下蹲站起平衡功能评定训练方法
专利名称：下蹲站起平衡功能评定训练方法
技术领域：
本发明涉及一种平衡功能障碍患者的康复训练方法，尤其涉及在背部支撑减重 (集成不减重)状态下的下蹲站起平衡功能评定训练方法。
背景技术：
据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率各为219/10万、 100/10万、55. 4/10万和6/10万。而且由于老龄化、自然灾害频发和意外事故增加的缘故， 发病率在逐年增加。这些疾病和损伤会造成下蹲-站起功能障碍。下蹲和站起是为保持功 能独立性而每日多次进行的功能性活动，在评价残疾的各种ADL量表(如Barthel量表) 中，转移、如厕均与此直接有关，而且通常占评分较大比例。有资料表明，卒中患者的跌倒较 多发生在下蹲-站起过程中。因此，有效地改善下蹲-站起功能是康复的重要举措。临床上一般通过肉眼观察或使用简单的计时工具评价患者的下蹲-站起功能，更 复杂的运动学和动力学评定需通过高速摄像机及动作分析系统进行。下蹲-站起功能训 练上，一般为治疗师针对造成下蹲-站起功能障碍的具体问题，如肌力、平衡、痉挛等，进行 对应的具体练习及整合练习。目前尚缺乏针对下蹲-站起功能进行整体化训练的智能化设 备。针对缺乏独立下蹲-站起能力的患者，如何进行早期训练是临床上迫切需要进行解决 的问题。目前的下蹲站起康复训练，没有结合减重方式，没有减重的下蹲站起康复训练只 适合静态平衡较好、具有独立站立功能患者。对于缺乏独立站立能力的严重患者来说，无法 采用该方式进行训练，因此，提出一种减重方式下的下蹲-站起训练是临床上迫切需要进 行解决的问题。此外，以往的功能训练产品往往缺乏游戏化训练软件和视觉反馈系统，患者和仪 器就缺乏互动，而患者也不能判断通过一段时间的康复训练效果如何。长期训练的枯燥乏 味，使患者逐渐缺乏训练信心，影响患者的康复进程，导致康复效果不理想。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种下蹲站起平衡功能评定训练方法。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种下蹲站起平衡功能评定训 练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进行，该下蹲站起平衡功能评定训练系 统硬件包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；训练床包括床座、床 架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，床板分为背部滑动板和床下肢挡板，该 训练床的特点在于背部滑动板安装在床架上，并与床架滑动相连可以沿床架前后滑动，同 时跟随床架倾斜转动，实现各种角度背部支撑减重运动。在背部滑动板下方装有位移传感 装置；在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装 置，实现下蹲站起过程位移及压力实时数据采集。在床架与床座之间设有床板角度调节机构，该床板角度调节机构包含两台直线步进电机和两付顶杆，在床架上安装有床板角度显 示器随床架一起移动。所述的主控计算机内设有下蹲站起功能评定训练系统软件，该软件包含测试评估 模块和功能训练模块；所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法包括以下步骤a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏 板处于同一水平面上；b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，通过调节训练床的倾斜角度以实现该减重重量；C、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的测试评估模块，让患者进行10秒 钟的下蹲站起初始测试，以适应这种测试方式；d、让患者做下蹲站起运动进行测试，以得到各项动力学参数的测试评估结果，所 述动力学参数包括额状面摆动频率、平均重心、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、重心移 动轨迹总长度、重心移动轨迹总面积、额状面侧方摆速、测试周期内左右下肢平均做功量和 测试周期内左右下肢平均做功功率；e、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的功能训练模块，根据测试评估结 果，选择合适的训练周期和减重角度，让患者做下蹲站起运动进行训练，训练成绩以重心落 在离正常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%区域内的时间比和良好重心百分 比表示。f、患者下蹲站起运动过程中的重心投影变化是下蹲站起动力学参数评估的基础， 在下面所述的i^一个参数的计算中都要用到。一般人体重心(center of gratitude,COG) 在第二骶骨前。上述的重心投影指的是人体重心在脚踏板范围内的投影，又由于人体处于 站立平衡下蹲站起过程中侧向力很小，因此人体重心投影位置可由下式确定
权利要求
1.一种下蹲站起平衡功能评定训练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进 行，该下蹲站起平衡功能评定训练系统硬件包括训练床、控制箱、主控计算机、主显示屏和 患者用显示装置；训练床包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连， 床板分为背部滑动板和床下肢挡板，床下肢挡板固定在床架上，背部滑动板与床架滑动相 连可以沿床架前后滑动，在背部滑动板下方装有位移传感装置；在床架的前端连接有左、右 脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装置，在床架与床座之间设有床板 角度调节机构；其特征在于，所述的主控计算机内设有下蹲站起功能评定训练系统软件，该软件包含 测试评估模块和功能训练模块；所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法包括以下步骤a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏板处 于同一水平面上；b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，并通过调节训练床的倾斜角度以实现该减重重量；c、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的测试评估模块，让患者进行10秒钟的 下蹲站起初始预测试，以适应这种测试方式；d、让患者做下蹲站起运动进行测试，以得到各项动力学参数的测试评估结果，所述动 力学参数包括额状面摆动频率、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、额状面侧方摆速、平均 重心、重心移动轨迹总长度、重心移动轨迹总面积、测试周期内左右下肢平均做功量和测试 周期内左右下肢平均做功功率；e、计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的功能训练模块，根据测试评估结果，选择 合适的训练周期和减重角度，让患者做下蹲站起运动进行训练，训练成绩以重心落在离正 常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%区域内的时间比和良好重心百分比表示。
2.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试评 估模块包括床身倾斜模块、测试开始模块、测试准备模块、测试结束模块、测试结果模块和 录入报告模块；所述的功能训练模块包括床身倾斜模块、训练开始模块、训练停止模块、查 看结果模块和录入报告模块。
3.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的各项动 力学参数的测试评估以患者在背部支撑减重下蹲站起平衡测试过程中的重心投影的变化 为基础进行评估，所述的重心投影指的是人体重心在脚踏板范围内的投影，由下面的公式 确定X = (Fa+Fb-Fc-Fd) · L/G y = (fb+fd-fa-fc) · M/G式中，L为四个足底压力传感装置的中心点在X轴上到传感装置的距离，M为四个足底 压力传感装置的中心点在Y轴上到传感装置的距离，G为减重后的患者人体的重量，Fa、Fb, Fc, 分别为四个足底压力传感装置的读数；所述的正常重心投影零位即四个足底压力传 感装置的中心点。
4.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的额状面 摆动频率反映了在一定时间内，重心投影在额状面即水平方向正负值的变化频率，在算法 中仅表示重心投影位置沿X轴方向变化的快慢，该参数值越大，即变化的频率越高，反映患者抖动越严重，重心控制越不稳，如帕金森病患者；额状面摆动频率的定义为患者重心投影从左侧区域移动到右侧区域以及从右侧区域 移动到左侧区域的次数与时间之比，即
5.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的重心移 动轨迹总长度反映了患者在减重状态下，主动运动时重心投影移动轨迹的总长度，其值越 大表明重心投影偏移距离总和越长，患者平衡能力越差；重心轨迹分为中心型、前后型、左 右型、多中心型和弥散型，正常为多中心型，利用重心轨迹总长度参数可以协助判断重心轨 迹类型，从而进一步诊断病情；重心轨迹总长度的计算公式为
6.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的平均重 心反映了在下蹲站起运动过程中，双下肢用力的平衡情况，绝对值越小，表示平衡程度越 好，正值越大，表明右下肢较左下肢更有力；负值越大，表明左下肢较右下肢更有力；平均 重心投影值越大，身体对称性越差，如卒中偏瘫患者；平均重心的定义为患者重心投影偏移 距离之和与采集次数之比，计算公式为
7.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试周 期内左右下肢平均做功量反映了患者双下肢姿势肌主要是伸膝肌群的做功量，为了区分 左、右患侧伸膝肌群的做功大小，其做功量分别计算，计算方法为W左=F左 S= (FA+FB)SW右=F右 S= (FC+FD)S式中，WpWje*测试周期内左右下肢站起时平均做功量的大小，FpFie为左、右脚的受 力大小，Fa, Fb, Fc, Fd分别为四个足底压力传感装置的读数，S为背部滑动板在左、右脚的受 力作用方向上的位移，即背部滑动板的滑动距离，其数据由装在背部滑动板下方的位移传 感装置测量得到；测试周期内左右下肢平均做功量之差，反映了双下肢承重能力的差异，偏瘫患者和单 侧下肢骨关节炎等患者的双下肢承重能力的差异超过一定正常范围值。
8.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试周 期内左右下肢平均做功功率反映患者双下肢伸膝肌群的做功快慢，为了区分左、右患侧伸 膝肌群的做功快慢，其功率分别计算，其计算方法分别为
9.如权利要求1所述的背部支撑减重静态平衡评定训练方法，其特征在于所述的重 心落在离正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%或士20% 士30% 区域内的时间比由以下公式算出
10.如权利要求1所述的背部支撑减重下蹲站起评定训练方法，其特征在于所述的良 好重心百分比为重心落在离正常重心投影零位士5%区域内的时间占全部训练时间的百分 比。
全文摘要
一种下蹲站起平衡功能评定训练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进行。系统包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏。其中训练床包括床座、床架和床板，床板包含背部滑动板，背部滑动板能跟随患者做下蹲站起运动，实现背部支撑减重。背部滑动板下方装有位移传感装置，训练床的一端设有左右脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装置，实现下蹲站起过程数据采集，在床架与床座之间设有自动床板角度调节机构，调节支撑减重程度。患者用显示装置实时反馈评估和训练过程及结果。主控计算机实现各参数的评估。该方法首次实现减重方式下的下蹲站起的评估和训练，可帮助患者进行早期下蹲站起平衡功能的训练。
文档编号A61B5/22GK102039024SQ20091019735
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘宝林, 刘颖, 周岳平, 安美君, 徐秀林, 王红梅, 胡秀枋, 邹任玲 申请人:上海理工大学
技术领域：
本发明涉及一种平衡功能障碍患者的康复训练方法，尤其涉及在背部支撑减重 (集成不减重)状态下的下蹲站起平衡功能评定训练方法。
背景技术：
据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率各为219/10万、 100/10万、55. 4/10万和6/10万。而且由于老龄化、自然灾害频发和意外事故增加的缘故， 发病率在逐年增加。这些疾病和损伤会造成下蹲-站起功能障碍。下蹲和站起是为保持功 能独立性而每日多次进行的功能性活动，在评价残疾的各种ADL量表(如Barthel量表) 中，转移、如厕均与此直接有关，而且通常占评分较大比例。有资料表明，卒中患者的跌倒较 多发生在下蹲-站起过程中。因此，有效地改善下蹲-站起功能是康复的重要举措。临床上一般通过肉眼观察或使用简单的计时工具评价患者的下蹲-站起功能，更 复杂的运动学和动力学评定需通过高速摄像机及动作分析系统进行。下蹲-站起功能训 练上，一般为治疗师针对造成下蹲-站起功能障碍的具体问题，如肌力、平衡、痉挛等，进行 对应的具体练习及整合练习。目前尚缺乏针对下蹲-站起功能进行整体化训练的智能化设 备。针对缺乏独立下蹲-站起能力的患者，如何进行早期训练是临床上迫切需要进行解决 的问题。目前的下蹲站起康复训练，没有结合减重方式，没有减重的下蹲站起康复训练只 适合静态平衡较好、具有独立站立功能患者。对于缺乏独立站立能力的严重患者来说，无法 采用该方式进行训练，因此，提出一种减重方式下的下蹲-站起训练是临床上迫切需要进 行解决的问题。此外，以往的功能训练产品往往缺乏游戏化训练软件和视觉反馈系统，患者和仪 器就缺乏互动，而患者也不能判断通过一段时间的康复训练效果如何。长期训练的枯燥乏 味，使患者逐渐缺乏训练信心，影响患者的康复进程，导致康复效果不理想。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种下蹲站起平衡功能评定训练方法。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种下蹲站起平衡功能评定训 练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进行，该下蹲站起平衡功能评定训练系 统硬件包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；训练床包括床座、床 架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，床板分为背部滑动板和床下肢挡板，该 训练床的特点在于背部滑动板安装在床架上，并与床架滑动相连可以沿床架前后滑动，同 时跟随床架倾斜转动，实现各种角度背部支撑减重运动。在背部滑动板下方装有位移传感 装置；在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装 置，实现下蹲站起过程位移及压力实时数据采集。在床架与床座之间设有床板角度调节机构，该床板角度调节机构包含两台直线步进电机和两付顶杆，在床架上安装有床板角度显 示器随床架一起移动。所述的主控计算机内设有下蹲站起功能评定训练系统软件，该软件包含测试评估 模块和功能训练模块；所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法包括以下步骤a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏 板处于同一水平面上；b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，通过调节训练床的倾斜角度以实现该减重重量；C、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的测试评估模块，让患者进行10秒 钟的下蹲站起初始测试，以适应这种测试方式；d、让患者做下蹲站起运动进行测试，以得到各项动力学参数的测试评估结果，所 述动力学参数包括额状面摆动频率、平均重心、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、重心移 动轨迹总长度、重心移动轨迹总面积、额状面侧方摆速、测试周期内左右下肢平均做功量和 测试周期内左右下肢平均做功功率；e、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的功能训练模块，根据测试评估结 果，选择合适的训练周期和减重角度，让患者做下蹲站起运动进行训练，训练成绩以重心落 在离正常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%区域内的时间比和良好重心百分 比表示。f、患者下蹲站起运动过程中的重心投影变化是下蹲站起动力学参数评估的基础， 在下面所述的i^一个参数的计算中都要用到。一般人体重心(center of gratitude,COG) 在第二骶骨前。上述的重心投影指的是人体重心在脚踏板范围内的投影，又由于人体处于 站立平衡下蹲站起过程中侧向力很小，因此人体重心投影位置可由下式确定
权利要求
1.一种下蹲站起平衡功能评定训练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进 行，该下蹲站起平衡功能评定训练系统硬件包括训练床、控制箱、主控计算机、主显示屏和 患者用显示装置；训练床包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连， 床板分为背部滑动板和床下肢挡板，床下肢挡板固定在床架上，背部滑动板与床架滑动相 连可以沿床架前后滑动，在背部滑动板下方装有位移传感装置；在床架的前端连接有左、右 脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装置，在床架与床座之间设有床板 角度调节机构；其特征在于，所述的主控计算机内设有下蹲站起功能评定训练系统软件，该软件包含 测试评估模块和功能训练模块；所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法包括以下步骤a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏板处 于同一水平面上；b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，并通过调节训练床的倾斜角度以实现该减重重量；c、让计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的测试评估模块，让患者进行10秒钟的 下蹲站起初始预测试，以适应这种测试方式；d、让患者做下蹲站起运动进行测试，以得到各项动力学参数的测试评估结果，所述动 力学参数包括额状面摆动频率、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅、额状面侧方摆速、平均 重心、重心移动轨迹总长度、重心移动轨迹总面积、测试周期内左右下肢平均做功量和测试 周期内左右下肢平均做功功率；e、计算机进入下蹲站起功能评定训练系统的功能训练模块，根据测试评估结果，选择 合适的训练周期和减重角度，让患者做下蹲站起运动进行训练，训练成绩以重心落在离正 常重心投影零位士5%、士 10%、士20%和士30%区域内的时间比和良好重心百分比表示。
2.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试评 估模块包括床身倾斜模块、测试开始模块、测试准备模块、测试结束模块、测试结果模块和 录入报告模块；所述的功能训练模块包括床身倾斜模块、训练开始模块、训练停止模块、查 看结果模块和录入报告模块。
3.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的各项动 力学参数的测试评估以患者在背部支撑减重下蹲站起平衡测试过程中的重心投影的变化 为基础进行评估，所述的重心投影指的是人体重心在脚踏板范围内的投影，由下面的公式 确定X = (Fa+Fb-Fc-Fd) · L/G y = (fb+fd-fa-fc) · M/G式中，L为四个足底压力传感装置的中心点在X轴上到传感装置的距离，M为四个足底 压力传感装置的中心点在Y轴上到传感装置的距离，G为减重后的患者人体的重量，Fa、Fb, Fc, 分别为四个足底压力传感装置的读数；所述的正常重心投影零位即四个足底压力传 感装置的中心点。
4.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的额状面 摆动频率反映了在一定时间内，重心投影在额状面即水平方向正负值的变化频率，在算法 中仅表示重心投影位置沿X轴方向变化的快慢，该参数值越大，即变化的频率越高，反映患者抖动越严重，重心控制越不稳，如帕金森病患者；额状面摆动频率的定义为患者重心投影从左侧区域移动到右侧区域以及从右侧区域 移动到左侧区域的次数与时间之比，即
5.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的重心移 动轨迹总长度反映了患者在减重状态下，主动运动时重心投影移动轨迹的总长度，其值越 大表明重心投影偏移距离总和越长，患者平衡能力越差；重心轨迹分为中心型、前后型、左 右型、多中心型和弥散型，正常为多中心型，利用重心轨迹总长度参数可以协助判断重心轨 迹类型，从而进一步诊断病情；重心轨迹总长度的计算公式为
6.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的平均重 心反映了在下蹲站起运动过程中，双下肢用力的平衡情况，绝对值越小，表示平衡程度越 好，正值越大，表明右下肢较左下肢更有力；负值越大，表明左下肢较右下肢更有力；平均 重心投影值越大，身体对称性越差，如卒中偏瘫患者；平均重心的定义为患者重心投影偏移 距离之和与采集次数之比，计算公式为
7.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试周 期内左右下肢平均做功量反映了患者双下肢姿势肌主要是伸膝肌群的做功量，为了区分 左、右患侧伸膝肌群的做功大小，其做功量分别计算，计算方法为W左=F左 S= (FA+FB)SW右=F右 S= (FC+FD)S式中，WpWje*测试周期内左右下肢站起时平均做功量的大小，FpFie为左、右脚的受 力大小，Fa, Fb, Fc, Fd分别为四个足底压力传感装置的读数，S为背部滑动板在左、右脚的受 力作用方向上的位移，即背部滑动板的滑动距离，其数据由装在背部滑动板下方的位移传 感装置测量得到；测试周期内左右下肢平均做功量之差，反映了双下肢承重能力的差异，偏瘫患者和单 侧下肢骨关节炎等患者的双下肢承重能力的差异超过一定正常范围值。
8.如权利要求1所述的下蹲站起平衡功能评定训练方法，其特征在于所述的测试周 期内左右下肢平均做功功率反映患者双下肢伸膝肌群的做功快慢，为了区分左、右患侧伸 膝肌群的做功快慢，其功率分别计算，其计算方法分别为
9.如权利要求1所述的背部支撑减重静态平衡评定训练方法，其特征在于所述的重 心落在离正常重心投影零位士5%、士5% 士 10%、士 10% 士20%或士20% 士30% 区域内的时间比由以下公式算出
10.如权利要求1所述的背部支撑减重下蹲站起评定训练方法，其特征在于所述的良 好重心百分比为重心落在离正常重心投影零位士5%区域内的时间占全部训练时间的百分 比。
全文摘要
一种下蹲站起平衡功能评定训练方法，通过一套下蹲站起平衡功能评定训练系统进行。系统包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏。其中训练床包括床座、床架和床板，床板包含背部滑动板，背部滑动板能跟随患者做下蹲站起运动，实现背部支撑减重。背部滑动板下方装有位移传感装置，训练床的一端设有左右脚踏板组件，左右脚踏板组件上分别设有足底压力传感装置，实现下蹲站起过程数据采集，在床架与床座之间设有自动床板角度调节机构，调节支撑减重程度。患者用显示装置实时反馈评估和训练过程及结果。主控计算机实现各参数的评估。该方法首次实现减重方式下的下蹲站起的评估和训练，可帮助患者进行早期下蹲站起平衡功能的训练。
文档编号A61B5/22GK102039024SQ20091019735
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘宝林, 刘颖, 周岳平, 安美君, 徐秀林, 王红梅, 胡秀枋, 邹任玲 申请人:上海理工大学
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