CN105852874A - 一种自主式康复训练系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自主式康复训练系统及方法，该系统包括：包括健侧踝关节运动检测装置、患侧踝关节康复训练装置、筋电检测装置EMG、电刺激装置FES；所述健侧踝关节运动检测装置，主要用于检测健侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者健侧数据；所述患侧踝关节康复训练装置主要用于患者患侧康复训练及检测患侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者健侧数据；所述筋电检测装置EMG主要用于检测患者运动时健侧肌肉的筋电信号；所述电刺激装置FES主要用于对患侧肌肉进行电刺激辅助训练。本发明将患者主观能动性与被动训练的充分结合，以提升康复训练效果；运用多信息融合技术，建立患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统。

Description

一种自主式康复训练系统及方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种自主式康复训练系统及方法，具体地说，涉及一种患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统及方法。
背景技术
在偏瘫患者康复的过程中，踝关节的早期康复训练是非常重要的，因为它影响着患者今后是否能够恢复正常的步态。在肢体功能运动障碍的临床治疗上，现阶段的治疗优先集中于近端关节如髋关节、膝关节、肩关节和肘关节功能的整体性康复训练。作为控制人体步行稳定性的重要枢纽，踝关节的康复对偏瘫患者的整体性康复有着极其重要的意义]。目前在踝关节早期康复训练上还缺乏现代的辅助手段。
一个人中风患者的中枢神经系统是损坏的。在中风患者前两个月的康复过程中，神经系统的恢复有着至关重要的作用，这就意味着早期中风患者能否康复在很大程度上取决于神经系统的恢复。康复医学表明，脑卒中后大脑皮层会发生神经的重组，而偏瘫功能的恢复过程主要表现为受损运动区域的重组和非受损大脑半球的改变。以作业为导向、反复练习为重点、对肢体有意义的使用有助于脑卒中后功能的可塑性。在偏瘫患者的康复过程中，通过某种方式诱导患者进行被动的运动训练在患者康复过程中可以起到十分积极的作用。另外，患者主动参与对偏瘫患者的康复效果有显著的改善。
1、传统踝关节康复训练
传统康复训练中，患者与治疗师多为一对一的进行治疗，康复后期患者也可借助简单的康复器具进行相应的自主训练。
传统的踝关节康复训练有着非常大的局限性，体现如下：
1）需要治疗师一对一服务，存在治疗师数量与患者需求的矛盾，治疗师负担重；
2）传统康复训练方式下，尤其是早期训练，患者不能充分发挥其主观能动性，主动参与度低；
3）患者训练方式单一，不能将主动训练和被动训练有效地结合起来；
2.基于医疗器械的踝关节康复训练研究现状
踝足矫正器是一种简单单关节矫正装置，用来辅助和支承踝关节的运动。随着康复医学的发展，踝足矫正器在康复训练中的应用越来越多，其经济实用，易于推广，有效改善患者的步行能力。踝足矫正器的发展从最初的沉重、磨损严重的金属材料制作到如今的塑料、聚丙烯材料踝足矫正器，其穿戴更舒适，表面压力分布与腿部更贴合；从限制足部矢状面跖屈的刚性踝足矫正器，到增加关节活动度的柔性踝足矫正器，不仅为患者提供了更多平面的运动，也能更好地改善不良步态，为患者的行走提供更多安全保障。融合了FES的踝足矫正器，通过在患者步态摇摆阶段释放电脉冲刺激肌肉收缩，有效的改善患者行走过程中的足下垂和足内翻。但上述的矫正器都依旧属于简单的患侧训练，设备的灵活度不足，患者对细节康复的参与度不足。
康复机器人作为帮助偏瘫患者进行辅助训练的新手段，国内外研究者做了广泛的研究与开发工作。早期的康复机器人研究以患者合理减重为目标，在此基础上研究者开发了踏板式机器人，该类踏板式机器人在减重的基础上实现了带动患者进行原地反复行走训练。伴随技术的发展，外骨骼机器人已经成为一种流行的研究趋势，此类机器人以正常人步态运动为基础，实现患者步行训练，在临床上已经有所应用。上述机器人有一个共同特点，即康复机器人均以针对患者中后期的治疗为目标，忽略了早期治疗的重要性。
针对患者康复训练早期介入的需求，国内外科研工作者外对踝关节康复机器人进行了研究。踝关节康复机器人按机械结构可分为串联式、并联式和外骨骼式机器人。
串联式机器人是最传统的一种机械机构，具有工作空间大、操作灵活、易于控制等特点。这类踝关节康复机器人易于控制末端机构位置的输出力矩，因此容易实现主动训练或被动训练。串联式踝关节康复机器人主要应用于踝关节的早期康复训练，患者可以采用坐姿或卧姿进行。
为减小机构复杂程度，研发机构开发了并联式踝关节康复机器人。该类机器人采用并联机构，以电动或气缸为动力控制动平台的运动，大大简化了机构并实现多自由度的训练。
伴随外骨骼机器人技术的发展，踝关节外骨骼康复机器人开发已有开展此类机器人应用于偏瘫康复后期的辅助行走训练，为患者背屈/跖屈提供动力辅助，同时矫正足内翻，进而矫正偏瘫步态。但此类机器人仅适用于有一定行走能力的偏瘫患者，不适用于早期的康复训练。
现有踝关节机器人均以患者的患侧运动功能训练为主，未见融合功能性电刺（FES）激疗法于一体；且患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统出现。
发明内容
为了解决现有技术存在的康复训练中患者参与度不足、训练方法单一的不足，本发明提供一种自主式康复训练系统及方法，将患者主观能动性与被动训练的充分结合，以提升康复训练效果；同时，运用多信息融合技术，建立患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统。
其技术方案为：
一种自主式康复训练系统，包括健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4、筋电检测装置EMG2、电刺激装置FES5；
所述健侧踝关节运动检测装置3，主要用于检测健侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者1健侧数据；
所述患侧踝关节康复训练装置4主要用于患者1患侧康复训练及检测患侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者1健侧数据；
所述筋电检测装置EMG2主要用于检测患者1运动时健侧肌肉的筋电信号；
所述电刺激装置FES5主要用于对患侧肌肉进行电刺激辅助训练。
康复训练时治疗师可以选择患侧患者1主动训练、患者1被动训练及组合训练模式。
所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成肌肉发挥力的训练；所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成关节活度的训练；所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成肌肉发挥力和关节灵活度的训练。
一种自主式康复训练方法，包括以下步骤：
所述患者1主动训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练力度，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时工作在力矩控制模式，保证两侧踝关节附加同等力度。患者1运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和速度被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的位置和速度进行同步运动；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置4检测，结合筋电检测装置EMG2反馈信息，在发挥力不足时电刺激装置FES5对患侧肌肉进行刺激。
所述患者1被动训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练速度，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时工作在位置控制模式，带动踝关节进行灵活度训练。患者1运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的速度进行同步位置变化，完成灵活度训练。
所述患者1组合训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练最大速度与最大发挥力，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时限定健侧踝关节的运动的最大速度与力度。患者1自由运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的速度进行同步位置变化；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置4检测，当发挥力不足时，结合筋电检测装置EMG2反馈信息，电刺激装置FES5对患侧肌肉进行刺激，对患侧肌肉发挥力进行调正。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出的患者自身健侧的正常运动带动患侧的康复训练的方法，借助患者自主意念下的健侧运动控制，将患者主观能动性与被动训练的充分结合，以提升康复训练效果；同时，运用多信息融合技术，建立患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统。
附图说明
图1为本发明一种自主式康复训练系统的结构示意图；图中：其中，1、患者；2、筋电检测装置EMG；3、健侧踝关节运动检测装置；4、患侧踝关节康复训练装置；5、电刺激装置FES；
图2为本发明一种自主式康复训练系统的原理图；
图3为本发明一种自主式康复训练方法的实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
参照图1-图3，一种自主式康复训练系统，包括健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4、筋电检测装置EMG2、电刺激装置FES5；
所述健侧踝关节运动检测装置3，主要用于检测健侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者1健侧数据；
所述患侧踝关节康复训练装置4主要用于患者1患侧康复训练及检测患侧踝关节运动的角度、速度、发挥力等患者1健侧数据；
所述筋电检测装置EMG2主要用于检测患者1运动时健侧肌肉的筋电信号；
所述电刺激装置FES5主要用于对患侧肌肉进行电刺激辅助训练。
康复训练时治疗师可以选择患侧患者1主动训练、患者1被动训练及组合训练模式。
所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成肌肉发挥力的训练；所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成关节活度的训练；所述患者1主动训练是患者1主动运动患侧踝关节完成肌肉发挥力和关节灵活度的训练。
一种自主式康复训练方法，包括以下步骤：
所述患者1主动训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练力度，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时工作在力矩控制模式，保证两侧踝关节附加同等力度。患者1运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和速度被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的位置和速度进行同步运动；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置4检测，结合筋电检测装置EMG2反馈信息，在发挥力不足时电刺激装置FES5对患侧肌肉进行刺激。
所述患者1被动训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练速度，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时工作在位置控制模式，带动踝关节进行灵活度训练。患者1运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的速度进行同步位置变化，完成灵活度训练。
所述患者1组合训练时，首先由治疗师依据患者1特性选择训练最大速度与最大发挥力，健侧踝关节运动检测装置3、患侧踝关节康复训练装置4同时限定健侧踝关节的运动的最大速度与力度。患者1自由运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置4跟随健侧踝关节运动检测装置3的速度进行同步位置变化；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置4检测，当发挥力不足时，结合筋电检测装置EMG2反馈信息，电刺激装置FES5对患侧肌肉进行刺激，对患侧肌肉发挥力进行调正。
本发明利用患者健侧运动带动患者的患侧训练的方法，实现患者的自主训练，提高患者的参与度。患者训练时，结合EMG检测患到的者健侧的肌肉信号，患者健侧踝关节运动检测装置检测到的力学、位置反馈信息，以及患侧踝关节康复训练装置的力学、位置反馈信息，患者健侧运动与患侧训练相结合的自主式康复训练系统自动调整电刺患侧激装置FES的输出，促使患者肌肉动作，使患者健侧与患侧的运动具有相似的运动装态。将患者患侧发挥力训练、灵活度训练、及组合训练的训练方式融于同一装置中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种自主式康复训练系统，其特征在于：包括健侧踝关节运动检测装置（3）、患侧踝关节康复训练装置（4）、筋电检测装置EMG（2）、电刺激装置FES（5）；
所述健侧踝关节运动检测装置（3），主要用于检测健侧踝关节运动的角度、速度、发挥力的患者（1）健侧数据；
所述患侧踝关节康复训练装置（4）主要用于患者（1）患侧康复训练及检测患侧踝关节运动的角度、速度、发挥力的患者（1）健侧数据；
所述筋电检测装置EMG（2）主要用于检测患者（1）运动时健侧肌肉的筋电信号；
所述电刺激装置FES（5）主要用于对患侧肌肉进行电刺激辅助训练。
2.一种自主式康复训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述患者（1）主动训练时，首先由治疗师依据患者（1）特性选择训练力度，健侧踝关节运动检测装置（3）、患侧踝关节康复训练装置（4）同时工作在力矩控制模式，保证两侧踝关节附加同等力度；患者（1）运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和速度被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置（4）跟随健侧踝关节运动检测装置（3）的位置和速度进行同步运动；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置（4）检测，结合筋电检测装置EMG（2）反馈信息，在发挥力不足时电刺激装置FES（5）对患侧肌肉进行刺激；
所述患者（1）被动训练时，首先由治疗师依据患者（1）特性选择训练速度，健侧踝关节运动检测装置（3）、患侧踝关节康复训练装置（4）同时工作在位置控制模式，带动踝关节进行灵活度训练；患者（1）运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置（4）跟随健侧踝关节运动检测装置（3）的速度进行同步位置变化，完成灵活度训练；
所述患者（1）组合训练时，首先由治疗师依据患者（1）特性选择训练最大速度与最大发挥力，健侧踝关节运动检测装置（3）、患侧踝关节康复训练装置（4）同时限定健侧踝关节的运动的最大速度与力度；患者（1）自由运动健侧踝关节，健侧踝关节的运动角度和发挥力被踝关节运动检测装置检测；患侧踝关节康复训练装置（4）跟随健侧踝关节运动检测装置（3）的速度进行同步位置变化；同时患侧踝关节的附加力矩被患侧踝关节康复训练装置（4）检测，当发挥力不足时，结合筋电检测装置EMG（2）反馈信息，电刺激装置FES（5）对患侧肌肉进行刺激，对患侧肌肉发挥力进行调正。
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