用进程的发展。因此，本专利技术采用RGB
‑
D相机和混合现实设备为患者提供远程诊疗。
[0005]膝关节骨性关节炎患者的常见治疗手段有传统中医针灸穴位刺激、现代康复物理疗法及科学合理的膝关节肌肉锻炼疗法。治疗后的康复训练也尤为重要，否则患者的恢复期将加长。目前适用于膝关节骨性关节炎患者的康复锻炼有游泳、骑自行车这类有氧运动，但对老年人的适用度不高，像太极拳、八段锦、股四头肌长伸缩、靠墙静蹲这类动作，如果训练动作不标准，将对患者的膝关节将造成更严重的伤害。
[0006]由此，本专利技术的太极拳康复模块及定制化康复模块能够实现膝关节骨性关节炎患者就近进行康复锻炼，将地理距离的差距无限缩小，同时也节约了康复医疗人员的资源，使膝关节骨性关节炎患者在无康复治疗师的情况下也能进行科学、有效的康复训练。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出了一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，可以实现老年膝关节骨性关节炎患者就地问诊、偏远地区膝关节骨性关节炎患者异地就诊，减少了地理距离带来的不便，使得优质医疗资源有效下沉，极大程度地方便了患者就诊；同时患者能够根据自己的需求选择太极拳康复模式或定制化康复模式进行自主康复训练，解决了康复治疗师资源缺乏等问题。
[0008]为了实现上述内容，本专利技术采用如下技术方案：一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，其中，包含远程诊疗子系统和康复锻炼子系统，远程诊疗子系统包括患者图像采集模
块、骨关节疼痛区域三维重建模块、三维模型传输模块、医患交流模块；康复锻炼子系统包括康复训练模块、预防跌倒及实时报警模块。
[0009]所述患者图像采集模块，通过RGB
‑
D相机设备的深度相机及彩色相机采集患者站立位、仰卧位、坐立位的图像。
[0010]所述骨关节疼痛区域三维重建模块，步骤如下：(1)将训练集中的人体图片分成与重构模型相关的二维关节坐标、三维关节坐标、体积占用三个部分作为后续SMPL模型训练的参数。
[0011](2)采用主要目标法对(1)中模型的三个参数迭代优化。
[0012](3)将优化后的三个参数用于训练SMPL模型。
[0013](4)根据医生检查膝关节骨性关节炎患者的方式，采用RGB
‑
D相机设备在窄视场模式下采集患者的身体图像数据。
[0014](5)将训练后的模型用于重建患者的三维人体模型。
[0015](6)将患者的三维人体模型传输至医生端的混合现实设备中。
[0016]所述医患交流模块，用于远程诊疗过程中医生与患者的交流，医生在混合现实设备中可观察到患者病理区域的全息图像，通过语音指令或手指实现交互。
[0017]所述康复训练模块，包含太极拳康复、定制化康复、康复训练分析、康复积分和积分兑换五大子功能模块，太极拳康复模块，设置有利于膝关节骨性关节炎患者康复的太极拳二十四式动作用于患者锻炼；定制化康复模块，根据患者自身需求或医生要求将标准康复动作输入到RGB
‑
D相机设备中，检测患者康复动作的正确性。
[0018]所述预防跌倒及实时报警模块，采用隐马尔可夫算法识别跌倒动作，当患者在训练过程中面临跌倒风险时，立即发出预测性警报，预防康复过程中患者可能出现的跌倒伤害。
[0019]其中，膝关节骨性关节炎患者可以使用RGB
‑
D相机设备进行太极拳24式康复训练，在没有康复治疗师的情况下也能够实现科学、有效的康复训练。
[0020]所述，医患交流模块包含患者情绪评估、医患交互、会诊交流、会诊资料库、会诊报告、医生回访六大子功能块。
[0021]所述康复训练模块包含太极拳康复子功能块和定制化康复子功能块，通过RGB
‑
D相机中的人体跟踪软件工具开发包所提供的接口获取患者的骨骼数据、捕捉患者的康复动作，采对比分析患者的康复动作与标准动作的差距，进行评分。
[0022]其中，康复训练模块包括太极拳康复、定制化康复、康复训练分析、康复积分和积分兑换五大子功能块，在康复训练分析子模块中，对于患者康复训练评分制度为最终得分=基于骨骼识别实时评分
×
70%+基于视频识别评分
×
30%；基于骨骼识别实时评分采用基于固定轴的关节角度法对比分析患者的康复动作与标准动作的关键关节点位置、角度及速度之间的差距，其中，患者康复动作关节角度与标准动作关节角度采用基于欧氏距离的余弦相似度进行评分，具体评分方式如下：基于骨骼实时评分实际分数：
评分根据动作的关键关节点分赋予32个人体关节点a、b、c三个等级的权重，如：在下蹲动作中，左髋、左膝、左脚、右髋、右膝和右脚关节点的等级为a，在实际应用中，将采用专家打分制对动作的每一个关节点赋权。其中，关键关节点等级为a的的关节点个数为N
a
，对应权重为W
a
，a等级各关节点所得评分为bscore
ai
；关键关节点等级为b的的关节点个数为N
b
，对应权重为W
b
，b等级各关节点所得评分为bscore
bi
；关键关节点等级为c的的关节点个数为Nc，对应权重为W
c
，c等级各关节点所得评分为bscore
ci
。
[0023]bscore为基于骨骼实时评分基础分数，是基于欧氏距离的余弦相似度所得出的每个关节角度的评分后的映射值，其中，sim为余弦相似度计算，angle
pai
为患者的关节角度值，angle
stdi
为标准动作的关节角度值。
[0024]，bscore1为基于欧氏距离的余弦相似度所得，bscore1的范围值为[
‑
1，1]，由线性函数映射到范围值为[0，100]的bscore中。
[0025]基于视频识别评分采用动态时间规整算法进行评分。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，包含远程诊疗子系统和康复锻炼子系统，其特征在于，所述远程诊疗子系统基于虚拟现实技术、RGB
‑
D相机和混合现实设备，采用基于SMPL参数模型的三分支优化方法和训练数据集重建患者患处，包括患者图像采集模块、骨关节疼痛区域三维重建模块、三维模型传输模块、医患交流模块；所述康复锻炼子系统采用模糊双成分评价法对患者的康复动作打分，包括康复训练模块、预防跌倒模块、实时报警模块。2.根据权利要求1所述的一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，其特征在于，所述远程诊疗子系统中的骨关节疼痛区域三维重建模块采用基于SMPL参数模型的三分支优化方法进行三维重建，其中，基于SMPL参数模型的三分支优化方法中的SMPL模型的训练数据集包括二维关节坐标、三维关节坐标和体积占用三个参数，采用主要目标法联合迭代优化更新训练数据集。3.根据权利要求1所述的一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，其特征在于，所述骨关节疼痛区域三维重建模块采用的训练数据集中，人体站立位、仰卧位、坐立位、其他位姿的占比为各25%。4.根据权利要求1所述的一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系统，其特征在于，所述康复锻炼子系统中，患者康复训练评分制度采用模糊双成分评价法，康复训练最终得分=基于骨骼识别实时评分
×
70%+基于视频识别评分
×
30%。5.根据权利要求1所述的一种膝关节骨性关节炎的远程诊疗及康复系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一帆，周彤，杨苹，魏家田，
申请(专利权)人：成都迈创立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：