帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统,其技术特点是：包括虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统和数据分析系统，受试者感受虚拟诱发及步行辅助机器人系统提供的VR虚拟场景并借助步行辅助机器人行走，数据收集系统收集受试者的人体骨架信息、生理信号及运动信号并传送至数据分析系统，数据分析系统根据接收数据分析得到步行功能评估结果。本实用新型专利技术通过虚拟现实场景调动受试者大脑功能，有利于暴露受试者可能存在的功能缺失；同时，有效地将骨架信息与表面肌电信号、足底压力等信息结合在一起，实现了对受试者步态障碍的客观量化评估功能，具有便捷、易操控、数据客观性强等特点。数据客观性强等特点。数据客观性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统


[0001]本技术属于医疗设备
，涉及帕金森症状评估系统，尤其是一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统。

技术介绍

[0002]帕金森病是一种神经退行性疾病，其病症特点是：病情渐进发展、难以早期诊断。目前对于帕金森步态障碍行走步态的评估，通常是根据问卷形式及医生主观判断对患者症状进行评估，误诊率较大，缺乏数据客观性量化评估手段。
[0003]由于早期帕金森患者的运动障碍病症本身并不明显，这使得临床上针对帕金森运动障碍病症的研究非常困难，并且具有极大的偶然性。如何能够尽早发现帕金森患者早期步态障碍，对于诊断和治疗帕金森患者具有重要意义，因此，迫切需要一种能够有效评估帕金森步态障碍的设备。
[0004]临床经验表明，帕金森患者在特定场景或者复杂任务下，由于脑部功能被特定场景或者任务所调动，使得患者因病受累的运动控制能力更有可能显现出来，具体可能表现在步行动作等肢体运动表现及表面肌电信号等方面。因此，通过虚拟现实技术，创设特定虚拟场景或(及)训练任务，更有可能诱发出早期帕金森患者运动功能障碍，有利于早期诊断及量化评估。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、准确可靠且使用方便的帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统。
[0006]本技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，包括虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统和数据分析系统，所述虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统通过受试者支撑连接，受试者感受虚拟诱发及步行辅助机器人系统提供的VR虚拟场景并借助步行辅助机器人行走，所述数据收集系统收集受试者的人体骨架信息、生理信号及运动信号并传送至数据分析系统，所述数据分析系统根据接收数据分析得到步行功能评估结果。
[0008]进一步，所述虚拟诱发及步行辅助机器人系统包括VR虚拟场景交互系统、辅助步行机器人；所述VR虚拟场景交互系统采用虚拟现实技术并通过虚拟现实开发平台构建诱发步态障碍的虚拟场景；所述VR虚拟场景交互系统采用头戴式VR设备，为受试者提供虚拟环境下的视觉及听觉反馈；所述辅助机器人为受试者提供步行辅助和保护。
[0009]进一步，所述VR虚拟场景交互系统采用可编程开发的VR设备，其根据用户需要设置不同的虚拟场景。
[0010]进一步，所述数据收集系统包括搭载云台摄像头的跟随机器人及其他生理信号及运动信号传感器，所述搭载云台摄像头的跟随机器人在评估过程中保持一定距离跟随受试
者，根据视频信息分析得到人体骨架信息并传送至数据分析系统；所述其他生理信号及运动信号传感器为肌电传感器和足底压力传感器；所述肌电传感器采集受试者的表面肌电信号并传送数据分析系统；所述足底压力传感器采集受试者的足底压力动态分布数据并传送至数据分析系统。
[0011]进一步，所述搭载云台摄像头的跟随机器人采用可进行跟踪用户、能够提取用户骨架信息并存储数据的设备；所述足底压力传感器采用可采集足底压力设备。
[0012]进一步，所述肌电传感器测量腿部与行走运动相关肌群的肌肉电信号，并与骨架信息结合，评估受试者运动功能；所述受试者运动功能包括冻结步态症状的严重程度和运动迟缓的严重程度。
[0013]进一步，所述数据分析系统根据跟随机器人采集到的视频进行分析处理，提取人体骨架信息及骨骼关键点信息，得到运动功能评估结果。
[0014]进一步，所述数据分析系统根据人体骨架信息、生理信号及运动信号进行量化估计，获得受试者运动功能评估结果；所述的量化估计是根据足底压力传感器采集的足底压力动态分布数据得到实时足底压力云图；根据综合肌电时域及频域指标以及足底压力云图得到步行功能评估结果。
[0015]本技术的优点和积极效果是：
[0016]本技术采用由VR虚拟场景交互系统为受试者构建易诱发帕金森病症的场景，能够主动诱发并放大症状，并通过跟随机器人、肌电传感器和足底压力鞋垫对使用者的步行影像、表面肌电信号、足底压力信号进行采集与分析，有效地将骨架信息与表面肌电信号、足底压力等信息结合在一起，得到一个客观的量化结果，实现了对受试者步态障碍的客观量化评估功能，具有便捷、易操控、数据客观性强等特点。
附图说明
[0017]图1是本技术的系统连接示意图；
[0018]图2是本技术的虚拟诱发及步行辅助机器人系统的结构图；
[0019]图3是本技术的处理过程示意图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本技术实施例做进一步详述。
[0021]一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，如图1所示，由虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统和数据分析系统连接构成。本评估系统通过受试者支撑连接，在评估过程中，受试者佩戴头戴式VR设备(01)感受VR虚拟场景，出于受试者协助步行以及安全保障的考虑，受试者在进行评估过程中，借助步行辅助机器人(02)行走，同时受试者穿戴足底压力鞋垫(06)、肌电传感器(05)采集生理数据信息，通过搭载云台摄像头(03)的跟随机器人(04)跟踪拍摄受试者的运动数据，通过数据分析系统进行多时间段的综合数据整合，最终得到评估结果。下面分别对系统的三个组成部分进行说明：
[0022]如图2所示，虚拟诱发及步行辅助机器人系统包括VR虚拟场景交互系统、辅助步行机器人及头戴式VR设备。VR虚拟场景交互系统采用虚拟现实技术并通过虚拟现实开发平台构建3D场景，并通过头戴式VR设备为患者提供虚拟环境，例如通过构建窄门、独木桥、转弯
等不同的虚拟场景，给与受试者一个紧张、狭窄的环境，实现步态障碍的诱发功能，以放大症状便于评估。VR虚拟场景交互系统采用VR及虚拟现实开发平台的建模构造虚拟现实诱发出患者的步态障碍，每次测试环境一致，VR场景的构建为不同的测试条件提供了相同的测试场景，在一定程度上控制了每次试验的变量，同时运用VR技术创建场景可以在患者的不同康复阶段，进行不同状态的数据收集。由于受试者佩戴头戴式VR设备，可能对受试者视线和行动带来不便，因此给受试者提供由维稳电机支持的辅助机器人，可自主控制速度，并提供较大助力，对受试者进行步行辅助和保护。
[0023]VR虚拟场景交互系统与头戴式VR设备实现无线连接，VR虚拟场景交互系统构建的场景可通过头戴式VR设备显示出来，同时对受试者进行认知任务的发布，如识别简单的几何图形。采用上述结构的原因是：当受试者进行测试时，由于要同时进行多重任务，会增加表现步态障碍特征的可能性。VR虚拟场景交互系统中的训练场景可随受试者的不同情况进行调整，利用VR虚拟场景交互系统自带的工具软件在虚拟现实开发平台场景开发中修改。
[0024]在本实施例中，VR虚拟场景系统采用Meta公司的Oculusquest2设备，该设备具有处理器i38100+、显卡GTX1065+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，其特征在于：包括虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统和数据分析系统，所述虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统通过受试者支撑连接，受试者感受虚拟诱发及步行辅助机器人系统提供的VR虚拟场景并借助步行辅助机器人行走，所述数据收集系统收集受试者的人体骨架信息、生理信号及运动信号并传送至数据分析系统，所述数据分析系统根据接收数据分析得到步行功能评估结果。2.根据权利要求1所述的帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，其特征在于：所述虚拟诱发及步行辅助机器人系统包括VR虚拟场景交互系统、辅助步行机器人；所述VR虚拟场景交互系统采用虚拟现实技术并通过虚拟现实开发平台构建诱发步态障碍的虚拟场景；所述VR虚拟场景交互系统采用头戴式VR设备，为受试者提供虚拟环境下的视觉及听觉反馈；所述辅助机器人为受试者提供步行辅助和保护。3.根据权利要求2所述的帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，其特征在于：所述VR虚拟场景交互系统采用可编程开发的VR设备，其根据用户需要设置不同的虚拟场景。4.根据权利要求1所述的帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统，其特征在于：所述数据收集系统包括搭载云台摄像头的跟随机器人及其他生理信号及运动信号传感器，所述搭载云台摄像头的跟随机器人在评估过程中保持一定距离跟随受试者，根据视频信息分析得到人体骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：范雨涵，吴雅萱，黄守旺，魏冰青，孙禄尧，游煜根，于洋，于宁波，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：新型
国别省市：