用于增强神经康复的系统和方法技术方案

公开了一种用于患者的增强神经康复(ANR)的方法和系统。ANR系统生成节奏性听觉刺激(RAS)和视觉增强现实(AR)场景，它们根据共同的节拍速度同步并在治疗会话期间输出给患者。患者佩戴的传感器捕捉生物力学数据，所述生物力学数据与患者同步了AR视觉内容和RAS所执行的重复运动相关。批判性思维算法分析传感器数据，以确定患者的运动相对于视觉和音频元素的空间和时间关系，并且确定患者的夹带水平和临床/治疗目标的进展。此外，3DAR建模模块将处理器配置为基于所确定的夹带水平以及是否已实现训练目标来动态调整向患者输出的增强现实视觉和音频内容。视觉和音频内容。视觉和音频内容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强神经康复的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求McCarthy等人于2020年7月21日提交的、标题为“Systems and Methods for Augmented Neurologic Rehabilitation”的美国临时专利申请第63/054,599号的优先权和权益，并且进一步是McCarthy等人的美国专利申请第16/569,388号且题为“Systems and Methods for Neurologic Rehabilitation”的部分延续，美国专利申请第16/569,388号是发布于2019年10月22日、标题为“Systems and Methods for Neurologic Rehabilitation”的美国专利第10,448,888号的延续，美国专利第10,448,888号基于并要求提交于2016年4月14日、标题为“Systems and Methods for Neurologic Rehabilitation”的美国临时专利申请第62/322,504号的优先权，以上所有文献各自通过引用并入本文，如同其在本文中各自进行整体阐述。


[0003]本公开一般涉及通过提供音乐治疗来使身体受损的用户康复的系统和方法。

技术介绍

[0004]过去十年的许多对照研究都强调了音乐在神经康复中的临床作用。例如，众所周知，有规律的音乐治疗可以直接增强认知、运动和语言。听音乐的过程以多种形式增强了大脑活动，激发了与注意力、语义处理、记忆、认知、运动功能和情绪处理相关的广泛的大脑区域双边网络。
[0005]临床数据支持音乐治疗增强记忆、注意力、执行功能和情绪。对音乐背后神经机制的PET扫描研究表明，愉快的音乐可以刺激皮层和皮层下区域之间的广泛网络，包括腹侧纹状体、伏隔核、杏仁核、岛叶、海马、下丘脑、腹侧被盖区、前扣带、眶额皮层和腹内侧前额叶皮层。腹侧被盖区产生多巴胺，并与杏仁核、海马、前扣带和前额叶皮层有直接联系。这种可以被音乐激活的中皮质边缘系统在调节唤醒、情绪、奖励、记忆注意力和执行功能方面发挥着关键作用。
[0006]神经科学研究揭示了音乐中记忆形成的基本组织过程如何与非音乐记忆过程共享一种机制。短语分组、层次抽象和音乐模式的基础与非音乐记忆过程的时间组块原则有直接的相似之处。这意味着音乐激活的记忆过程可以转变和增强非音乐过程。
[0007]因此，仍然需要改进设备、系统和方法，以保护用户身份的使用并安全地提供个人信息。

技术实现思路

[0008]在所公开主题的一个方面，提供了一种用于患者的增强神经康复的系统。该系统包括具有由软件模块配置的处理器的计算系统，该软件模块包括存储在非暂时性存储介质中的机器可读指令。
[0009]软件模块包括AA/AR建模模块，当由处理器执行时，该模块配置处理器以生成增强
现实(augmented
‑
reality，AR)视觉内容和节奏性听觉刺激(rhythmic auditory stimulus，RAS)，用于在治疗会话期间输出给患者。特别地，RAS包括以节拍速度输出的节拍信号，并且AR视觉内容包括基于节拍速度以规定的空间和时间序列运动的视觉元素。
[0010]该系统还包括与处理器通信的输入接口，用于接收实时患者数据，该实时患者数据包括与患者随着AR视觉内容和RAS及时进行的重复运动相关的患者的时间戳生物力学数据。特别地，使用与患者相关联的传感器测量生物力学数据。
[0011]软件模块还包括批判性思维算法(critical thinking algorithm，CTA)模块，其配置处理器以分析时间戳生物力学数据，以确定患者的重复运动相对于视觉元素和以节拍速度输出的节拍信号的时间关系，以确定相对于目标参数的夹带水平。此外，AA/AR建模模块进一步配置处理器以同步地并基于确定的夹带水平动态地调整到患者的AR视觉和RAS输出。
[0012]根据另一方面，提供了一种用于具有身体损伤的患者的增强神经康复的方法。该方法在具有由机器可读指令配置的物理处理器的计算机系统上实现，机器可读指令在被执行时执行该方法。
[0013]该方法包括提供节奏性听觉刺激(RAS)以在治疗会话期间经由音频输出设备输出给患者的步骤。特别地，RAS包括以节拍速度输出的节拍信号。
[0014]该方法还包括生成增强现实(AR)视觉内容以经由AR显示设备输出给患者的步骤。特别地，AR视觉内容包括基于节拍速度以规定的空间和时间序列移动并且与RAS同步输出的视觉元素。该方法还包括指示患者随着RAS的节拍信号和AR视觉内容的视觉元素的相应运动及时执行重复运动的步骤。
[0015]该方法还包括接收实时患者数据的步骤，该实时患者数据包括与患者随着AR视觉内容和RAS及时进行的重复运动相关的患者的时间戳生物力学数据。特别地，使用与患者相关联的传感器测量生物力学数据。
[0016]该方法还包括分析时间戳生物力学数据的步骤，以确定患者的重复运动相对于视觉元素和根据节拍信号输出的节拍信号的时间关系，以确定夹带电势。此外，该方法包括以下步骤：同步地并基于确定的不满足规定夹带电势的夹带电势动态地调整所述AR视觉内容和RAS以输出到患者，以及使用调整后的AR视觉内容与RAS继续治疗会话。
附图说明
[0017]如附图所示，通过以下对特定实施例的描述，本文所述设备、系统和方法的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见。附图不一定是按比例绘制的，而是强调说明本文所述的设备、系统和方法的原理。
[0018]图1是示出根据所公开主题的示例性实施例的用于通过提供音乐治疗来治疗用户的系统的图；
[0019]图2是示出根据所公开主题的示例性实施例的用于通过提供音乐治疗来使用户康复的系统的若干组件的图；
[0020]图3是根据所公开主题的示例性实施例的用于测量患者的生物力学运动的传感器的示意图；
[0021]图4是示出根据所公开主题的示例性实施例的系统的若干组件的图；
[0022]图5示出了根据所公开主题的示例性实施例的用于通过提供音乐治疗来使用户康复的系统的组件的示例性显示；
[0023]图6是根据所公开主题的示例性实施例的分析过程的一种实现的流程图；
[0024]图7
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图10是根据所公开主题的示例性实施例的过程的一种实现的流程图；
[0025]图11是示出根据所公开主题的示例性实施例的患者的音乐和身体运动的时间标绘图；
[0026]图12
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图13示出了根据所公开主题的示例性实施例的患者反应；
[0027]图14
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图15示出了根据所公开主题的示例性实施例的患者反应；
[0028]图16
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图17示出了根据所公开主题的示例性实施例的患者反应；
[0029]图18示出了根据所公开主题的示例性实施例的用于患者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于患者的增强神经康复系统，包括：计算系统，其具有由包含存储在非暂时性存储介质中的机器可读指令的软件模块配置的处理器，所述软件模块包括：AA/AR建模模块，当由所述处理器执行时，所述AA/AR建模模块配置所述处理器以生成增强现实AR视觉内容和节奏性听觉刺激RAS，用于在治疗会话期间输出给患者，其中，所述RAS包括以节拍速度输出的节拍信号，并且其中，所述AR视觉内容包括基于所述节拍速度以规定的空间和时间序列运动的视觉元素；输入接口，其与所述处理器通信，用于接收实时患者数据，所述实时患者数据包括与所述患者随着所述AR视觉内容和RAS及时执行的重复运动相关的所述患者的时间戳生物力学数据，并且其中，所述生物力学数据使用与所述患者相关联的传感器来测量；以及所述软件模块还包括：批判性思维算法CTA模块，用于配置所述处理器以分析所述时间戳生物力学数据，以确定所述患者的重复运动相对于所述视觉元素和以所述节拍速度输出的节拍信号的时间关系，以确定相对于目标参数的夹带水平；其中，所述AA/AR建模模块进一步配置所述处理器以基于所确定的夹带水平并且同步地动态调整到所述患者的AR视觉和RAS输出。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器通过以下方式基于所确定的夹带水平来动态地调整所述AR视觉内容和RAS：根据所述夹带水平调整所述RAS的节拍速度，以及与调整后的节拍速度同步地调整所述视觉元素的规定的空间和时间序列。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述节拍信号各自在相应的输出时间输出；其中，所述夹带水平基于所述重复运动相对于所述节拍信号的相应输出时间的定时来确定。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述CTA模块配置所述处理器以通过以下方式确定所述夹带水平：分析所述时间戳生物力学数据以识别相应重复运动的相应时间，测量一个或更多个重复运动的相应时间与一个或更多个关联节拍信号的相应输出时间之间的时间关系，基于针对一个或更多个所述相应重复运动测量到的时间关系来计算夹带电势；以及其中，所述处理器被配置为基于所述夹带电势来动态地调整一个或更多个所述AR视觉和RAS输出。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述CTA模块进一步配置所述处理器以确定针对所述患者测量到的生物力学数据或生理数据是否满足训练目标参数；其中，所述AA/AR建模模块进一步配置所述处理器以响应于未满足所述训练目标参数而动态地调整到所述患者的AR视觉内容和RAS输出。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述目标参数是节拍速度，以及其中，所述训练目标参数是康复结果。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：AR视频输出设备，其被配置为向所述患者呈现所述AR视觉内容；音频输出设备，其被配置为向所述患者输出所述RAS；以及所述传感器，其与所述患者相关联并且被配置为测量所述患者的时间戳生物力学数据，其中，所述传感器包括惯性测量单元IMU设备。8.根据权利要求5所述的系统，进一步包括：传感器，其与所述患者相关联并且被配置为测量所述患者的生理数据，并且其中，所述训练目标参数是生理参数，以及其中，所述生理参数是心率、血氧、呼吸速率、VO2、脑电活动EEG中的一个或更多个。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述AR视觉内容包括视觉场景，所述视觉场景包括以下中的一个或更多个：虚拟跑步机，其被制成动画以看起来好像所述跑步机的顶部表面以对应于所述节拍速度的速率接近所述患者，以及叠加在所述虚拟跑步机的顶部表面上的多个足迹，其中，所述足迹布置成在空间上并且看起来以对应于所述节拍速度的速率接近所述患者，以及以对应于所述节拍速度的速率执行重复动作的动画人。10.根据权利要求1所述的系统，其中，修改所述AR视觉内容包括以下中的一个或更多个：根据所述节拍速度的变化来改变所述足迹的间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文，
申请(专利权)人：医学节奏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：