CN108392816A - 一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统 - Google Patents
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Abstract
一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,通过摄像头在一定角度下俯拍患肢影像,实现镜像疗法,使用便捷,就医疗器械而言,成本较低,本系统采取卧位训练方式,能够早期介入治疗,对患者要求较低,适用面较广,可实现摄像头倾斜校正,提高拍摄图像的逼真性,提高患者的康复效果,当摄像头安装存在倾斜时,若系统直接镜像,将出现影像反馈不真实,视错觉效果不明显,进而镜像患者的康复效果;本发明将平面镜成像转化为数字显示,可操控性及受训者依从性均较传统镜像治疗高,本发明可根据患者健肢活动实现实时镜像影像反馈,提高康复训练的效果,本发明对环境因素要求低,通过一定角度地俯拍克服了传统镜像治疗要求左、右周围环境无杂物干扰的缺点。
Description
技术领域
本发明具体涉及医疗康复设备镜像治疗领域技术领域,具体涉及一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统。
背景技术
脑卒中是目前世界上成年人致残的主要原因,近年研究显示我国住院急性脑梗死患者发病后一个月病死率约为3.3%~5.2%,1年病死率约11.4%~15.4%,致残率约33.4%~44.6%。一般认为,脑卒中患者的最佳恢复期在中风后的前3个月。第一个月的恢复水平很大情况下决定了患者日后的恢复水平。
镜像治疗,又称为镜像视觉反馈疗法,最初由Ramachandran和Rogers-Ramachandran提出。镜像治疗主要基于镜像神经元理论,主要目标是通过镜面反射提供视觉反馈影响肢体运动。这种视觉的错觉通过激活神经传导通路,可能阻止或降低瘫痪肢体习得性废用的发生,从而利于肢体功能的恢复。传统的镜像治疗要求患者具有一定的坐位功能,无法适用于早期卧床病人。此外,传统的镜像治疗较容易受到外界物体投影干扰,对环境要求较高,难以达到较好的治疗效果。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷及不足。根据镜像疗法原理,本发明设计了一款下肢数字化镜像疗法康复训练系统,旨在帮助脑卒中患者恢复下肢活动功能。镜像疗法是指利用平面镜成像原理,将健侧活动的影像复制到患侧,让患者想象患侧运动,通过视觉反馈、视错觉以及虚拟现实,结合康复训练项目而成的治疗手段。
本发明采用的技术解决方案是:一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,所述的康复训练系统包括实时图像采集模块,图像镜像处理模块以及下肢康复训练模块,
所述的实时图像采集模块:实时拍摄采集患者健侧下肢运动图像并传输给图像镜像处理模块;
所述的图像镜像处理模块:将接收的患者健侧下肢运动图像镜像化处理得到相同的患侧下肢运动图像,将健侧下肢运动图像和镜像化的患侧下肢运动图像合成一个完整的图像传输至下肢康复训练模块;
所述的下肢康复训练模块:将接收到的完整的图像通过显示器实时播放给患者。
所述的康复训练系统还包括有图像倾斜校正模块,所述的图像倾斜校正模块通过实时图像采集模块实时采集患侧下肢运动图像与参照标准线比对后校正校正实时图像采集模块保证只采集到患侧下肢运动图像。
所述的参照标准线为刚性细棒,所述的刚性细棒放置于实时图像采集模块的正下方,患者两腿之间的位置。
所述的实时图像采集模块包括摄像头和用于固定并调节摄像头位置的摄像头支架。
所述的摄像头安装在病床的的上方,所述的摄像头离病床床面的高度为0.6-1.5m,所述的摄像头到床尾的距离为0.8-1.1m。
所述的图像镜像处理模块包括工控机,所述的工控机与摄像头通过USB接口连接。
所述的下肢康复训练模块包括显示器支架和安装在显示器支架上的显示器以及扬声器,所述的显示器和扬声器通过HDMI线与工控机连接。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,通过摄像头在一定角度下俯拍患肢影像,实现镜像疗法,使用便捷,就医疗器械而言,成本较低,本系统采取卧位训练方式,能够早期介入治疗,对患者要求较低,适用面较广,本发明可实现摄像头倾斜校正,提高拍摄图像的逼真性,提高患者的康复效果,当摄像头安装存在倾斜时,若系统直接镜像,将出现影像反馈不真实,视错觉效果不明显,进而镜像患者的康复效果;本发明将平面镜成像转化为数字显示,可操控性及受训者依从性均较传统镜像治疗高,本发明可根据患者健肢活动实现实时镜像影像反馈,提高康复训练的效果,本发明对环境因素要求低,通过一定角度地俯拍克服了传统镜像治疗要求左、右周围环境无杂物干扰的缺点。
附图说明
图1为本发明下肢数字化镜像疗法康复训练系统模块示意图。
图2为本发明的装置结构示意图。
图3为本发明的软件框架示意图。
图4是本发明涉及的实际装置示意图。
图5是本发明数字化镜像效果图。
图中1-实时图像采集模块,2-图像镜像处理模块,3-下肢康复训练模块,4-图像倾斜校正模块。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明。
一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的康复训练系统包括实时图像采集模块1,图像镜像处理模块2以及下肢康复训练模块3,
所述的实时图像采集模块:实时拍摄采集患者健侧下肢运动图像并传输给图像镜像处理模块;
所述的图像镜像处理模块:将接收的患者健侧下肢运动图像镜像化处理得到相同的患侧下肢运动图像,将健侧下肢运动图像和镜像化的患侧下肢运动图像合成一个完整的图像传输至下肢康复训练模块;
所述的下肢康复训练模块:将接收到的完整的图像通过显示器实时播放给患者。
所述的康复训练系统还包括有图像倾斜校正模块4,所述的图像倾斜校正模块通过实时图像采集模块实时采集患侧下肢运动图像与参照标准线比对后校正实时图像采集模块保证只采集到患侧下肢运动图像。
所述的参照标准线为刚性细棒,所述的刚性细棒放置于实时图像采集模块的正下方,患者两腿之间的位置。
所述的实时图像采集模块包括摄像头和用于固定并调节摄像头位置的摄像头支架。所述的摄像头安装在病床的的上方,所述的摄像头离病床床面的高度为0.6-1.5m,所述的摄像头到床尾的距离为0.8-1.1m,摄像头依据摄像头的广角,使患者下肢能够全部进入摄像头视野范围内。
所述的图像镜像处理模块包括工控机,所述的工控机与摄像头通过USB接口连接。
所述的下肢康复训练模块包括显示器支架和安装在显示器支架上的显示器以及扬声器,所述的显示器和扬声器通过HDMI线与工控机连接。其中显示器支架可实现方位可调,以适应患者卧床时的视野要求。
所述的显示器支架起到支撑显示器,并可抵挡患者视野的作用。所述的摄像头像素200万,广角100度镜头,用于拍摄患肢影像。
所述的软件系统,包括康复训练部位选择、训练动作示范、摄像头倾斜自动校正、下肢活动影像实时的镜像处理和训练节拍控制。其特征在于,操作者进行康复训练部位选择后,会有相应的训练动作示范,以使患者明白如何进行下肢康复的训练;在床的正线(摄像头的正下方,两腿之间的位置)放置一个刚性细棒作为定标的标准线,摄像头拍摄当前画面,实现倾斜自动校正;后实现下肢活动影像实时的镜像处理,反馈结果并显示;在康复训练时,可开启训练节拍。训练节拍的特征在于,可实现节拍速度可调,节拍执行时间可调,以适应不同患者的需要。
本发明的功能训练模块,为患者提供下肢功能性动作训练,功能性训练内容包括踝关节屈伸训练、膝关节屈伸训练、髋关节屈伸及内收外展训练。
本发明具有以下优点:
1.本发明使用便捷;就医疗器械而言,成本较低;
2.本系统采取卧位训练方式,能够早期介入治疗,对患者要求较低,适用面较广;
3.本发明可实现摄像头倾斜自动校正,提高患者的康复效果。当摄像头
安装存在倾斜时,若系统直接镜像,将出现影像反馈不真实,视错觉效果不明显,进而镜像患者的康复效果;
4本发明将平面镜成像转化为数字显示,可操控性及受训者依从性均较传统镜像治疗高;
5.本发明可根据患者健肢活动实现实时镜像影像反馈,提高康复训练的效果;
6.本发明对环境因素要求低,通过一定角度地俯拍克服了传统镜像治疗要求左、右周围环境无杂物干扰的缺点;
7.本发明外置遥控器,可实现功能选择、节拍指令的开启与停止功能,更加方便操作的操作;
8.本系统内置的节拍器可实现节拍速度可调,节拍执行时间可调,以适应不同患者的需要;
9. 本发明可通过控制平台制定科学合理的治疗方案,并且每种功能训练都有对应的示范动作供患者学习。
本发明所提供的镜像疗法康复训练,将平面镜成像转化为数字显示,针对患者下肢进行康复训练。患者可以平躺在床上,显示器置于患者视野中。摄像机自动倾斜校正后,采集患者健肢运动画面,后传输至工控机。电脑先对其进行镜像处理,后将镜像画面和原始画面进行拼接得到最终画面,最后显示出来。患者训练时,患者需根据软件设计的节拍器发出的指令,在运动区域做指定动作。其中镜像影像实时反馈与节拍指令同步进行,并且外置的遥控器可控制节拍的开启与停止操作,也可通过外置的遥控器选择节拍的节奏速度;此外,该节拍器实现节奏速度可调,训练时间可调,以满足患者不同阶段康复训练的需要。
具体实施如下;
准备一张病床,将装置(摄像头、摄像头支架、显示器、显示器支架、工控机)如图4放置好,摄像头置于床中线上,根据患者的身高调整摄像头与床尾的距离;摄像头的USB数据线与工控机的USB接口连接,显示器通过HDMI线与工控机连接。其中,工控机需连接电源,需装有软件应用程序。
打开软件应用程序,先将一刚性细棒(长约1m)置于床的中线处(即摄像头的正下方),然后点击界面的“定标”按钮,此时程序将实现摄像头自动倾斜校正。这一操作将使得数字镜像更加真实,进而提高康复效果。
病人躺卧,左、右腿分别置于床中线的两侧。在界面选择不同的功能训练后,屏幕上将会呈现一段相应的康复动作示范,播放结束后,打开节拍(第一次点击训练界面为节拍开启,再一次点击训练界面为节拍停止),扬声器中将播放动作指令,此时患者需根据指令在活动范围内进行训练。
显示器上将显示影像镜像的实时反馈,即患者健肢活动时,显示器中的双腿将实现同步运动。当患者训练中途出现疲惫时,患者可通过遥控器操作停止训练;休息后再通过遥控器开启训练。
本发明为病患提供下肢动作训练,功能性训练内容包括踝关节屈伸训练、膝关节屈伸训练、髋关节屈伸及内收外展训练。
本发明提供两种训练方式:一是指定部位进行训练;二是各个部位训练自动连续训练,如先训练踝关节屈伸训练,5分钟后自动进入膝关节屈伸训练,5分钟后自动进入髋关节内收外展训练,5分钟后自动进入髋关节屈伸训练,并于5分钟后结束训练。
本发明根据镜像疗法原理,设计了一款下肢数字化镜像疗法康复训练系统,旨在帮助脑卒中患者恢复下肢活动功能。镜像疗法是指利用平面镜成像原理,将健侧活动的影像复制到患侧,让患者想象患侧运动,通过视觉反馈、视错觉以及虚拟现实,结合康复训练项目而成的治疗手段。本发明装置简明,集交互操作、节拍播放、遥控操作于一体,实时采集患者的活动影像并实现当前健肢的镜像实时反馈。本发明采取卧位训练方式,对患者要求较低,适用面较广。本发明针对下肢进行镜像治疗康复训练,根据操作者选择不同,播放相应示范训练动作的视频,以指示患者进行规范的康复训练。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的康复训练系统包括实时图像采集模块(1),图像镜像处理模块(2)以及下肢康复训练模块(3),
所述的实时图像采集模块:实时拍摄采集患者健侧下肢运动图像并传输给图像镜像处理模块;
所述的图像镜像处理模块:将接收的患者健侧下肢运动图像镜像化处理得到相同的患侧下肢运动图像,将健侧下肢运动图像和镜像化的患侧下肢运动图像合成一个完整的图像传输至下肢康复训练模块;
所述的下肢康复训练模块:将接收到的完整的图像通过显示器实时播放给患者。
2.根据权利要求1所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的康复训练系统还包括有图像倾斜校正模块(4),所述的图像倾斜校正模块通过实时图像采集模块实时采集患侧下肢运动图像与参照标准线比对后校正实时图像采集模块保证只采集到患侧下肢运动图像。
3.根据权利要求2所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的参照标准线为刚性细棒,所述的刚性细棒放置于实时图像采集模块的正下方,患者两腿之间的位置。
4.根据权利要求1所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的实时图像采集模块包括摄像头和用于固定并调节摄像头位置的摄像头支架。
5.根据权利要求4所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的摄像头安装在病床的上方,所述的摄像头离病床床面的高度为0.6-1.5m,所述的摄像头到床尾的距离为0.8-1.1m。
6.根据权利要求1所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的图像镜像处理模块包括工控机,所述的工控机与摄像头通过USB接口连接。
7.根据权利要求6所述的一种下肢数字化镜像疗法康复训练系统,其特征在于,所述的下肢康复训练模块包括显示器支架和安装在显示器支架上的显示器以及扬声器,所述的显示器和扬声器通过HDMI线与工控机连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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