CN102039049A - 背部支撑减重趣味训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背部支撑减重趣味训练方法，该方法通过背部支撑减重静态平衡评定训练系统进行。该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；训练床的倾斜角度可以调节，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。该方法通过双脚用力控制代替常规游戏手动控制装置，进行下肢平衡康复训练，目的是将趣味游戏应用于下肢平衡康复训练领域。本发明的软件系统设有散步游戏软件和接水果游戏软件。患者可在任意减重程度下，主动控制人体的重心位置和方向，利用视觉、听觉反馈系统做游戏，提高康复训练的兴趣和积极性，有利于加快患者的康复。

Description

背部支撑减重趣味训练方法

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，尤其涉及一种背部支撑减重趣味训练方法。

背景技术

长期的反复平衡训练，可以不断的刺激人体的大脑皮层，提高大脑皮层的兴奋性，从而有助于大脑供血量的充沛，解决大脑由于供血不足而引起的大脑缺氧。这样有助于大脑中枢神经的修复，从而激发起患者的残余功能的回复。但是长期的反复平衡训练非常枯燥，给患者带来抵触情绪。

一般的功能训练产品往往缺乏趣味化训练视觉、听觉反馈效果，患者和仪器不能进行互动，也不能判断通过一段时间的康复训练，自己恢复的情况如何，无法激发患者训练的兴趣，使患者对训练缺乏信心，影响患者的康复进程，导致康复效果不理想。

目前的减重康复训练产品的缺点是，所采用的减重方式主要是使用悬吊设备进行减重训练。悬吊设备使用吊带向上牵引患者体重，需束缚患者躯干部，操作较繁琐，易带来患者不适，而且采用这种方式控制人体的重心位置和移动方向进行平衡训练，尤其困难。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种背部支撑减重趣味训练方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种背部支撑减重趣味训练方法，通过一套背部支撑减重静态平衡评定训练系统进行，该系统包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；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，在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，在左右脚踏板组件上分别设有左右足底压力传感装置，在床架与床座之间设有床板角度调节机构；控制箱内设有传感装置接口电路和电机驱动模块；传感装置接口电路与左右足底压力传感装置电信号相连，电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连。

所述的主控计算机内设有数据采集模块、运动控制模块和功能训练模块；数据采集模块与控制箱内的传感装置接口电路电信号相连，通过左右足底压力传感装置实时采集下肢用力数据，患者根据游戏软件中显示的重心位置和移动方向的变化，主动调节双下肢的用力，参与趣味游戏训练。运动控制模块与控制箱内的电机驱动模块电信号相连，通过同步控制步进电机使其正、反转来实现床板0～90度任意倾斜，使患者实现平躺、斜躺甚至站立训练。功能训练模块包含散步游戏软件和接水果游戏软件。

本发明采用主控计算机实现中心控制，由两个显示屏进行显示，其中主显示屏放置在操作台上，供医护人员使用，患者用显示屏位于患者训练时的前方，便于患者观察趣味训练图像和训练过程。

背部支撑减重趣味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、让计算机进入功能训练模块的散步游戏软件，并设定游戏难度、训练方式和游戏时间，让患者根据患者用显示装置上显示的人体重心的位置，实时调节双下肢的用力，尽量使人体重心在变化着的道路中间移动，虚拟真实环境中的散步进行趣味游戏训练；

d、让计算机进入功能训练模块的接水果游戏软件，并设定游戏难度和游戏时间，让患者根据患者用显示装置上显示的人体重心即接水果筐的位置，实时调节双下肢用力中心的位置和移动方向，努力使水果落在水果筐内，进行趣味游戏训练。

患者在游戏过程中的重心投影的获取方法是：一般人体重心(center of gratitude，COG)在第二骶骨前，人体重心在脚踏板上的投影即为重心投影，又由于人体处于站立平衡游戏过程中侧向力很小，因此人体重心投影位置可由下式确定：

$G=\frac{F1-F2}{F1+F2}\×\mathrm{Lcm}$

式中，F1为左脚压力的大小；F2为右脚压力的大小；L为左右脚踏板中心之间的距离，一般设为33cm；

散步游戏的训练形成：

a、在主控计算机中重心投影设定为一个图象显示活动点，活动点的初始位置定在图像画面的中心，根据实时采集的下肢用力数据，计算活动点坐标位置(左右方向)。

b、设定散步游戏难度，游戏难度分为：难、中和易三种，游戏的难易程度由画面道路的弯曲程度决定，共设三种弯曲程度，大弯、中弯和小弯，弯曲程度越大游戏难度越大；

c、设定训练方式，训练方式包括左侧训练、右侧训练和正常训练。左侧训练将道路设定在画面的左侧位置，用于加强患者左侧下肢功能的恢复，右侧训练将道路设定在画面的右侧位置，用于加强患者右侧下肢功能的恢复；道路在中间时为正常训练，正常训练针对双侧均需要训练的患者。

d、设定训练速度，对应于不同的训练难度，通过设定训练图像不同的下落速度实现。

e、对应程序中的训练位图，选定一种游戏难度、训练方式和游戏时间后，对应的位图就按一定的速度往下落，同时填充上部画面，形成一个不断循环的完整的运动画面。游戏开始后，患者调节双下肢用力，实时变化活动点的位置，尽可能保持活动点在道路中间移动，虚拟真实环境中的散步，游戏结束后，计算机自动统计游戏成绩即活动点在道路区域的百分比。

f、在游戏过程中，伴有舒缓有趣的音乐效果，增加听觉反馈。

接水果游戏的训练形成：

a、在主控计算机中重心投影设定为一个活动点，活动点在画面中以水果筐的形式显示，模拟患者在向前推动水果筐，水果筐设有向左、向右两种运动方向，水果筐初始位置在图像底部的中心。

b、接水果游戏的游戏难度由水果生成的速度和下落的速度两项参数决定，背景画面不变。同一种水果预先设定好三种不同的下落速度，分别为高速、中速和低速，速度越快难度越大。不同的水果设置了不同的高、中、低速度，共有九种下落速度供选择。

c、设定水果生成速度，生成速度越快，游戏难度越大。预先设定低、中和高三种生成速度，水果初始位置随机生成。

d、设定游戏难度，难度包括低级、中级和高级。设定游戏时间；选定一种游戏难度和游戏时间后，对应的水果在画面中按一定的生成速度出现，接着再按一定的速度下落，形成一个完整的运动画面。患者根据水果的方位和下落速度，调节双下肢用力中心的位置和移动方向，努力使水果落在水果筐内，进行游戏。游戏结束，计算机自动统计所接到的水果的个数、种类和训练总分。

e、在游戏过程中，伴有有趣的背景音乐，同时在接到水果时，又叠加有清脆的伴音效果，增加听觉反馈。

本发明将康复训练与趣味游戏相结合，在背部支撑减重辅助下，提供游戏、视觉、听觉反馈互动训练平台，使患者在康复训练的同时轻轻松松玩游戏，有利于分散患者注意力，减少患者的训练枯燥感，接受长期的训练，达到促进患者康复的目的。

附图说明

图1是本发明中所采用的背部支撑减重静态平衡评定训练系统的整体结构示意图；

图2是床身倾斜模块程序流程图；

图3a、图3b、图3c和图3d是散步游戏开始模块程序流程图；

图4是散步停止游戏模块程序流程图；

图5是散步游戏成绩模块程序流程图；

图6a、图6b、图6c、图6d是接水果游戏开始模块程序流程图；

图7是接水果停止游戏模块程序流程图；

图8是散步/接水果游戏录入成绩模块程序流程图；

图9是散步/接水果游戏测试查看模块程序流程图；

图10是病人信息界面；

图11是功能训练-趣味游戏项目选择界面；

图12是散步游戏训练界面；

图13是散步游戏测试查看结果界面；

图14功能训练-趣味游戏项目选择界面；

图15是接水果游戏训练界面；

图16是接水果游戏测试查看结果界面。

具体实施方式

参见图1，本发明背部支撑减重趣味训练方法所采用的背部支撑减重静态平衡评定训练系统，包括训练床1、控制箱2、主控计算机3、患者用显示装置4和主显示屏5。控制箱2安装在训练床的床座11上，主控计算机3设置在操作台(操作台未图示出来)上，患者用显示装置4活动设置在训练床的旁边并与主控计算机电信号相连，主显示屏5设置在操作台上并与主控计算机电信号相连。

训练床1包括床座11、床架12和床板13，床架12安装在床座11上并与床座11通过转轴6可转动相连，并通过两顶杆9(分别设置在两侧)支撑在床座11上方。床板13固定在床架12上，在床架12的前端连接有左、右脚踏板组件14，在床架12与床座11之间设有床板角度调节机构15，该床板角度调节机构包含一台直线步进电机。在训练床的床座11上安装有多个万向调节脚轮111，并相应设有多个用于调节脚轮上下伸缩的调节机构112。在床架12上还安装有床板角度显示器8，床板角度显示器8随床架12一起移动用于显示床架12及床板13倾斜的角度。

左、右脚踏板组件14结构对称相同，各包括脚踏板支架141、脚前端缓冲器142、脚后跟导向轴143和脚踏板144。脚踏板支架141与床架12固定相连；脚前端缓冲器142和脚后跟导向轴143分别连接在脚踏板144与脚踏板支架141之间。在脚踏板144周围设有足底压力传感装置(未图示出来)，该足底压力传感装置由贴有四根应变片的悬臂梁组成，贴有四根应变片的悬臂梁插装在由脚踏板、脚踏板支架、脚前端缓冲器和脚后跟导向轴组成的脚底受力部件内，并分别与控制箱2内的传感装置接口电路电信号相连。

控制箱2安装在训练床的床座11上，控制箱内设有传感装置接口电路、电机驱动模块和电源模块(未图示出来)，电源模块分别为传感装置接口电路和电机驱动模块提供电源；电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连。

主控计算机3设置在操作台(操作台未图示出来)上，主控计算机内设有数据采集模块、运动控制模块和功能训练模块；数据采集模块与控制箱内的传感装置接口电路电信号相连，通过左右足底压力传感装置实时采集下肢用力数据，以利患者根据在游戏软件中显示的重心位置和移动方向的变化，主动调节双下肢的用力，参与趣味游戏训练。运动控制模块与控制箱内的电机驱动模块电信号相连，通过同步控制步进电机使其正、反转来实现床板的转动，以此来达到床板0～90度任意倾斜，使患者实现平躺、斜躺甚至站立训练。功能训练模块包含散步游戏软件和接水果游戏软件。

本发明采用主控计算机实现中心控制，由两个显示屏进行显示。其中主显示屏放置在操作台上，供医护人员使用。

患者用显示装置4位于患者训练时的前方并与主控计算机3电信号相连，便于患者观察训练过程中重心位置和移动方向的变化，实时主动调节平衡。患者用显示装置能显示训练过程、游戏的参与过程以及训练的结果等内容，供患者掌握。该患者用显示装置4包括移动小车41、安装在移动小车上的支架42和安装在支架上的显示屏43，显示屏与支架活动连接，显示屏的高度和角度可以调节。

主显示屏5设置在操作台上并与主控计算机3电信号相连。

本发明的背部支撑减重趣味训练方法，通过做游戏达到康复训练的目的，可减少患者的训练枯燥感，大大提高患者对康复训练的兴趣和积极性，有利于加快患者的康复。具体使用方法是：

a、让患者倾斜躺在训练床上紧靠床板，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调节训练床的倾斜角度，来实现不同程度的减重，安装在床架上的床板角度显示器随床架一起移动实时显示倾斜角度，角度越小，减重程度越大。训练床的倾斜角度可在0-90度的范围内调节，减重角度即为训练床的倾斜角度。

c、进入病人信息界面，如图10所示，新建、修改或读取病人信息，如训练日期、病人编号、姓名、性别、年龄和体重，以及患者刚入院时的病征——左瘫还是右瘫信息；使用中须注意：必须选中需要训练的患者，否则功能训练模块将无法执行，同时，系统将会提示选中需要训练的患者。

d、从计算机中调出功能训练-趣味游戏选择界面，图11是减重角度为75度的散步游戏训练选择界面。该界面上自动显示编号和姓名，白色底版编辑框的内容自动生成不可更改。点击“开始训练”按钮，计算机自动将训练床调整到所设减重角度，同时进入散步游戏训练界面。

e、散步游戏训练界面如图12所示，界面左侧设有散步游戏画面，画面上设有弯道，画面中心为人体正常重心点，画面上带十字的圆圈实时显示患者的真实重心投影，界面右侧顺序设有“游戏难度”、“游戏时间”、“方式选择”和“游戏成绩”栏目和滑动条；右下角设有“游戏开始”、“停止游戏”、“游戏成绩”、“录入成绩”、“测试查看”和“返回”按钮。“游戏难度”分为易、中、难三个级别，“方式选择”包括左侧训练、右侧训练和正常训练，左侧训练方式用于左瘫患者，右侧训练方式用于右瘫患者，正常训练方式用于正常患者。

在游戏开始前，先根据患者的实际情况选择游戏难度，训练方式，输入游戏训练时间。图12是游戏难度为易，游戏时间为2分钟，患侧为左侧的散步游戏训练界面，点击“游戏开始”按钮，散步游戏训练界面上的画面开始往下移动，患者根据画面中道路的走向来控制双脚重心投影的位置和移动方向，在模拟环境中从下至上散步，滑动条实时显示游戏进度。

f、游戏结束后，或游戏过程中若由于某种原因暂停游戏，点击“游戏成绩”按钮，界面上将显示相应的游戏成绩分值。

g、在游戏结束时，可以点击“录入成绩”按钮，存储病人信息和训练结果数据；此时，如果进入报告模块，可以看到生成的报告，如果需要还可以以word格式打印报告。

h、在游戏结束时，点击“测试查看”按钮可以进入散步游戏测试结果界面，如图13所示，该界面专供医生查看和分析在散步游戏过程中左右脚对左右脚踏板的压力平均值和各项静态姿势图参数。左半部分设有显示散步游戏时间内左右下肢平均压力平均值的柱形图，每个柱形图的总高度对应90千克压力，并以每1千克进行了定标，可以比较准确地读出左右下肢压力。右上角选定参数自动显示已经选定的减重角度和游戏时间；右半部分中部显示各项静态姿势图参数，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和额状面侧方摆速；点击右下角“录入报告”按钮可以根据医生需要将散步游戏的测试结果保存，点击“返回”按钮离开散步游戏测试结果界面，回到散步游戏界面。

i、在散步游戏界面里点击“返回”按钮，退出本轮游戏，结束本轮趣味训练或进入下一轮趣味训练；

j、若需选择“接水果”游戏项目进行趣味训练，则在功能训练-趣味游戏项目选择界面上选择“接水果”游戏，图14所示是减重角度为75度的接水果游戏训练选择界面。点击“开始训练”按钮，计算机自动将训练床调整到所设的减重角度，同时进入接水果游戏训练界面。

k、接水果游戏训练界面如图15所示，界面左侧设有接水果游戏画面，画面底部设有实时显示患者重心投影位置的水果筐，苹果、柠檬和葡萄三种水果从画面顶部下落，界面右侧顺序设有“游戏难度”、“游戏时间”、“游戏说明”和“游戏成绩”栏目以及滑动条；右下角设有“游戏开始”、“停止游戏”、“录入成绩”、“测试查看”和“返回”按钮；游戏难度分为低级、中级和高级三个级别；在同一个难度级别里，苹果下落速度最慢，柠檬其次，葡萄最快，接住一个苹果10分，接住一个柠檬20分，接住一串葡萄30分。

在游戏开始前，先根据患者的实际情况选择游戏难度，输入游戏训练时间，图15是游戏难度为高级，游戏时间为2分钟的接水果游戏训练界面，点击“游戏开始”按钮开始游戏，患者根据水果的方位和下落速度来控制双脚重心投影的位置和移动方向，以使自己能接到更多下落的水果。

l、游戏结束后，点击“游戏成绩”按钮，界面上显示出游戏成绩，包括接到苹果数量、接到柠檬数量和接到葡萄数量，并显示出训练得分总计。

m、游戏结束后，点击“测试查看”按钮可以进入接水果游戏测试结果界面，如图16所示，该界面专供医生查看和分析在接水果游戏过程中左右脚对左右脚踏板的压力平均值和各项静态姿势图参数。左半部分设有显示接水果游戏时间内左右下肢平均压力平均值的柱形图，右上角选定参数自动显示已经选定的减重角度和游戏时间；右半部分中部显示各项静态姿势图参数；点击右下角“录入报告”按钮可以根据医生需要将接水果游戏的测试结果保存，点击“返回”按钮离开接水果游戏测试结果界面，回到接水果游戏界面。

n、在接水果游戏界面里点击“返回”按钮，退出本轮游戏，结束本轮趣味训练或进入下轮趣味训练。

上述二种游戏可根据患者特点，采取循序渐进的方式逐渐加大难度，实现患者逐渐康复训练的要求。

游戏训练软件的实现流程如下：

首先读取病人信息：病人编号、姓名、大腿长度、小腿长度和体重等；设置减重角度；再进行硬件检查(检查压力传感装置是否正常工作，如不能正常工作则退出系统)。数据采集及数据存储模块是基于数据采集装置设计的，采集装置提供库函数，根据库函数开发采集装置类，管理采集装置的所有动作。

1、散步游戏软件的实现流程：散步游戏训练之前，首先输入减重角度并点击“开始训练”按钮后，计算机自动执行床身倾斜模块程序流程，将训练床调整到所设倾斜角度，然后按开始游戏模块程序流程图、停止游戏模块程序流程图、游戏成绩模块程序流程图、录入成绩模块程序流程图、测试查看模块程序流程图的顺序执行散步游戏训练。

床身倾斜模块程序流程图如图2所示。

本系统采用一个运动控制装置，控制装置的其中一轴(Z轴)对应控制床身倾斜的电机，床身的升降是通过电机的正反转实现向上运动和向下运动。点击“进入测试”或“进入训练”按钮，就进入床身倾斜程序流程，打开运动控制装置，设置电机运动速度。医生根据病人的实际情况输入减重角度。判断当前床身角度与输入角度是否一致：如果医生输入的减重角度大于当前床身角度，计算床身需要上升的角度，把该角度转换为相应的脉冲数，控制装置发出脉冲，电机正转一定脉冲数对应的角度，床身上升一定角度；若等于当前床身角度，电机不转，床身不动；小于当前床身角度，计算床身需要下降的角度，控制装置发出脉冲，电机反转向下运动一定脉冲数对应的角度，床身下降一定角度。检查运动控制装置中轴的状态，若忙，表示电机还没旋转到位，继续检查；若闲，说明电机已经旋转完毕，停止电机的运动，关闭运动控制装置。

开始游戏模块程序流程图如图3a、图3b、图3c、图3d所示。

图3a为数据采集及数据存储程序流程图。点击“游戏开始”按钮，激活“停止游戏”和“返回”按钮，锁定“游戏开始”、“游戏成绩”、“录入成绩”和“测试查看”。获得画面矩形的长度和宽度；初始化活动点为画面中心，开始播放散步音乐。调用图3b所示流程图加载位图，判断位图加载标志是否为真，为真表示以前已经有加载的位图，必须先释放原来的位图，加载新位图，为假就说明不存在以前加载的位图，可以直接加载新位图，新位图根据界面上选择的散步方式和难易程度，加载相应的新散步图片，获得图片的高度和宽度，新位图加载后，使加载位图标志重新设为真。设置数据采样周期50ms，获得由医生在散步游戏界面上输入的游戏时间，判断游戏时间是否已经设定，若没有设定时间，则提示“请输入游戏时间！”，并退出游戏；若时间已设定，就初始化滚动条，根据游戏时间和采样周期计算采样总数据，申请一个以采样总数据为长度的数据缓冲区。判断缓冲区是否开设成功，不成功，提示设备出错信息，并退出游戏；成功，置文件保存标志为真，标志为真可以保存数据文件，标志为假不可以保存数据文件。实际采样数据计数变量附初值，得到当前时间，并生成以当前时间命名的数据文件，这样可以确保文件名不重复。判断患者文件目录是否存在，不存在则创建患者文件目录；存在就直接改变目录到患者文件目录，以保证转到患者文件目录下保存数据文件，生成患者数据文件完整名。传递患者数据文件名和文件保存标志给采集装置类库，打开数据采集装置，设置电压采样范围，配置2个采样通道，分别对应左、右下肢压力传感装置，设置采样数据保存地址，以写方式打开患者数据.dat文件。记录活动点总的移动位置数变量附初值，记录活动点在道路区域内的点数变量附初值。记录游戏开始时间点，设定50ms采样时钟。读取所有采样通道数据，分离采样通道数据，0通道为左下肢压力传感装置数据，1通道为右下肢压力传感装置数据，保存2个通道的数据到前面建立的数据缓冲区，实际采样数据个数加2。调用图3c流程图移动活动位置，判断左右下肢压力大小，左下肢压力大，活动点向左移动四个像素，右下肢压力大，活动点向右移动四个像素。当活动点超出画面的最左边时，仍使活动点在画面的最左边，右边也一样，使活动点不超出画面，再次记录当前时间点；判断游戏时间是否到，若游戏时间未到，实时更新滚动条，实时显示散步游戏界面。调用图3d程序流程实现画布的实时更新，散步游戏界面实时显示方法为创建一个兼容内存设备对象，将前面加载好了的位图选入兼容内存设备对象中，将内存设备中的位图在画面上显示，创建一个颜色为红色的画笔，绘制活动点图标。统计2个采样通道的实际采样数据数，更新实际采样数据计数变量，更新活动点在道路区域内的点数变量，统计活动点落在道路区域内的点数，为以后计算游戏成绩做准备。如此循环继续读采样通道数据，直到游戏时间结束，关闭采样时钟，停止采样。

散步停止游戏模块程序流程图如图4所示。点击“停止游戏”按钮，激活“游戏成绩”、“游戏开始”、“录入成绩”、“测试查看”和“返回”按钮，锁定“停止游戏”按钮。关闭采样时钟，结束播放散步音乐。传递实际数据总量和缓存区指针。关闭数据采集装置，将采集的数据写入患者数据文件，将文件保存在硬盘上，关闭文件。释放缓存区，实际采样数据个数变量清零，保存标志置为假，记录游戏开始时间点变量清零。

散步游戏成绩模块程序流程图如图5所示。游戏结束后，可以点击“游戏成绩”按钮，锁定“停止游戏”和“游戏成绩”按钮，激活“游戏开始”、“录入成绩”、“测试查看”和“返回”按钮。游戏成绩的评定原理是：设定道路中的RGB值(红，绿，兰三基色)与周围位置的RGB值不同，根据活动点位置坐标的RGB值来判断活动点是否落在所设定的道路中间。

统计散步游戏成绩的方法是：计算并显示活动点在道路区域的百分比。游戏成绩分值的计算公式为：游戏成绩＝(患者重心落在道路上行走的路程÷行走总路程)×100。

散步录入成绩模块程序流程图如图8所示，散步游戏具有录入成绩功能，点击“结束游戏”按钮，锁定“结束游戏”、“录入成绩”按钮，激活“开始游戏”、“测试查看”、“返回”按钮。判断成绩文件名存在，不存在，重新生成成绩文件名并录入成绩文件名，添加病人姓名和编号到报告内容开始位置，再准备成绩内容；存在，直接准备成绩内容。再判断成绩文件是否存在，不存在，就创建成绩文件，写入病人姓名和编号及上述准备成绩内容；存在，以只写方式打开文件，文件指针移到末尾，添加上述准备的成绩内容，然后关闭成绩文件；录入成绩模块结束。

散步测试查看模块程序流程图如图9所示，散步游戏具有下肢平衡康复训练和双下肢平均用力和静态姿势图测试结果查看功能，点击“测试查看”按钮，进入测试查看界面，判断病人数据文件名是否存在，若不存在就返回，表明不能给出测试结果，若存在，就以只读方式打开该文件，获取文件长度，计算数据个数，建立一个以文件数据个数为长度的缓存区用于记录数据，建立一个以文件数据个数的二分之一为长度的缓存区用于记录重心位置，使用循环方法将文件的数据写入文件数据缓存区，按照保存顺序循环读取两个通道数据，把两个通道的数据代入重心算法计算重心位置，并将重心值放入重心数据缓存区，直到读完文件，关闭文件。计算游戏时间内左右下肢平均压力，并在柱形图上显示，左边柱形图显示游戏时间内左下肢平均压力，右边柱形图显示右下肢平均压力。然后调用数据处理动态链接库中的平均重心、额状面最大摆幅、额状面平均摆幅和重心轨迹总长度的相应算法，根据重心数据缓存区重心值组计算四个静态姿势图参数，再调用数据处理动态链接库中的单位时间内额状面侧方摆速、运动时单位时间内重心移动轨迹总面积和额状面摆动频率的计算算法，结合采样速率计算运动时间，根据重心数据缓存区重心值组计算三个静态姿势图参数，根据经验数据表值给出上述七个参数的评估结果。显示七个静态姿势图参数的计算结果及评估结果，释放所有缓存区。

2、接水果游戏软件实现流程：接水果游戏训练之前，首先输入减重角度并点击“开始训练”按钮后，计算机自动执行床身倾斜模块程序流程，床身倾斜模块程序流程图如图2所示。将训练床调整到所设倾斜角度，然后按接水果游戏开始模块程序流程图、停止游戏模块程序流程图、录入成绩模块程序流程图和测试查看模块程序流程图顺序执行游戏训练。

接水果游戏开始模块程序流程图如图6a、图6b、图6c、图6d所示。

图6a为接水果游戏数据采集及数据存储程序流程图，点击“游戏开始”按钮，激活“停止游戏”和“返回”按钮，锁定“游戏开始”、“测试查看”和“游戏成绩”按钮。获得游戏界面上输入的游戏时间。判断游戏时间是否为空，为空，提示“请输入游戏时间！”，并退出游戏；游戏时间、游戏难度由医生在接水果游戏界面上输入。不为空，根据游戏时间计算采样总数据，根据采样总数据，申请缓存区，判断缓存区是否申请成功，若不成功就返回，并提示设备有问题；若成功，置文件保存标志为真，标志为真可以保存数据文件，标志为假不可以保存数据文件。设定实际采样数据计数变量，并进行变量初始化。判断病人文件目录是否存在，不存在则创建病人文件目录；存在就直接改变目录到病人文件目录，以保证转到病人文件目录下保存数据文件，生成扩展名为.dat的文件，形成病人数据文件完整名称。传递病人数据文件名和文件保存标志给采集装置类库，打开数据采集装置，设置电压采样范围，配置2个采样通道，分别对应左、右下肢压力传感装置，设置采样数据保存地址，以写方式打开病人数据.dat文件。初始化滚动条，记录游戏开始时间点。游戏总分和各种水果分数变量设为零，并在界面上显示。设50ms采样时钟，每隔50ms采样一次，即50ms采集一次传感装置的数据。读取所有采样通道数据，分离采样通道数据，前两个通道为左下肢压力传感装置数据，后两个通道为右下肢压力传感装置数据。判断左右下肢压力大小，若左下肢压力大，水果筐向左转并向左移动六个像素，右下肢压力大，水果筐向右转并向右移动六个像素。当活动点超出画面的最左边时，仍使活动点在画面的最左边，右边也一样，使活动点不超出画面，再次记录当前时间点；判断游戏时间是否到，若到达所设定的游戏时间，自动调用停止游戏程序，游戏停止。

为了便于管理接水果游戏，首先初始化一个游戏对象，然后创建两个兼容内存设备对象，一个内存设备对象保存一幅所有水果及水果筐的位图，另一个内存设备对象保存要调到前台来用的图片。

根据医生在界面上选择的游戏难易程度，设定不同的采样时钟。低级：每隔12s出来一个水果，60ms更新一次游戏；中级：每隔10s出来一个水果，30ms更新一次游戏；高级：每隔6s出来一个水果，10ms更新一次游戏，级别越高难度越大。

调用图6b创建一个游戏对象，以后用此对象调用相应游戏的函数，完成游戏工作。

调用图6c生成一个水果对象并保存在一个链表中，该链表保存了水果对象的所有信息：如新产生的水果类型，什么时间出来一个水果，应该出现在画面什么位置，该水果的下落标志的真假等。下落标志为真，说明该水果还可以下落；下落标志为假，说明该水果已经下落到底部或者已被水果筐接住。如果水果被接住则发出接住水果的声音。

调用图6d更新显示画面，每一小段时间刷新水果的位置和水果筐方向，显示游戏的最新情况。

接水果停止游戏模块程序流程图如图7所示。点击“停止游戏”按钮，激活“游戏开始”、“录入成绩”、“测试查看”和“返回”按钮，锁定“停止游戏”按钮。系统自动统计接住的各种水果的个数，再根据各种水果的单个分值，计算所接到的各种水果的总分值。统计“接水果”游戏成绩的方法是：游戏成绩＝苹果分值10×接到苹果数量+柠檬分值20×接到柠檬数量+葡萄分值30×接到葡萄数量。释放游戏对象。关闭采样时钟，传送实际数据总量和缓冲区指针，关闭数据采集装置；将采集的数据写入病人数据文件，将文件保存在硬盘上，关闭文件。释放缓冲区，实际采样数据个数变量清零，关闭采集装置，记录游戏开始时间点变量清零。

接水果录入成绩模块程序流程图如图8所示。

接水果游戏也具有下肢平衡康复训练和双下肢平均用力和静态姿势图测试结果查看功能，测试查看模块程序流程图如图9所示。

上述功能训练和测试查看中所涉及的各项参数由计算机自动按照所设定的测试时间开设缓冲区，每隔一定时间刷新一次，缓冲空间最大可以存放一定采集时间的数据，当训练停止时，数据以文件格式自动保存在硬盘上，以便其他模块计算和调用，再利用预先放置在程序中的公式，由计算机后台运行得出各种静态姿势图参数。程序中的公式均通过动态链接库编程实现，便于今后升级和内容扩充。

Claims (5)

1.一种背部支撑减重趣味训练方法，通过一套背部支撑减重静态平衡评定训练系统进行，该系统包括训练床、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；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，在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，在左右脚踏板组件上分别设有左右足底压力传感装置，在床架与床座之间设有床板角度调节机构；控制箱内设有传感装置接口电路和电机驱动模块；传感装置接口电路与左右足底压力传感装置电信号相连，电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连；

其特征在于，所述的主控计算机内设有数据采集模块、运动控制模块、功能训练模块和测试查看模块；数据采集模块与控制箱内的传感装置接口电路电信号相连，通过左右足底压力传感装置实时采集下肢用力数据；运动控制模块与控制箱内的电机驱动模块电信号相连，用于驱动床板角度调节机构中的直线步进电机以实现床板的角度调节；功能训练模块包含散步游戏软件和接水果游戏软件；测试查看模块专供医生查看和分析在游戏过程中左右脚对左右脚踏板的压力平均值和各项静态姿势图参数；

所述的背部支撑减重趣味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、让计算机进入功能训练模块的散步游戏软件，并设定游戏难度、训练方式和游戏时间，让患者根据患者用显示装置上显示的人体重心的位置，实时调节双下肢的用力，尽量使人体重心在变化着的道路中间移动，虚拟真实环境中的散步进行趣味游戏训练；

d、让计算机进入功能训练模块的接水果游戏软件，并设定游戏难度和游戏时间，让患者根据患者用显示装置上显示的人体重心即接水果筐的位置，实时调节双下肢用力中心的位置和移动方向，努力使水果落在水果筐内，进行趣味游戏训练。

2.如权利要求1所述的背部支撑减重趣味训练方法，其特征在于：所述的散步游戏的游戏难度包括难、中和易三种，其难易程度由画面道路的弯曲程度决定，难、中和易三种难易程度分别对应于大弯、中弯和小弯；训练方式包括左侧训练、右侧训练和正常训练，左侧训练将道路设定在画面的左侧，右侧训练将道路设定在画面的右侧，正常训练将道路设定在画面的中间。

3.如权利要求1所述的背部支撑减重趣味训练方法，其特征在于：所述的接水果游戏的游戏难度包括低级、中级和高级，其难易程度由水果的生成速度和下落速度决定，生成速度和下落速度分别包括高速、中速和低速。

4.如权利要求1或3所述的背部支撑减重趣味训练方法，其特征在于：所述的接水果游戏中的水果包括苹果、柠檬和葡萄三种水果，三种水果的下落速度分别设有三种不同的高速、中速和低速，共构成九种不同的下落速度。

5.如权利要求1所述的背部支撑减重趣味训练方法，其特征在于：所述的散步游戏软件和接水果游戏软件分别设有背景音乐和伴音效果。

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