CN108211242A - 一种交互式下肢康复训练系统及训练方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种交互式下肢康复训练系统及训练方法，属于下肢康复训练器材领域，包括人机交互模块、压力检测设备和数据处理模块，所述人机交互显示模块包括显示屏、指导单元和训练单元；所述指导单元包括下肢康复训练游戏，所述训练单元显示患者做康复训练的结果，所述指导单元和所述训练单元显示在显示屏中；所述压力检测设备用于采集患者做下肢康复训练的数据；所述数据处理模块与所述压力检测设备和所述人机交互模块相连接，所述数据处理模块将数据处理后传输到训练单元，并将训练单元与指导单元进行匹配，将结果显示在显示屏中。本发明将枯燥的下肢康复训练变成积极的交互式游戏，让患者在愉悦地心情下进行康复训练。

Description

一种交互式下肢康复训练系统及训练方法
技术领域
本发明涉及下肢康复训练器材领域，尤其涉及一种交互式下肢康复训练系统及训练方法。
背景技术
下肢受损的患者（如偏瘫、截瘫和其他重症患者）长期卧床会导致废用综合症，会出现关节挛缩、肺部感染、褥疮、便秘、肌肉萎缩、肺功能下降等一系列候群症。
大多数废用综合症的表现可以通过积极的康复训练得到预防，例如下肢康复训练中的站立训练。
站立训练时下肢肌肉中运动量最大的前十种肌肉依次是大腿后群肌的半膜肌、髋肌前群中的髂腰肌、大腿内侧群的长收肌、小腿前群的胫骨前肌、小腿中的腓肠肌、大腿后群肌里的股二头肌、髋肌后群肌中的臀小肌及臀中肌、大腿后群肌中的半腱肌、小腿前群中的趾长伸肌和髋肌前群中的阔筋膜张肌。
由此可见，站立训练均能对下肢受损患者的康复训练起到很大的帮助，且偏瘫、截瘫或其他重症卧床患者经常做站立训练可以有效地防止肌肉萎缩和身体器官的衰竭。
但是，目前市场上的康复训练器材还不成熟，并且带有强制性康复训练的意味，缺乏有力地引导，患者进行康复训练会感觉枯燥乏味，是很痛苦的一个过程。
发明内容
本发明提供一种交互式下肢康复训练系统及训练方法，能够将枯燥的下肢康复训练变成积极有趣的游戏，引导患者进行康复训练，包括人机交互模块、压力检测设备和数据处理模块，所述人机交互显示模块包括显示屏、指导单元和训练单元；所述指导单元包括下肢康复训练项目，所述训练单元显示患者做康复训练的结果，所述指导单元和所述训练单元显示在显示屏中；所述压力检测设备置于水平面上，用于采集患者做下肢康复训练的数据；所述数据处理模块与所述压力检测设备和所述人机交互模块相连接，所述数据处理模块将压力检测设备采集到的数据处理后传输到训练单元，并将训练单元与指导单元进行匹配，将患者做康复训练的结果显示在显示屏中。
优选地，所述数据处理模块包括初始化单元、数据调用单元、数据接收单元、数据计算单元、结果输出单元；其中，所述初始化校单元校核患者的站姿是否标准，所述数据调用单元根据患者的选择调用相应的下肢康复训练项目，所述数据接收单元接收所述压力检测设备传来的数据，所述数据计算单元采用压力差值计算法计算患者做康复训练项目的结果并将结果传输给所述结果输出单元，所述结果输出单元将所述指导单元的数据和患者训练的数据进行匹配。
优选地，所述数据处理模块还包括关卡单元，所述结果输出单元与所述指导单元匹配成功后，所述关卡单元提升康复项目的困难程度。
优选地，所述压力检测设备将使用者的双脚划分为四个象限，其中第一象限检测患者右脚前半部的压力，第二象限检测患者右脚后半部的压力，第三象限检测患者左脚前半部的压力，第四象限检测患者左脚后半部的压力。
优选地，所述下肢康复训练项目是引导患者主动进行康复训练的游戏，所述康复训练游戏是接苹果游戏、简易舞蹈游戏、打老鼠游戏、灭灯游戏、画图游戏和捕鱼游戏中的一种或两种及两种以上的组合。
优选地，所述一种交互式下肢康复训练系统还包括超时提醒模块，所述超时提醒模块给患者安排合理地康复训练时间。
优选地，所述一种交互式下肢康复训练系统还包括VR处理模块，所述VR处理模块将下肢康复训练项目进行虚拟现实处理。
优选地，所述交互式下肢康复训练系统可以与辅助站立设备或下肢康复器材合并使用。
优选地，所述交互式下肢康复训练系统设置于站立康复轮椅车上，所述压力检测设备设置于脚踏板上，所述数据处理模块与控制装置相连接，所述人机交互显示屏设置于墙面或控制装置上或VR眼镜上。
一种利用交互式下肢康复训练系统进行下肢康复训练的方法，包括以下步骤：（1）患者利用辅助器材站在压力设备检测区域，训练系统对患者进行站姿核验；（2）患者根据自己的兴趣选择下肢康复训练项目；（3）患者根据显示屏中的指导单元开始做康复训练游戏；（4）训练系统显示患者做康复训练的结果；（5）患者根据系统的指导完成每天的康复训练计划。
综上所述，本发明一种交互式下肢康复训练系统及训练方法将枯燥的下肢康复训练转化为积极有趣的游戏，让患者在愉悦地心情中进行下肢康复训练，并且利用关卡单元积极引导患者进行康复训练，及时反馈患者下肢恢复情况，给患者积极向上的心理暗示和恢复健康的希望，有助于防止患者的病情继续恶化甚至是患者的病情恢复。
当然本发明也适用于正常人作为娱乐的游戏，其用法和工作原理都是相同的。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
图1为本发明一种交互式下肢康复训练系统的结构框图；
图2为本发明数据处理模块的结构框图；
图3是本发明进行下肢康复训练的流程图；
图4是本发明一种交互式下肢康复训练系统优选地运用在站立康复轮椅车上的示意图。
具体实施例
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
一种交互式下肢康复训练系统，用于指导下肢受损的患者进行下肢康复训练，用做游戏的方式让枯燥的训练变的积极有趣，包括人机交互模块、压力检测设备和数据处理模块。
人机交互模块，用于指导患者做下肢康复训练，并将患者做地康复训练实时地呈现在患者眼前，包括显示屏、指导单元和训练单元。
指导单元，包括下肢康复训练项目，指导单元将这些训练项目转换成一些有趣的小游戏，引导患者在做游戏的同时完成下肢康复训练，这些小游戏可以设置成难易程度不同的级别。
具体的，指导单元中的康复训练项目的游戏可以是多样性的、有趣的。
比如康复训练游戏是接苹果游戏、简易舞蹈游戏、打老鼠游戏、灭灯游戏、画图游戏、捕鱼游戏中的一种或两种及两种以上的组合。
训练单元，用于输出患者自己做康复训练的项目的结果。
优选地，本发明将训练单元的数据与指导单元的数据进行匹配，若匹配则显示通过，若连续三次通过指导单元的项目，则康复训练项目升级进入下一级关卡。
患者第一次做康复训练运动时可根据自己的需要选择一个相对简单的游戏等级，随着下肢的康复慢慢升级至困难的关卡。
患者每升级一个关卡，表示患者的康复训练起到了恢复的效果。
显示屏，用来显示指导单元中的康复训练项目和训练单元中患者做康复训练的结果，使枯燥而且痛苦地康复训练在简单有趣的游戏中快乐地完成，给患者带乐观积极地心理暗示。
压力检测设备，设置于水平面上，用于采集患者做下肢康复训练的数据。
优选地，压力检测设备使用压力传感器。
在另一个实施例，压力检测设备将使用者的双脚划分为四个象限，其中第一象限检测患者右脚前半部的压力，第二象限检测患者右脚后半部的压力，第三象限检测患者左脚前半部的压力，第四象限检测患者左脚后半部的压力。
这四个受力象限将使用者的站立训练详细地划分成了前、后、左、右、左前方、左后方、右前方、右后方8个方向。
数据处理模块，与压力检测设备和人机交互模块相连接，将压力检测设备采集到的数据处理后传输到训练单元，并将训练单元与指导单元的数据进行匹配，将患者做康复训练的结果显示在显示屏中。
数据处理模块包括初始化单元、数据调用单元、数据接收单元、数据计算单元、结果输出单元。
优选地，数据处理模块还包括关卡单元。
初始化单元，用于校核患者的站姿是否标准，只有当患者处于标准站立的姿势时才能进行康复训练。
数据调用单元，根据患者的选择调用相应的下肢康复训练项目，调用不同的数据算法。
数据接收单元，用于接收压力检测设备传来的数据。
数据计算单元，利用压力差值计算法生产患者做康复训练项目的结果，并将结果传输给结果输出单元。
压力差值计算法是指患者身体偏向右方时，其压力检测设备采集到右脚的压力大于左脚的压力，身体偏向右前方时，右前方的压力检测设备采集到的压力大于其他区域采集到的压力。
结果输出单元，将指导单元的数据和患者训练的数据进行匹配，结果输出单元与指导单元匹配成功后，则显示屏中显示患者通过游戏，反之则失败。
关卡单元，设置了康复训练项目的难易程度，结果输出单元与指导单元匹配成功后，表示患者康复训练已经取得一定的效果，关卡单元可提升康复项目的困难程度，给患者带来更有力地训练。
在另一个实施例中，交互式下肢康复训练系统还包括超时提醒模块，用于提醒患者合理安排康复训练时间。
当患者完做一次康复训练超过医生要求的时间范围时，超时报警模块提醒患者进行休息，并自动停止交互式下肢康复训练系统的运行。
在另一个实施例中，可将交互式下肢康复训练系统与VR技术相结合，患者带上VR眼镜，可以虚拟现实，让患者体验更真实的康复训练项目，增加患者做康复训练的积极性。
在本发明的实施例中，接苹果游戏的规则：显示屏中有左、中、右三排随机落下的苹果，每次只落一个苹果，下方具有一个水果篮，患者站在压力检测设备上，身体通过轻微的左倾、右倾和竖直站立来接住对应落下的苹果。
本发明系统工作的原理为：患者身体右倾时，身体重心往右，右脚的压力大于左脚的压力，数据计算单元控制水果篮子往右移动。同理，患者身体左倾时，患者左脚的压力大于右脚的压力，数据计算单元控制水果篮子往左移动。
接苹果游戏可以通过设置苹果落下的速度来增加游戏困难程度。
简易舞蹈游戏的规则：显示屏中播放歌曲，有音乐键从屏幕左、中、右三排随机落下，患者根据音乐键的规则晃动身体，通过游戏，其原理和接苹果游戏一样。
在优选的实施例中，压力检测设备将使用者的双脚施力区域划分成四个象限，指导单元中可以是打老鼠游戏、灭灯游戏、捕鱼游戏或者画图游戏。
以灭灯游戏为例，指导单元在显示屏中设置一个用九盏灯排列成一个九宫格，其中每一盏灯都对应患者身体重心偏向的方位。
例如，九宫格正中心地灯对应患者竖直站立，第一排的第一盏灯对应患者将身体重心倾向左前方，第二盏灯表示患者身体重心倾向正前方，第三盏灯表示患者身体重心倾向右前方，而第一列的第二盏灯表示患者身体重心倾向左方。
因此患者可以观察显示屏中那一盏灯亮，可以将身体倾向其所在的方位将其熄灭。
打老鼠游戏和捕鱼游戏与灭灯游戏的原理及规则类似。
画图游戏：指导单元在显示屏中显示一些简单的图形，如矩形，圆形等，患者根据图形晃动身体，计算单元根据患者双脚下的压力计绘制出图形，显示在训练单元中，结果输出单元将显示屏中的图形和患者自己绘制的图形相匹配。图形程度越接近，则显示通过。
一种利用交互式下肢康复训练系统进行下肢康复训练的方法，包括以下步骤：
（1）患者利用辅助器材站在压力设备检测区域，训练系统对患者进行站姿核验；
（2）患者根据自己的兴趣选择下肢康复训练项目；
（3）患者根据显示屏中的指导单元开始做康复训练游戏；
（4）训练系统显示患者做康复训练的结果；
（5）患者根据系统的指导完成每天的康复训练计划。
患者还可以根据自身的需要，提升游戏关卡的难易程度，重复以上步骤做不同程度的康复训练。
本发明一种交互式下肢康复训练系统可以与辅助站立设备或下肢康复器材合并使用。
在一个实施例中，本发明可以与站立康复轮椅车结合使用，将压力检测设备设置于脚踏板10上，将数据处理模块设置于控制装置上，可将显示屏设置于墙面上，也可将显示屏设置于控制装置上，或者设置于VR眼镜上。
如图所示，使用者通过站立康复轮椅车100的臀部捆绑垫块41和辅助站立机构2、保护机构15以及扶手机构3站立在脚踏板10上，抓住扶手机构3并借助辅助站立机构2站立在站立康复轮椅车上，戴上VR眼镜做站立训练游戏。
综上所述，本发明一种交互式下肢康复训练系统及训练方法能够将枯燥的下肢康复训练转化为积极有趣地娱乐游戏，让下肢受损的患者摆脱枯燥痛苦的锻炼情绪，积极愉悦地进行康复训练，并且本发明通过游戏升级的方式反馈给患者目前康复训练的情况，给患者带来极大的康复信心和康复希望，有助于防止患者的病情继续恶化甚至是患者的病情恢复。
当然，本发明也可以作为正常人进行交互式游戏的娱乐活动，其原理和运用方法是一样的，只是正常人不需要辅助站立设备帮忙站立。
虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种交互式下肢康复训练系统，包括：
人机交互模块，所述人机交互显示模块包括显示屏、指导单元和训练单元；所述指导单元包括下肢康复训练项目，所述训练单元显示患者做康复训练的结果，所述指导单元和所述训练单元显示在显示屏中；
压力检测设备，所述压力检测设备置于水平面上，用于采集患者做下肢康复训练的数据；
数据处理模块，所述数据处理模块与所述压力检测设备和所述人机交互模块相连接，所述数据处理模块将压力检测设备采集到的数据处理后传输到训练单元，并将训练单元与指导单元进行匹配，将患者做康复训练的结果显示在显示屏中。
2.根据权利要求1所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述数据处理模块包括初始化单元、数据调用单元、数据接收单元、数据计算单元、结果输出单元；其中，所述初始化校单元校核患者的站姿是否标准，所述数据调用单元根据患者的选择调用相应的下肢康复训练项目，所述数据接收单元接收所述压力检测设备传来的数据，所述数据计算单元采用压力差值计算法计算患者做康复训练项目的结果并将结果传输给所述结果输出单元，所述结果输出单元将所述指导单元的数据和患者训练的数据进行匹配。
3.根据权利要求2所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括关卡单元，所述结果输出单元与所述指导单元匹配成功后，所述关卡单元提升康复项目的困难程度。
4.根据权利要求1所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述压力检测设备将使用者的双脚划分为四个象限，其中第一象限检测患者右脚前半部的压力，第二象限检测患者右脚后半部的压力，第三象限检测患者左脚前半部的压力，第四象限检测患者左脚后半部的压力。
5.根据权利要求1所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述下肢康复训练项目是引导患者主动进行康复训练的游戏，所述康复训练游戏是接苹果游戏、简易舞蹈游戏、打老鼠游戏、灭灯游戏、画图游戏和捕鱼游戏中的一种或两种及两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述一种交互式下肢康复训练系统还包括超时提醒模块，所述超时提醒模块给患者安排合理地康复训练时间。
7.根据权利要求1所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述一种交互式下肢康复训练系统还包括VR处理模块，所述VR处理模块将下肢康复训练项目进行虚拟现实处理。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于，所述交互式下肢康复训练系统可以与辅助站立设备或下肢康复器材合并使用。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种交互式下肢康复训练系统，其特征在于：所述交互式下肢康复训练系统设置于站立康复轮椅车上，所述压力检测设备设置于脚踏板上，所述数据处理模块与控制装置相连接，所述人机交互显示屏设置于墙面或控制装置上或VR眼镜上。
10.一种利用交互式下肢康复训练系统进行下肢康复训练的方法，包括以下步骤：（1）患者利用辅助器材站在压力设备检测区域，训练系统对患者进行站姿核验；（2）患者根据自己的兴趣选择下肢康复训练项目；（3）患者根据显示屏中的指导单元开始做康复训练游戏；（4）训练系统显示患者做康复训练的结果；（5）患者根据系统的指导完成每天的康复训练计划。
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