CN108836347A - 帕金森患者康复训练方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种帕金森患者康复训练系统，虚拟场景模块，用于建立刺激患者感官的虚拟场景；信息采集模块，包括运动采集单元和脑电采集单元,所述运动采集单元用于采集患者的运动信息，所述脑电采集单元用于采集患者在康复训练过程中的脑电信息；控制模块,与所述虚拟场景模块和所述信息采集模块通信连接，用于接收所述信息采集模块采集的所述患者的运动信息和脑电信息，使所述虚拟场景模块根据所述患者当前状态生成对应的虚拟场景。本发明结合虚拟现实技术，建立虚拟场景，使患者在虚拟场景中训练，降低患者跌倒的风险，让患者拥有安全感。康复训练过程中，通过实时判断患者状态，对虚拟场景进行调节，提高康复训练效果。

Description

帕金森患者康复训练方法和系统
技术领域
本发明涉及医疗检测和辅助器械领域，特别是涉及一种帕金森患者康复训练方法和系统。
背景技术
帕金森病(Parkison’s disease,PD.)是一种常见的中老年人慢性退行性神经变性疾病，是由于黑质纹状体多巴胺能神经元的缺失,由此而引起纹状体多巴胺含量显著性减少而致病。帕金森病的临床主要表现可为多种运动形式，如静止性震颤、肌肉僵直、运动慌张、运动迟缓和姿势失稳等锥体外系症状。我国每年有10万新发帕金森病患者，我国65岁以上人群总体患病率为1％，45岁以上人群发病率为0.4％，患病率随年龄增加而升高，男性稍高于女性.帕金森病已成为中老年致残的重要原因之一，随着我国老年人口的不断增加，帕金森病患者可能将持续上升，这样将给家庭、社会均带来巨大的经济负担。
步态冻结发生于帕金森病的中晚期，于长期服用左旋多巴的患者患病率在20％-60％之间。步态冻结表现为起步犹豫，在转弯或者到达目的地时犹豫，脚像粘在地上一样。一般的，步态冻结只持续几秒，但是偶然的也会超过30s以上。步态冻结一般只在特定的情形下发生，例如患者在起步时、转弯时、即将到达目的地时及经过障碍物或者较为狭窄的空间时，少数患者在宽阔的空间也会发生步态冻结。环境因素，认知和情绪的影响均会对步态冻结患者产生影响，双重任务、分心、拥挤的地方和处于时间压力之下时容易出现步态冻结。由于目前对步态冻结的机理机制还不够明确，因此针对步态冻结还没有明确的、效果很好的治疗手段。目前，步态冻结的帕金森患者如何康复未有针对性的治疗手段。
发明内容
基于此，有必要针对步态冻结的帕金森患者如何康复问题，提供一种帕金森患者康复训练方法和系统。
一种帕金森患者康复训练系统，所述的帕金森患者康复训练系统包括：
虚拟场景模块，用于建立刺激患者感官的虚拟场景；
信息采集模块，包括运动采集单元和脑电采集单元,所述运动采集单元用于采集患者的运动信息，所述脑电采集单元用于采集患者在康复训练过程中的脑电信息；
控制模块,与所述虚拟场景模块和所述信息采集模块通信连接，用于接收所述信息采集模块采集的所述患者的运动信息和脑电信息，根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成对应的控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块,使所述虚拟场景模块根据所述患者当前状态生成对应的虚拟场景。
在其中一个实施例中，所述控制模块设置有场景存储单元，所述场景存储单元用于存储患者不同状态所对应的虚拟场景和/或对虚拟场景的设置。
在其中一个实施例中，所述运动采集单元采集患者在康复训练过程中的身体姿态信息。
在其中一个实施例中，所述运动采集单元包括陀螺仪和角度传感器，用于检测患者身体部位的加速度和旋转角信息。
在其中一个实施例中，所述信息采集模块还包括步态采集单元，所述步态采集患者的步态信息，所述控制模块根据所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成所述控制指令。
在其中一个实施例中，所述步态采集单元采集患者的步长、跨步长、步速、步频、韵律、单步时间和跨步时间中的至少一种信息。
在其中一个实施例中，所述脑电信息包括左枕脑电信息、右顶脑电信息和额叶皮层脑电信息中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述虚拟场景模块为头戴式虚拟显示设备。
一种帕金森患者康复训练方法，包括步骤：
建立虚拟场景，刺激患者感官；
采集患者运动信息和脑电信息；
根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态；
根据所述患者当前状态切换成对应的虚拟场景。
在其中一个实施例中，还包括步骤：采集患者的步态信息，根据所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态。
本发明结合虚拟现实技术，建立虚拟场景，使患者在虚拟场景中训练，降低患者跌倒的风险，让患者拥有安全感。康复训练过程中，通过实时判断患者状态，对虚拟场景进行调节，提高康复训练效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的帕金森患者康复训练系统示意图；
图2为本发明一实施例的帕金森患者康复训练方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
如图1所示，图1为本发明一实施例的帕金森患者康复训练系统示意图。
所述的帕金森患者康复训练系统包括：虚拟场景模块130、信息采集模块110和控制模块120。所述控制模块120与所述信息采集模块110通信连接，能够获取所述信息采集模块采集的步态信息、运动信息和脑电信息。所述控制模块120与虚拟场景模块130通信连接，控制所述虚拟场景模块130生成日常生活环境的虚拟场景，触发患者对所述虚拟场景的身体反应。所述控制模块120实时接收信息采集模块110所采集的患者在虚拟场景中的信息进而分析患者状态，得到患者冻结步态的量化数据，为相关医务人员的诊断提供参考。
所述虚拟场景模块130用于建立虚拟场景，为患者提供日常生活环境的虚拟场景，触发患者对所述虚拟场景的身体反应。可选地，所述虚拟场景为帮助患者康复训练的场景。具体地，所述虚拟场景包括街道、操场、商场或其他患者康复训练场景。所述虚拟场景可避免实际的障碍物，降低患者跌倒的风险，让患者拥有安全感，可使患者无需在多个真实训练场景辗转，在一个地点即可完成训练，使用方便，降低患者跌倒风险和降低对训练场地的限制。所述虚拟场景模块130受所述控制模块120控制，可针对患者不同状态作出所述虚拟场景的适应性调整，利于缓解帕金森患者的步态冻结症状。
所述虚拟场景模块130，用于将所述虚拟场景输出，使患者感官处于所述虚拟场景中。在一实施例中，所述虚拟场景模块130为头戴式虚拟显示设备。可以理解，所述虚拟场景模块130也可以为投影设备以及影响输出所述虚拟场景。
所述信息采集模块110，包括步态采集单元111、运动采集单元112以及脑电采集单元113。所述信息采集模块110用于采集患者在所述虚拟场景下的信息，获得所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，为医生诊断提供参考依据。
可选地，所述步态采集单元111用于采集患者在康复训练过程中的步态信息。具体地，所述步态信息包括步长、跨步长、步速、步频、韵律、单步时间、跨步时间或其他步态信息。所述步态采集单元111将采集的步态信息发送至所述控制模块120。
可选地，所述运动采集单元112用于采集患者在康复训练过程中的运动信息，用于检测患者身体部位的加速度和旋转角信息。具体地，所述运动采集单元112包括陀螺仪、加速度传感器、角度传感器或其他传感器设备。在一实施例中，所述运动采集单元112为陀螺仪和角度传感器，采集患者在康复训练过程中的身体姿态信息。所述运动采集单元112将采集的运动信息发送至所述控制模块120。
所述控制模块120根据所述步态采集单元111以及运动采集单元112采集的步态信息和运动信息可以判断患者是否处于步态冻结状态。所述步态渐冻状态为当行走时发生步态冻结，在竖直方向上加速度有频繁的变化，但是向前的加速度仅有波动，陀螺仪数值没有较大的改变，且根据步态参数，跨步长几乎为0；当转弯时发生步态冻结，在竖直方向上加速度有频繁的变化，但是向前的加速度仅有波动，陀螺仪数值有较大的改变。
可选地，所述脑电采集单元113用于采集患者在康复训练过程中的脑电信息。具体地，所述脑电信息包括左枕脑电信息、右顶脑电信息、额叶皮层脑电信息、右额极脑电信息、右前颞脑电信息、右中颞脑电信息、右后颞脑电信息或其他脑电信息。在一实施例中，所述脑电信号包括左枕脑电信息、右顶脑电信息、额叶皮层脑电信息。所述脑电信息可以在一定程度上预测患者步态冻结状态的发生，且所述脑电信息还可以与所述步态信息和所述运动信息一起用于诊断患者是否处于步态冻结状态。
所述控制模块120用于数据接收、分析和处理以及实现对其他模块的控制，控制模块120位置不限，所述控制模块120与所述虚拟场景模块130和所述信息采集模块110通信连接，用于接收所述信息采集模块110采集的所述患者的运动信息和脑电信息，根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成对应的控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块130,使所述虚拟场景模块130根据所述患者当前状态生成对应的虚拟场景。
所述控制模块120分析所述步态信息和所述运动信息获得患者状态，根据所述患者状态生成控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块130,使所述虚拟场景模块130根据所述患者当前状态生成对应的虚拟场景。在一实施例中，所述控制模块120分析所述步态信息和所述运动信息，发现患者的步长较小，且一直有向前的加速度和竖直方向的加速度明显跳动，则生成控制指令发送至所述虚拟场景模块130，所述虚拟场景模块130将所述虚拟场景中的提示间距变大，速度变慢，给患者时间增加步长，降低步频，降低患者跌倒的风险。在另一实施例中，所述控制模块120分析所述步态信息和所述运动信息获得患者状态，发现患者处于步态渐冻状态，则生成控制指令发送至所述虚拟场景模块130，所述虚拟场景模块130将所述虚拟场景中出现视觉提示和声音提示，改变所述虚拟场景。可以理解，所述提示也可以为震动提示或其他提示方式。
在患者训练过程中，根据患者状态实时调节所述虚拟场景中的视觉提示，所述控制模块120分析所述步态信息和所述运动信息获得患者状态，根据所述患者状态实时调节所述虚拟场景中的视觉提示或其他提示信息。例如，若患者状态良好，就不给患者提示，若患者处于步态冻结状态时，在所述虚拟场景中的视觉提示会根据当前患者状态实时调整，帮助患者训练，缓解步态冻结症状。例如，若患者处于慌张步态状态时，所述虚拟场景中视觉提示的间隔变长，速度变慢，使患者的步长变长，步速降低，帮助患者训练，从而缓解慌张步态症状。
所述控制模块120分析所述脑电信息获得患者状态，根据所述患者状态生成控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块130，所述虚拟场景模块130根据所述控制指令调节所述虚拟场景。在一实施例中，所述控制模块120分析所述脑电信息获得患者状态，当患者为注意力不集中状态时，控制所述虚拟场景模块130调节所述虚拟场景提高患者注意力，当患者为注意力集中状态时，控制所述虚拟场景模块130调节所述虚拟场景稳定患者注意力；当患者为心情不佳状态时，控制所述虚拟场景模块130调节所述虚拟场景为暖色调，播放欢快的音乐，使患者心情愉悦，提高训练效果。
所述控制模块120还包括场景存储单元121，所述场景存储单元121用于存储患者不同状态所对应的虚拟场景和/或对虚拟场景的设置。
所述场景存储单元121保存患者在训练过程中虚拟场景的设置，在患者下次进行康复训练时，将之前设置直接应用到所述虚拟场景中，使患者的康复训练更加流畅。
本发明的帕金森患者康复训练系统，通过所述信息采集模块110采集所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，将所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息传输至控制模块120中，所述控制模块120分析所述所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，控制所述虚拟场景模块130生成虚拟场景输出至患者，患者根据所述虚拟场景的引导进行康复训练。患者可以调整所述虚拟场景的景物布置，增加训练的趣味性，在一定程度上锻炼患者的认知能力。
如图2所示，图2为本发明一实施例的帕金森患者康复训练方法流程图。所述帕金森患者康复训练方法，用于所述帕金森患者康复训练系统，包括，
步骤210，建立虚拟场景，刺激患者感官。
所述虚拟场景模块130建立所述虚拟场景，将所述虚拟场景输出至患者引导患者进行康复训练。
步骤220，采集患者运动信息和脑电信息。
所述采集患者运动信息和脑电信息，还包括采集步态信息。
步骤230，根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态。
所述控制模块120接收所述信息采集模块110采集的所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，分析所述运动信息和所述脑电信息获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块130。根据所述患者状态的不同所述控制模块120可控制所述虚拟场景模块130对患者产生相应的提示。
步骤240，根据所述患者当前状态切换成对应的虚拟场景。
所述控制模块120分析患者当前状态生成控制指令发送至所述虚拟场景130，所述虚拟场景模块130接收所述控制指令，根据所述控制指令对所述虚拟场景进行调节。
本发明的帕金森患者康复训练方法，通过实时采集所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，并针对所述所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息实时地调节所述虚拟场景的设置，可以适应性的调节所述虚拟场景，增加患者康复训练的趣味性，并在一定程度上锻炼患者的认知能力。针对步态冻结患者，当检测到患者处于步态冻结状态时，所述虚拟场景模块130将所述虚拟场景调节成宽阔的场景，且给予患者视觉提示，患者可以根据所述视觉提示运动，以达到步态冻结症状缓解效果。在康复训练完成后，所述控制模块120分析在康复训练时间内的所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息，给出患者的步行能力评估，让患者了解自己所处的状态，使患者了解康复训练的效果。
本发明结合虚拟现实技术，建立虚拟场景，使患者在虚拟场景中训练，降低患者跌倒的风险，让患者拥有安全感。康复训练过程中，通过实时判断患者状态，对虚拟场景进行调节，提高康复训练效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述的帕金森患者康复训练系统包括：
虚拟场景模块，用于建立刺激患者感官的虚拟场景；
信息采集模块，包括运动采集单元和脑电采集单元,所述运动采集单元用于采集患者的运动信息，所述脑电采集单元用于采集患者在康复训练过程中的脑电信息；
控制模块,与所述虚拟场景模块和所述信息采集模块通信连接，用于接收所述信息采集模块采集的所述患者的运动信息和脑电信息，根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成对应的控制指令，发送所述控制指令至所述虚拟场景模块,使所述虚拟场景模块根据所述患者当前状态生成对应的虚拟场景。
2.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述控制模块设置有场景存储单元，所述场景存储单元用于存储患者不同状态所对应的虚拟场景和/或对虚拟场景的设置。
3.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述运动采集单元采集患者在康复训练过程中的身体姿态信息。
4.根据权利要求3所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述运动采集单元包括陀螺仪和角度传感器，用于检测患者身体部位的加速度和旋转角信息。
5.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述信息采集模块还包括步态采集单元，所述步态采集患者的步态信息，所述控制模块根据所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态，根据所述患者当前状态生成所述控制指令。
6.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述步态采集单元采集患者的步长、跨步长、步速、步频、韵律、单步时间和跨步时间中的至少一种信息。
7.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述脑电信息包括左枕脑电信息、右顶脑电信息和额叶皮层脑电信息中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的帕金森患者康复训练系统，其特征在于，所述虚拟场景模块为头戴式虚拟显示设备。
9.一种帕金森患者康复训练方法，其特征在于，包括步骤：
建立虚拟场景，刺激患者感官；
采集患者运动信息和脑电信息；
根据所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态；
根据所述患者当前状态切换成对应的虚拟场景。
10.根据权利要求9所述的帕金森患者康复训练方法，其特征在于，还包括步骤：采集患者的步态信息，根据所述步态信息、所述运动信息和所述脑电信息分析并获取患者当前状态。
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