CN108968971A - 一种爬行训练检测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬行训练检测分析系统，包括训练层、检测层、分析层，其中训练层包含底座、支架、滑动构件、滚动构件、电机、传动带、机电控制构件；检测层包含人体运动检测构件、压力传感器阵列构件、红外热成像构件、检测数据存储、传输、显示构件；分析层包含数据信息智能分析系统、智能终端、移动智能终端、网络支持系统。本发明可以使中风偏瘫患者、脑功能障碍患者、运动员在爬行机上实现爬行锻炼，并且进行爬行步态检测分析、运动状态检测分析，优化方案，达到大脑功能改善、肢体功能改善的效果。

Description

一种爬行训练检测分析系统

技术领域

本发明涉及训练检测分析技术领域，具体的说是一种爬行训练检测分析系统。

背景技术

现代社会，生活节奏、生活压力对人的大脑提出了很高的要求。对大脑功能损伤的修复和大脑功能提高的需求都相当迫切。大脑中枢神经损伤后恢复和功能提升的基础是中枢神经系统的可塑性，中枢神经系统的可塑性是中枢神经系统在环境变化或者受伤时，神经具有的结构和功能的相应变化能力，低等动物的中枢神经系统可塑性很强，高等动物减弱，而哺乳动物更弱。

低等动物、高等动物和哺乳动物中枢神经系统可塑性差异的本质是它们中枢神经系统结构和功能的差别。从低等动物、高等动物、哺乳动物演化到人，中枢神经系统发育的越来越完善，在整个生命活动中的作用越来越重要，因此损伤后恢复的难度也越来越大。

从单细胞生物演化到人类是一个漫长的过程，在人类个体的发育史中迅速重演了人类祖先的主要发育阶段，爬行类动物完全摆脱了对水生环境的依赖性，成体不仅能适应陆地生活，而且也能在陆地上产卵、孵化，所以他们才是真正的陆地脊椎动物，它们大多具有很强的再生能力，爬行是它们主要的运动方式。与爬行类动物发育阶段相对应的，人类个体的发育阶段是婴儿出生后的爬行阶段。

婴儿出生后的爬行阶段对于婴儿中枢神经系统的发育具有极其重要的意义。1969年，美国南加州大学Ayres教授将脑神经学与发展心理学相结合，发展了感觉统合理论。Ayres认为，人体的运动、感觉与认知功能发展，是与脑成熟进程并进的。来自人体的内外刺激，经过感官接受，先由脑干担任主要统合任务，继而逐渐由大脑皮质统合，发展学习能力。换言之，人体通过视觉、听觉、触觉、本体感觉与前庭感觉等五种最基础的感觉，与外界接触，向大脑传递刺激，先由低层次的脑干及内耳前庭平衡系统来处理这些感觉信息，随着脑的成熟，这些信息日渐透过高层次的大脑皮质进行有效的统合，从而形成运动—知觉—认知功能的高层次行为模式，对事物产生一个全面的、完整的认识，指挥机体去完成各项活动。婴儿出生后的爬行，是人一生中手脚等各个身体器官的最先综合协调使用，同时也是婴儿建立脑干、大脑皮质感觉统合能力的过程。有关专家的调查发现，90%以上的感觉统合失调儿童在婴儿期不会爬行或爬行时间很短，而爬行是目前国际公认的预防感觉统和失调的最佳手段。因此，可以认为爬行活动对大脑发育意义巨大。

康复医学在学术上较大的贡献之一即在于它使人们对偏瘫本质的认识发生了重大的变化。运动再学习训练方法主要依靠脑的可塑性，强调病人的主观参与和反馈对运动控制的重要性，在治疗实践上深化了康复医学对偏瘫本质的认识，因此日益受到国内外康复医学界的重视。把感觉统合理论贯彻到运动再学习训练方法中，建立中枢神经损伤的感觉统合——爬行方案，是目前中枢神经损伤后恢复的方案创新。

中枢神经损伤的感觉统合——爬行方案，同样主要依靠脑的可塑性，强调病人的主观参与和反馈对运动控制的重要性；并且认为病人的运动、感觉与认知功能发展，是与脑的可塑性——大脑的功能重组进程并进的，这一进程分为脑干统合功能重建阶段和大脑皮质统合功能重组阶段两步，而此前的康复方法未能充分重视感觉统合以及感觉统合的阶段性差别。

尤其关键的是，找到了与感觉统合能力建立相对应的运动方式——爬行，实现了康复运动再学习训练方式从局部、单一到整体、感觉统合的飞跃。

爬行时全身的肌肉得到锻炼，颈及躯干的稳定性及活动性增强，新陈代谢增强，在爬行过程中完成了向各种各样动作的转换，形成分离性运动能力，为直立行走做准备，促进感觉器官的发展，使脑、眼、耳、手、脚的神经协调，建立平衡能力、控制能力及协调能力，爬行对脑干统合功能重建和大脑皮质统合功能重组这两个阶段都有至关重要作用。

爬行训练方案，从感觉统合理论的角度解释并解决了中枢神经损伤后肢体活动障碍与语言障碍的相关性问题。

中枢神经损伤及损伤后恢复的过程中，心理障碍是影响恢复的重要因素，因为康复设计不合理，导致康复效果差，使病人承受了持续的心理挫败感，失去主动参与活动的兴趣，不能坚持训练，导致康复效果差，并形成恶性循环。爬行方法起点虽高，但是标准合理，可以使病人很快看到自己训练的成绩，激发主动参与活动的兴趣，坚持训练，导致高效康复，并形成良性循环。

中枢神经损伤的感觉统合——爬行方案，用于病人恢复各种中枢神经损伤导致功能障碍的训练，例如脑瘫、脑卒中及运动障碍病人等，它不仅是康复方案，更可以作为预防方案。

应用PET—CT、fMRI、红外热成像等研究中枢神经损伤的感觉统合——爬行方案，我们将会看到经过爬行训练，病人大脑的功能重组更自动更容易，而且存在脑干统合功能重建和大脑皮质统合功能重组两个阶段。

同理，应用爬行方案于运动员和其它需要改善大脑功能的人群，也可以获得良好的效果。

但是，爬行运动的训练、检测和分析遇到了许多困难。室外爬行、场地缺乏、视野受限、尘土影响呼吸，室内爬行，场地更加缺乏、连续爬行不便，而且爬行数据的检测困难，分析同样困难。

为了解决这些问题，我们提出了本发明。

为了方便爬行训练，多角度准确检测爬行的训练状态，快速分析检测数据，较低成本的实现上述目标。

发明内容

本发明提出如下技术方案。

一种爬行训练检测分析系统，其特征在于：包含训练层、检测层、分析层，其中训练层包含底座、支架、滑动构件、滚动构件、电机、传动带、机电控制构件；检测层包含人体运动检测构件、压力传感器阵列构件、红外热成像构件、检测数据存储、传输、显示构件；分析层包含数据信息智能分析系统、智能终端、移动智能终端、网络支持系统。

本发明的益处

实现了对爬行运动效率和便捷性的提高，对运动数据的有效检测和分析。

爬行运动的主体可以是运动员，可以是中风偏瘫的患者，针对不同的情况，需要选择滚动构件或者滑动构件，或者合用滚动构件与滑动构件。在步态分析中，压力传感器阵列构件是经常用到的相对成熟技术，移植到爬行运动的检测分析上，能够加速检测分析技术的积累和提升。红外热成像技术是近些年快速进步的领域，有研究将其应用于人体运动检测评估领域，准确性比较高，因此本发明把这个方法应用在爬行训练的检测分析上，以获得全面准确的评估。人体运动检测技术如运动捕捉技术，应用于本发明可以整合于上述技术检测分析中，改善完善分析效果。

智能硬件，智能手机，互联网的发展，利用多种建模方法、技术可以实现对爬行训练数据的挖掘，大大有利于不断优化训练方案。

实施方案

本发明对以往爬行训练、检测、分析方法进行了改进，实现机械化、电气化、智能化、网络化。

步骤如下：

(一)，以中风偏瘫患者为例，爬行机有底座、支架、滚动构件加滑动构件、传送带、电机、运动检测构件、机电控制构件、压力传感器阵列、红外热成像构件、数据存储传输和显示构件、智能终端及互联网等构成。传送带围绕在滚动构件和滑动构件之外，由电机带动，机电控制构件负责控制，压力传感器阵列安装在传送带或者滚动构件与滑动构件上面，显示器一般放在爬行机的一端，红外热成像镜头或者红外热成像摄像头通过支撑构件悬挂在传送带的上方，患者趴在传送带上爬行。本发明采用多种检测工具对爬行运动进行实时的检测，是个明显的优点。

(二)，由于中风偏瘫患者的肢体功能障碍，需要四肢健康才能使用的爬行机或者爬行器，远没有本发明使用便利。趴在传送带上，四肢、躯体着在传送带上，移动任意一到两个肢体，都可以持续前行，而不担心跌倒，获得运动信心，建立康复的良性循环。爬行状态人体有2-3个支点支撑，而且躯干离地面距离很近，这样的情况，爬行者非常不容易摔倒、对少数摔倒的损伤也很少担心，就能够安心的做训练，持续康复。而直立行走模式，既站立不稳、而且对摔倒损伤的担心又相当强烈，训练有效性相当低。

对于爬行运动，可以有主动模式和被动模式，其各自特点可以参照跑步机的跑步的主动模式和被动模式。

训练检测系统器件正常工作将检测数据上传到智能手机及互联网，互联网上建立每个人的数据库，用于存储数据和建模分析。日常在医疗机构检测的数据也可以上传，用于校正模型。

(三)，根据用户的具体需求，利用多种方法可以实现高效率时间段的精确分析和预测，大大有利于优化训练方案。

本发明可以为运动员提高运动成绩提供帮助。本发明还可以为其它大脑功能障碍的人群提供康复训练检测分析。

发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (1)

1.一种爬行训练检测分析系统，其特征在于：包含训练层、检测层、分析层，其中训练层包含底座、支架、滑动构件、滚动构件、电机、传动带、机电控制构件；检测层包含人体运动检测构件、压力传感器阵列构件、红外热成像构件、检测数据存储、传输、显示构件；分析层包含数据信息智能分析系统、智能终端、移动智能终端、网络支持系统。