【技术实现步骤摘要】
一种踝泵运动的姿态监测与评估方法及系统
[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种踝泵运动的姿态监测与评估方法及系统。
技术介绍
[0002]踝泵运动通过踝关节的运动带动下肢的收缩，像泵一样，起到了一个促进血液循环的作用，可以很好的预防下肢深静脉血栓的形成。踝泵运动有利于长期卧床或者手术后患者。然而许多患者由于疼痛、思想的不重视、过程枯燥乏味等原因没有很好的进行踝泵运动，因此常常需要监督，也出现了许多对踝泵运动监测与评估的方法。
[0003]对于踝泵运动，申请号为CN201810293134.5的专利方案中采用神经网络算法，根据其他用户的数据来评估踝泵运动。在该方案中，神经网络算法计算量较大，难以在低成本的系统上及时计算出结果；并且每个个体都有差异，采用他人的数据进行评估不可避免的会产生一定的误差。
[0004]目前常见的踝泵运动监测与评估的方法大都使用MEMS姿态传感器，但MEMS姿态传感器存在着输出数据精度不高、数据实时性不强，并且评估算法计算量过大、评估结果存在较大误差的问题。
专...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种踝泵运动的姿态监测与评估方法，其特征在于，包括:将姿态监测模块穿戴于患者的脚掌上，以所述姿态监测模块的中心点构建载体坐标系；构建踝关节坐标系，在所述踝关节坐标系下，所述姿态监测模块获取实时的运动姿态信息，其中，所述运动姿态信息包括：角速度信息、加速度信息和磁力信息；通过模糊自适应的卡尔曼滤波算法，将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合和数据更新，得到更新的运动姿态信息；根据所述更新的运动姿态信息，利用所述载体坐标系和踝关节坐标系间的角度关系，得到当前踝泵运动的状态变量；建立个人数据库，将所述状态变量与个人数据库中的标准状态变量进行对比，得到对比结果，根据所述对比结果，评估所述当前踝泵运动。2.根据权利要求1所述的一种踝泵运动的姿态监测与评估方法，其特征在于，所述更新的运动姿态信息的获得过程具体包括：根据所述角速度信息，构建出状态方程，并根据所述加速度信息和磁力信息，构建出观测方程；根据所述状态方程和观测方程，求取得到预测值的理论方差与实际方差，并计算所述理论方差与实际方差的比值；根据所述比值和角速度信息，构建模糊控制器的控制规则，利用所述控制规则，调整所述观测方程中的观测噪声，根据所述观测噪声修正预测值，以得到更新的运动姿态信息。3.根据权利要求1所述的一种踝泵运动的姿态监测与评估方法，其特征在于，所述当前踝泵运动的状态变量的获得过程具体包括：根据所述更新的运动姿态信息，计算得到在所述踝关节坐标系Oxyz下姿态监测模块的中心坐标(Q
′1,Q
′2,Q
′3)；根据所述中心坐标(Q
′1,Q
′2,Q
′3)，获取所述姿态监测模块的中心点至踝关节坐标系的原点间的连线与z轴的夹角ψ，所述夹角ψ为：根据所述中心坐标(Q
′1,Q
′2,Q
′3)，获取所述连线在xOy平面上的投影与x轴的夹角θ，所述夹角θ为：以所述夹角θ为状态自变量，夹角ψ为状态因变量，建立夹角θ与夹角ψ的函数关系，根据所述函数关系，描述当前踝泵运动的运动状态。4.根据权利要求2所述的一种踝泵运动的姿态监测与评估方法，其特征在于，所述状态方程的构建过程具体包括：设旋转四元数为：Q＝q0+q1i+q2j+q3k，其中，i、j和k分别指向所述踝关节坐标系的x轴、y轴和z轴；根据所述角速度信息和旋转四元数Q，建立四元数微分方程，利用四阶毕卡算法求解所
述四元数微分方程，得到下一时刻的旋转四元数：根据所述下一时刻的旋转四元数，建立所述状态方程：Q
t+11
＝A*Q
t
+w
k
，其中，w
k
为过程噪声，且符合均值为0方差为U
K
的高斯分布。5.根据权利要求4所述的一种踝泵运动的姿态监测与评估方法，其特征在于，所述观测方程的构建过程具体包括：根据所述角速度信息和旋转四元数Q，得到绕x轴和y轴对应的旋转角度α和β，并根据所述加速度信息，加权计算得到α
″
与β
″
：其中，a
x
、a
y
、a
z
为所述加速度信息，g为重力加速度，d为权重系数；根据所述磁力信息、α
″
和β
″
，计算得到航向角γ
技术研发人员：徐春莺，文韬餘，周煜，杨澄宇，吕洪坚，吴信捷，梁瑞鑫，季建，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：
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