CN103889520B - 一种用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统 - Google Patents

一种用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，以经由运动跟踪设备、显示器以及被耦合到运动跟踪设备和显示器的计算平台来增强患者实施的物理治疗。计算平台用于提供给患者的菜单驱动界面、给患者的指令、响应于指令的患者运动或动作的确定、给患者的指令与患者运动或动作的确定之间的比较，以及向患者提供反馈显示。在某些实施例中，所述系统、设备和方法还包括社交网络链接，在其他实施例中，提供了直播远程医疗链接，并且可选地基于警报或警告条件的检测来触发。在其他实施例中，利用康复工具。

Description

一种用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施 的物理治疗的系统
优先权声明
这是2012年6月15提交的题为“Systems，Apparatus and Methods for Non-Invasive Motion Tracking to Augment Patient Administered PhysicalRehabilitation”(参考文献921，355-033)的美国专利申请号13／524,708的国际提交，该申请要求2011年8月8日提交的美国临时申请号61／521,243、题为“Systems，Apparatus aridMethods for Non-invasive Motion Tracking to Augment Patient AdministeredPhysical Rehabilitation”的优先权和权益(参考文献921，355-026)，其全部被通过引用结合到本文中，如同完全在本文中阐述一样。
技术领域
系统、设备和方法提供对哺乳动物的动作和位置的监视。特别地，这些系统、设备和方法出于增强物理康复的目的提供对人的位置和运动的非侵入式跟踪。
背景技术
许多急性和慢性病状态以直接的方式(例如原发性肌骨胳异常)或以间接方式(诸如肌骨胳损伤、条件反射消除或无力的表现)对肌骨骼系统具有显著影响。从诊断的角度出发，医学评估的关键组成部分可包括肌骨骼性能的集中评估。这些包括但不限于神经系统疾病、骨和关节病以及损伤／创伤。从治疗角度出发，特定的治疗级肌骨骼动作是用于肌骨骼、神经系统、心血管以及肺病状态的治疗的关键组成部分。这些动作通常被归到“康复”(或者用于速记用词的“康复” (rehab)，其在本文中被可互换地使用)治疗的类别，这些动作能够采用由但不限于物理治疗师、职业治疗师以及语言病理学家所使用的技术以通过抵消物理条件反射消除、构建／保持肌骨骼强度、运动范围、协调性／平衡性以及促进疼痛缓解来改善药物和手术治疗的总体疗效。受益于康复的示例性患者人群包括具有原发性肌骨骼问题(诸如骨关节炎、风湿性关节炎、中风导致的无力)的患者、已经历肌骨骼外科手术的患者、和具有肥胖、心血管疾病以及诸如心肌梗死和慢性阻塞性肺病之类的肺部疾病的患者。
康复治疗是由医学专家向患者规定的，并且取决于各种保健专业人员，包括物理治疗师、职业治疗师以及提供护理的医生。然而康复的提供和实现的当前模型中存在明显的挑战。其中有首先传统康复对于短期和长期(保持)使用两者而言可能都是成本过高的。其次，逻辑困难可阻止患者使用当前门诊患者康复临床网络。第三，康复练习可能难以理解和正确地执行。
当前，针对各种门诊患者和住院患者两者，对患者实施特定肌骨骼锻炼形式的已确立协议。这些通常是最初在指定课程期间、通常三至四个星期经由培训过的医学专业人员(物理治疗师、职业治疗师、风湿病学家、内科医学医生、整形外科医生)实施的，课程通常持续30-60分钟。在康复治疗进展期间的间歇点处，获得客观和主观度量并通过诊所访问或由相关康复专业人员进行的访问来进行检查。
在受监督的门诊患者康复中心之外，鼓励患者在家执行适当的康复动作，通常会使用显示打印的锻炼序列的无源教学纸质小册子。另外，患者可访问通过数字媒体输送和／或从因特网康复提供者下载的包括康复动作的动画和／或视频的数字康复内容。
另外，通过允许患者参与游戏平台专用的娱乐程序，已在受监督的康复情况下使用市售的使能或增强了加速度计的运动跟踪游戏系统(诸如来自Microsoft的Kinect系统)形式的其他运动跟踪平台。
已针对指导虚拟康复提出了其他基于视觉的活动识别和监视系统。参见被通过引用结合到此处的例如Dariush等人的美国公开专利 申请US2011／0054870。该系统遵循提供用于指导运动的指令、捕捉对象的运动、跟踪虚拟化身(Avatar)的运动、计算生物机械量以及向患者提供反馈的序列。
尽管有这些已提出的解决方案，但仍有许多严重问题。不能执行康复锻炼对于许多患者而言是严重问题。导致达不到最佳康复参与和效果的问题包括，首先康复可能变得繁重且不吸引人，导致治疗遵守性(adherence)随时间推移而下降。其次，康复可能是成本过高的。对于急性问题以及长期保持治疗两者而言，人员、机构以及设备的成本限制都限制对门诊患者康复服务的访问。第三，康复可能是耗时间的，除花费在实际锻炼上的时间之外，还存在到机构的交通和康复预约上损失的时间。这些损失又转换成生产力的相应损失。第四，存在锻炼复杂性的挑战。康复锻炼可由复杂的运动序列组成，其在通过二维的、打印的小册子和文本描述来呈现的情况下可能难以适当地解释，因此增加不适当治疗和损伤的风险。第五，存在适当执行和有用反馈提供的问题。除非由经过训练的临床医生来监督康复锻炼，否则患者不会在执行特定动作的同时接收到适当且及时的反馈。因此，患者可能对康复锻炼采用不适当的技术，从而减少锻炼的治疗益处且可能增加损伤的风险。第六，存在康复遵守性方面的问题。患者规定的门诊患者康复体系可显示出不一致的依从性模式。这可能继发于上述因素，但是也可能继发于因察觉到乏味和缺少参与而导致减少对康复锻炼体系的遵守性。第七，跟踪康复进展可能是困难的。康复效力的有效评估将主观患者反馈以及客观测量两者结合。康复锻炼期间、尤其是在家中康复的情况下，患者运动的例行、详细测量的缺乏使得跟踪患者在连续康复中的进展是困难的。这又使得难以评定规定的康复体系的效力。
本发明的系统、设备和方法设法补救在先系统的某些或所有缺点。
发明内容
系统、设备和方法结合了新型自动化运动跟踪平台，其能够使用多种视频捕捉系统，诸如照相机及其他传感器来识别和跟踪患者和临床工具的运动，可选地从而使得能够实现语音识别、人脸检测和面部特征跟踪，已达到能够实现有指导、医学诊断和治疗操作的目的。该系统能够接收并存储能够更新且随后使用计算机和标准监视器(诸如但不限于电视或计算机监视器)向患者显示的医学级治疗、康复操作。结合的软件平台允许访问包括康复应用的特别设计的医学应用。该康复应用又能够允许患者设计和检查自定义康复锻炼例程以及指导患者按照确立的康复协议来执行特定运动。利用来自包括运动跟踪或视频捕捉系统(诸如照相机阵列和麦克风阵列)的传感器组的实时数据输入，患者的运动、语音及其他患者特性能够被准确地跟踪并被程序用来纵向地、且与预定义运动路径相比较地提供执行情况分析，以提供相关反馈和指令。
可选地，能够由系统、诸如由视频跟踪系统来自动地识别特别设计的医学级康复工具，包括但不限于被光学编码的阻力带和手哑铃，并且随后用底层软件算法来分析以增强锻炼组。能够收集并跟踪患者运动的特定测量结果以及遵守性以创建执行情况的个性化数据库。此外能够通过远程医疗功能的激活来获得进一步反馈和指令以使用传感器平台将患者和提供者两者连接。系统能够组织并适当地向包括患者、医疗提供者、保健信息交换方或第三方等的相关部分导出实时执行情况和遵守性数据以及趋势，以计量效力、效率以及用于娱乐价值。可选地，游戏心理学和社交联网工具的使用能够改善遵守性。
从而提供了用于非侵入式运动跟踪的系统、设备和方法以经由运动跟踪设备、显示器以及被耦合到运动跟踪设备和显示器的计算平台来增强患者实施的物理治疗。计算平台用于提供给患者的菜单驱动界面、给患者的指令、患者响应于该指令的运动或动作的确定、给患者的指令与患者运动或动作的确定之间的比较以及向患者提供反馈显示。在某些实施例中，所述系统、设备和方法还包括社交网络链接。在其他实施例中，提供了直播远程医疗链接，并且可选地基于警报或 警告条件的检测而触发。在其他实施例中，利用康复工具。
因此，该系统提供康复执行情况跟踪。能够记录关于依从性、强度、运动范围以及主观患者反馈的数据并发送给医学专业人员以记录遵守性、判断治疗益处、确实执行情况趋势以及制订治疗计划。
系统提升经济性。系统与先前的解决方案相比减少直接和间接消耗的保健成本。非恒定的、直接提供者指导的自动化系统的使用潜在地改善康复参与和遵守性，并且可能减少对门诊患者康复中心使用，从而使得用于康复服务的直接成本减少。同样地，继发于遵守性的改善而改善的工作生产力和来自此康复系统的效果以及处方药物使用的潜在减少以及对医学成像、门诊患者以及住院患者提供者服务的使用的减少对间接成本节省有所贡献。
该系统用特定的康复锻炼组为患者提供了视觉指导和实时反馈。除使用屏幕上患者表示或虚拟化身来提供用于康复锻炼的逐步指令之外，系统能够执行患者运动和符合在输出显示器上示出的康复锻炼的预期运动之间的实时比较。可将复杂的康复序列再分成可容易地理解和管理的虚拟化身指导的指令。该系统使用此比较来生成被设计成针对适当运动对患者进行指示的音频和／或视觉反馈。这种程度的医疗、治疗级反馈当前在其他运动跟踪平台中是缺乏的。
该系统提供便利性。自动化、有指导的康复系统允许患者能够在家庭或其他非临床环境中适当地执行康复锻炼。这降低了康复诊所利用的成本以及行进到康复中心所需的时间。另外，可以根据所使用的监视输出的类型以便携式规格来访问底层康复软件程序，因此允许患者有在选择理想位置方面和参与康复锻炼的时间方面的灵活性。
系统要求最少的硬件。不同于市售游戏平台所使用的其他运动跟踪技术，用于康复的运动跟踪的此实施方式不要求诸如加速度计、手持式控制器或被附加于患者的任何设备之类的附加硬件设备，虽然可选地也可以使用。
该系统提供了临床环境中的灵活性。规格和可用性特性使系统除用户寓所之外还适合于在多种临床环境中使用。这些包括但不限于住 院患者医院环境、门诊患者康复诊所、有经验的护理机构以及一般门诊患者医疗诊所。
该系统提供训练自定义。除能够对特定康复锻炼组以及康复应用的外观和感觉进行自定义之外，用户能够通过使用其自己的身体运动来训练用于运动捕捉的系统，从而通过利用其自身来对锻炼操作进行自定义。系统运动跟踪算法能够捕捉和存储患者的运动以用于包括供检查和基准调查以及后续康复课程的各种功能。因此，用户和／或患者能够充当用于康复锻炼的他或她自己的控制机构。
系统提供了可扩展性。可选地，软件平台能够结合附加传感器以达到在患者参与康复例程的同时捕捉附加生理数据的目的。示例性设备包括但不限于心率监视器、新陈代谢监视设备以及肌电图设备。在“Patch Based Ultrasound Sensor”、美国申请序号13／094,678中可找到示例性的基于贴片的无线传感器，该申请被整体地通过引用结合到本文中，如同其在本文中完全阐述一样。
该系统提供了康复医疗科学方面的改善。当前，康复医疗缺少对提供最佳患者效果的特定康复技术和体系的基于强有力证据的理解。本康复应用能够通过收集适当的科学证据以经由将遵守性、经由准确运动跟踪的身体运动以及康复技术和患者使用的其他特性进行量化，来对康复体系进行测试和验证，从而提供显著的价值。因此，康复软件应用可提供用于研究者对康复医疗执行研究的研究平台。
康复体系的自适应性基于从患者的病例和在先前康复体系期间的执行情况所收集的纵向患者执行情况信息，并基于对每个患者的困难水平的优化来动态地更新锻炼组。
该系统提供了康复工具跟踪到运动跟踪系统中的集成。康复锻炼一般地使用附加治疗工具或“康复工具”，诸如哑铃和阻力带。此系统可选地使用被特殊编码的临床康复工具，其能够随着患者正在操纵工具而被临床软件算法识别。此识别能够用来跟踪适当的康复工具使用和在需要它们的锻炼中的后续执行情况。康复工具构造方面的独有特征允许由康复进行自动识别以使得能够跟踪特定的特征，诸如哑铃或 阻力带，因此避免由患者进行这些特征的手动输入。编码可以是光学编码，或者可包括诸如经由使用RFID的无线通信或其他通信系统(诸如蓝牙)传送的信息。可以可选地由所述系统来控制康复工具，诸如在改变工具的重量或阻力以实现最佳康复治疗的情况下。该系统可经由有线或无线通信、诸如蓝牙来与工具进行通信。
能够根据患者参与、执行和或疾病状态来改变和／或更新锻炼组。与其他运动追踪平台所使用的商用级游戏软件相反，由该系统提供的锻炼组是已在临床环境中经过验证的医疗、治疗级动作。
该系统通过规格和连接来提供与其他系统和设备的容易的接口。用于到各种类型的监视器和投影仪的标准化输出的选项允许在各种环境中使用方面的灵活性。此外，小的硬件规格允许便携性和便利性。因特网连接还允许康复患者与临床康复专业人员之间的远程医疗会诊的潜在结合。
该系统提供提供者指挥和／或提供者独立性。此康复系统可以是提供者指挥的，即由临床医生及其他提供者规定和／或推荐的，以及在认为适当时由患者独立地发起。
附图说明
图1是用于执行本文中的方法的系统和设备的示意性框图。
图2是治疗运动跟踪系统设置的透视图。
图3是临床应用工作室的示例性图像显示。
图4是康复锻炼选择的示例性图像显示。
图5是康复执行情况检查和度量屏幕的示例性图像显示。
图6是具有虚拟化身指导的康复界面的显示器的透视图。
具体实施方式
图1提供了系统的关键部件的方框示意性概述。图2是治疗运动跟踪系统的透视图。
运动跟踪康复系统由多个关键部件组成。该系统包括运动跟踪系 统。优选地，运动跟踪系统的部件可包括运动跟踪硬件、运动跟踪软件、照相机系统、麦克风阵列和附加传感器。本领域的技术人员已知的系统包括来自Microsoft的Kinect系统、PrimeSense平台或与运动跟踪软件耦合的一个或多个照相机的系统。运动跟踪设备可具有或没有深度传感器。深度传感器优选地包括能够在其视场内对三维空间内的环境和谨慎对象进行成像和评定的照相机阵列和结构化光。能够为该视场内的对象分配能够转发至软件算法的深度和尺寸，以达到能够基于预先存在的算法来实现自动识别的目的。除测量深度之外，深度传感器还装配有视频照相机和麦克风阵列以使得能够实现视频记录和语音／声音识别。所感测的患者康复特性可包括但不限于花费的时间、重复、位置、速度、运动范围、主观反馈以及工具跟踪。
提供了一种中央计算平台。该中央计算平台托管临床软件平台以及硬件部件，其使得能够实现因特网连接和到深度传感器和外部显示器的连接。中央计算平台还能够支持附加的添加硬件部件，诸如附加传感器或诊断工具，其可以潜在用来增强康复体验。中央计算平台的部件可包括治疗应用服务器、治疗应用工作室、治疗应用工作室和健康记录。本文所述的各种部件的位置和互连可以以本领域的技术人员已知的、符合实现本文所述方法的功能的目标的任何形式或方式来布置。
外部显示器与用户／患者接口。能够使用计算机监视器、电视或投影仪形式的标准显示器来观看来自临床软件平台和深度传感器的输出。可选地，可以利用示出三维(3D)图像的显示器来提供诸如虚拟化身的更逼真外观。
临床软件平台驻留在中央计算平台上并托管提供对用于患者护理的医疗和治疗级临床应用套装的访问的软件。患者使用语音导航和／或能够用深度传感器来跟踪的运动姿势来与菜单系统相交互。可选界面包括但不限于康复应用菜单和导航方框、提供者登录和界面以及患者登录和界面。为患者呈现其中患者能够访问相关病历的个性化菜单和其中患者能够下载和更新规定临床软件的应用存储。康复知识数据 库与康复决策支持模块交互各种康复锻炼，其经由虚拟化身和运动捕捉系统来与用户接口。软件平台经由因特网连接来保持到集中式临床软件应用服务器的连接。另外，其还托管使得能够实现医疗提供者与患者对端之间的远程医疗会诊和通讯所需的软件部件。
特别地参考图2，示出了使用系统的患者(a)。优选地，提供患者(a)的数字表示，诸如虚拟化身(b)。该虚拟化身表示患者的实时静态和动态表示。使用患者的多种特定身体和或其他特征来跟踪患者位置和运动。用虚拟化身的相应运动在屏幕上表示任何患者运动。能够将特定患者运动量化成能够导出以供检查和被程序的其他部分使用的一组矢量。运动跟踪系统允许患者实时地在屏幕上观察他／她的运动。运动跟踪系统可包括深度传感器及其他设备，诸如照相机阵列，其旨在使患者收集关于患者的视觉特性，包括位置和运动。其可将收集的信息提供给中央计算平台。描述了中央计算平台(d)的一个可能表示，虽然可采用本领域的技术人员已知的任何形式。可将集中式计算平台表示为具有不同接口、形状和尺寸的多种硬件规格。在本描述中，将硬件平台接近于监视器放置；然而，其他替代方案可允许关于物理位置的灵活性。此计算平台包含所有连接和计算硬件以使得运动跟踪和临床应用的其他部件能够执行。能够将各种康复临床工具(e和f)结合到康复系统中。在这里，通过运动跟踪照相机平台和康复应用来识别被患者使用的被特殊编码(在这种情况下按色彩)的康复临床工具，并以在三维空间中对应于工具位置的方式紧挨着虚拟化身放置。工具的类型和运动两者都能够被平台跟踪以丰富康复疗法。能够将包括类型、运动准确度以及遵守性的所有相关工具数据结合到康复应用的康复执行情况跟踪功能中。能够使用诸如LCD电视或计算机监视器的显示单元(g)来从康复应用输出信息。可选地，可利用三维(3D)显示。
图3是临床应用工作室的示例性图像显示。用户屏幕描述了其中用户能够访问和使用各种运动跟踪使能应用的全局治疗应用工作室。显示了各种用户应用(b)，或者可另外提供可由用户获得的治疗或 诊断应用的可搜索列表。应用浏览器(c)提供了可从应用工作室服务器获得的可用诊断或治疗应用的可搜索列表。可提供健康和社交网络部件(d)。到医疗服务提供者和社交网络服务两者的通讯和远程医疗链接(e)提供远程医疗会诊和支持。可选地，进度系统(e)提供即将到来的疗法或远程医疗课程的进度或跟踪。
图4是康复锻炼选择的示例性图像显示。康复应用包括指导患者进行康复锻炼所需的所有部件组成。具体地，从初始软件平台菜单系统启动康复应用的患者被呈现控制板屏幕，允许患者经由因特网连接到中央服务器以下载康复锻炼组、观看已下载锻炼组、选择特定康复锻炼以进行启动、检查其之前的康复锻炼和执行情况并将其锻炼和执行情况记录导出到其他个体、诸如其保健提供者。该应用用于创建治疗锻炼例程。预览窗口(a)允许用户按照临床医生或患者所选的序列对锻炼例程的视频动画进行预览。此部件还能够显示推荐锻炼、当前困难水平以及评级。序列表示(c)描述了用以创建例程的单个锻炼的序列。这为用户提供了适当地根据可用列表和顺序对锻炼序列进行自定义的能力。可提供锻炼浏览器(d)以列出可用于用户的治疗锻炼。能够通过选择单个的锻炼来获得附加信息。
在选择锻炼组时，可以为患者呈现屏幕上虚拟化身和特定锻炼的表示。患者具有改变视图和改变关于特定锻炼的选项的能力，诸如难度水平、运动极限范围以及重复。患者能够通过屏幕上虚拟化身来观看关于如何来执行康复锻炼的指令。然后，其能够通过使得其身体运动与屏幕上虚拟化身的运动匹配来开始康复锻炼例程。当这两个运动模式在屏幕视频上不一致时，向患者提供听觉和视觉反馈以修正其运动并保持适当的锻炼技术。患者能够在任何时间暂停并重新开始锻炼例程。另外，患者能够完全对其锻炼例程进行自定义或回返至由其医疗服务提供者规定的标准锻炼组。
另外，能够将屏幕上预编程的锻炼例程变成在训练环境中(诸如在医疗服务提供者的监督下的门诊患者物理治疗中心)捕捉并进行运动跟踪的患者记录例程。此功能使得能够实现高水平的个性化和护理 连续性。
能够将屏幕上虚拟化身本身从人体的简单表示变成详细地类似于患者或其他人的形式，其也允许自定义和患者参与。同样地，能够由用户根据偏好来改变屏幕上虚拟化身的模拟环境。
康复应用中的远程医疗链接包含使临床医生以远程医疗链接的形式参与的能力，以允许患者的保健提供者不仅观察遵守性和执行情况的记录、而且实时地观察患者执行锻炼以评定技术和锻炼效力。可选地，系统可监视用户的生命特征和／或活动以自动地检测警报或警告条件。可激活远程医疗链接从而将医疗专业人员与用户相连以采取修正动作以缓解警报或警告条件。
图5是康复执行情况检查和度量屏幕的示例性图像显示，并且可包括跟踪和报告特征。在患者参与康复锻炼的同时，准确地测量关于其运动的特定变量。这些包括但不限于患者与呈现的运动的匹配准确度、身体运动速度、在三维空间中的位置、关节角度、运动范围、旋转、完成的重复次数、系统在跟踪患者运动方面的准确度水平以及在每个锻炼期间花费的时间。所有这些度量都被记录并能够用来获得患者执行情况的客观度量，其又能够在适当的情况下被患者和医疗服务提供者观看。患者和／或医疗服务提供者能够访问患者执行度量以帮助指导疗法。另外，能够将这些度量导出以创建硬拷贝、健康信息交换方以及在线康复或社交网络。为了增强执行情况报告，患者和患者护理提供者能够提供由麦克风阵列或连接的键盘捕捉的记录音频信息或文本信息以提供上下文注释以供未来个人检查或由医疗提供者检查。
图5示出了用以检查康复疗法执行情况的示例性平面。图片和文本(b)表示用户，其可选地包括关于疾病状态的详细信息及其他人口统计信息。可提供过去、当前以及未来康复课程的时间安排(c)。如所示的，能够选择每个课程以提供其他细节。用户可选择康复度量的表示(d)以表格和图形两种形式显示。可用多个格式来报告执行情况数据。临床远程医疗链接为用户提供发送消息并参与与患者的保健提供者的音频／视频电话会议，所述保健提供者可包括整形外科医 生、护士、护士从业者、物理治疗师以及主护理医生。
图6示出了具有虚拟化身指导的康复应用用户界面。上下文信息(b)可包括但不限于：患者识别信息、康复锻炼组、选项、远程医疗功能、准确度和实时康复执行情况数据。其能够在监视器上显示并被用户访问。优选地提供了患者／用户在三维空间中的虚拟化身(c)或表示。利用由运动跟踪算法分配的特定跟踪点，虚拟化身运动对应于患者运动。在肢体运动(d)的情况下，虚拟化身能够使用用户的手臂的线条并使其以弧形移动来命令用户如何移动手臂。命令用户与虚拟化身的肢体运动匹配，可在虚拟化身运动的表示上叠加相应的用户运动。能够获得用户运动与虚拟化身匹配的准确度以及用户肢体的速度和位置。可向用户显示实时反馈(e)。基于与从由虚拟化身显示的预定康复协议导出的“理想”运动相比较的用户运动，可由平台向用户发布动态实时指令以确保适当的康复锻炼技术。
可将附加传感器集成到系统中。为了增强医疗、治疗级锻炼的准确度并添加对患者生理机能的附加洞察，能够将外部传感器集成到康复应用和硬件平台的执行情况跟踪和记录特征中。示例性设备包括附加加速度计、运动跟踪标记以评定临床锻炼期间的肢体旋转。能够使用康复应用来添加和校准这些设备，并且能够在正在执行锻炼的同时将从这些附加传感器得到的数据包括在执行情况报告中和屏幕上。
能够为诸如哑铃、阻力带以及平衡板的临床康复锻炼工具提供运动跟踪标记或用其进行改装。此类标记可包括但不限于高对比度色彩设计或条形码。能够在其特性(阻力水平、重量)方面识别这些工具，并且随后随着患者执行康复锻炼而进行跟踪。康复工具使用的性质还将被结合到系统的执行情况跟踪中。出于职业疗法的目的，能够将康复工具扩展成包括日常起居的项目，诸如餐具、卫生器具以及用来训练具有神经血管或神经肌肉失调(诸如帕金森病或中风)的患者。
能够经由因特网连接或便携式闪速存储器驱动器将各种锻炼组和例程从中央康复软件服务器下载到其康复应用。患者能够访问关于这些附加锻炼的信息，包括其使用的简要描述、等级评定以及其在过 去是否已使用该组。
提供了康复决策支持。该康复应用能够使用算法或康复决策支持来基于患者执行情况而确定是否需要增加或降低锻炼例程的困难水平，并且能够推荐替换锻炼组以达到康复目标。
可选地提供实时康复社交网络。使用因特网连接和康复服务器应用，康复软件能够与患者选择的或自动选择的对端群组接口以比较执行结果或在团体中参与康复锻炼。
可经由系统来执行医疗诊断。除能够服务于医疗锻炼组之外，该软件平台还能够通过呈现病理运动和或疾病的其他物理表现而被用于医学失调的诊断。通过激活被构建到软件中的诊断模式功能，患者能够向运动或视频捕捉系统(诸如跟踪照相机)展现出特定的病理。能够由临床决策支持算法来记录和分析病理运动模式，允许保健提供者进行后续诊断。
中央康复服务器可充当治疗信息的基于云的储存库。其可包括到临床医生的连接和访问、诸如可用于下载到中央计算平台的治疗应用的临床内容以及患者账户管理工具。
可包括附加临床应用。康复临床应用能够是从集中式治疗应用服务器下载或安装的许多医疗、治疗级应用中的一个。附加应用可包括用以帮助发现在用户附近的康复资源的工具、用以帮助诊断和管理诸如脑血管意外之类的其他疾病状态的工具、用于职业疗法以及包括语言训练的日常起居的活动的训练和疗法、体质应用以及将深度传感器和运动跟踪用于运动障碍和睡眠障碍的程序。
本说明书中的所列举的所有公开和专利被通过引用结合到本文中，如同每个单独公开或专利申请被具体地且单独地指示为通过引用而结合一样。虽然出于明了和理解的目的以图示和示例的方式相当详细地描述了前述发明，但对本领域的技术人员可显而易见的是根据本发明的教导，在不脱离以下权利要求的精神或范围的情况下可对其进行某些变更和修改。

Claims (22)

1.一种用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，包括：
运动跟踪设备，所述运动跟踪设备至少包括视频捕捉装置，所述运动跟踪设备监视患者的运动或动作并生成指示所述运动或动作的输出，
显示屏，
形成计算平台的处理器和相关联的存储器，所述计算平台生成量化的一组矢量和度量，其中所述度量包括系统在跟踪患者运动方面的准确度水平，所述计算平台记录所述矢量和度量，并利用从所述运动跟踪设备接收到的输出来生成患者执行情况的客观度量以便提供：
(a)用于显示屏上显示的菜单驱动界面，
(b)用于在显示屏上向患者显示的指令，
(c)患者运动或动作的确定，以及
(d)在显示屏上显示给患者的指令中的至少一个与患者运动或动作的比较，以及
(e)显示屏上的反馈显示，以及
编码的康复工具，所述编码的康复工具的类型、运动以及特性被自动识别和跟踪，所述显示屏包括所述编码的康复工具的与所述编码的康复工具的类型和运动对应的图像。
2.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述运动跟踪设备被配置为提供深度感测。
3.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述系统包括麦克风。
4.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述系统被配置为提供面部特征检测。
5.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，还包括用于面部跟踪的面部特征检测。
6.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中所述编码的康复工具是被光学编码的设备。
7.如权利要求6的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述被光学编码的设备是阻力带。
8.如权利要求6的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述被光学编码的设备是哑铃。
9.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，还包括远程医疗系统。
10.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述远程医疗系统包括用以设定治疗计划的输入。
11.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述远程医疗系统允许对治疗计划的检查。
12.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述远程医疗系统允许对治疗计划的远程调整。
13.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，执行情况数据作为所述反馈显示的一部分而被显示。
14.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述反馈显示提供遵守性数据。
15.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，还包括同步通信系统。
16.如权利要求15的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，所述同步通信系统是视频会议系统。
17.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，还包括用于与医疗提供者通信的传输单元。
18.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，还包括用于与保健信息交换方通信的传输单元。
19.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，如果警报条件出现则告知所述远程医疗系统。
20.如权利要求9的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，如果警告条件出现则告知所述远程医疗系统。
21.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，显示屏上的显示包括游戏图像。
22.如权利要求1的用于患者执行情况的非侵入式运动跟踪以增强患者实施的物理治疗的系统，其中，到社交网络的链接被提供。
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