CN111700619B - 一种颈部康复辅助系统及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颈部康复辅助系统及其装置，属于康复辅助技术。通过正向固定的摄像头拍照或录像获取得到对象在颈部康复训练中颈部水平转向过程的图像信息，并获取图像信息中对象的鼻尖、下巴尖部位置并进行标记，分别记为第一标记和第二标记；以对象双肩端部作为第三标记和第四标记，通过对第三标记和第四标记连线作为横向坐标，以颈部中间点作为所述横向坐标原点；对第一标记和第二标记在横向坐标上的垂点进行标记并测量垂点距坐标原点的垂点距离，根据所述垂点距离查询距离‑旋转角度对照表获得对象颈部旋转角度。本发明通过对象头部转动过程的图像识别出颈部旋转角度，用于规范颈部康复训练中的旋转力度和角度，帮助患者有序进行康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及康复辅助技术，特别是一种颈部康复辅助系统及其装置。
背景技术
鼻咽癌放化疗病人，颈椎受射线照射后可能导致颈椎关节僵硬，甚至无法转头，因此病人需进行颈部训练以预防颈部僵硬，训练效果目前暂无量化措施，因此拟研发一款颈部转动训练识别APP，即利用安卓手机前置摄像头拍照或者小视频方式测量颈部水平转向的角度。如果转向角度＜45°左右说明颈椎关节开始硬化，需要进行医疗干预。
专利201610521441.5一种颈部康复训练器，包括主架，所述主架上安装有支撑杆、指针和测量件；所述支撑杆一端位于主架外侧，并连接有下颚固定件；所述支撑杆另一端连接有弹簧，并通过所述弹簧旋转连接主架，且能够绕着弹簧轴线中心相对所述主架旋转；所述测量件呈内凹结构，且所述内凹结构的凹口朝向支撑杆；所述测量件上设有角度刻度；所述指针布置在测量件所在侧，并与所述测量件平行设置，其一端设置在所述支撑杆上，另一端指向所述测量件角度刻度。本发明能够辅助患者训练颈部，且能够测量颈部转动角度，进而使患者获知其自身训练的强度，避免出现颈部扭伤现象。但是该康复训练器只能靠患者自身制定康复训练，康复训练是否有有计划、是否循序渐进、是否根据医嘱进行等并不清楚，医生也无法及时了解到患者的康复情况，因此需要一种可以辅助患者康复训练的系统及配套装置。
本发明基于广西鼻咽癌临床医学研究中心的多项课题(合同编号：桂科AB16450009，81960186，桂科AB1850010，Z2015686,Z20180753),课题目的在于解决鼻咽癌方面遇到的医疗问题；特别是着重解决鼻咽癌放化疗病人康复过程的医疗问题。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种颈部康复辅助系统及其装置，通过摄像头获取对象头部转动过程的图形，从而识别出颈部旋转角度，用于规范颈部康复训练中的旋转力度和角度，帮助对象患者有序进行康复训练。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种颈部康复辅助系统,通过正向固定的摄像头拍照或录像获取得到对象在颈部康复训练中颈部水平转向过程的图像信息，并获取图像信息中对象的鼻尖、下巴尖部位置并进行标记，分别记为第一标记和第二标记；以对象双肩端部作为第三标记和第四标记，通过对第三标记和第四标记连线作为横向坐标，以颈部中间点作为所述横向坐标原点；对第一标记和第二标记在横向坐标上的垂点进行标记并测量垂点距坐标原点的垂点距离，根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表获得对象颈部旋转角度；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值，并将判断结果通知对象，记录每次颈部康复训练数据并反馈到监控中心；所述距离-旋转角度表根据对对象正向和侧向进行拍照，获得得到第一标记和第二标记旋转相对坐标原点旋转半径，模拟计算得到第一标记和第二标记在正向-侧向相对旋转90°过程中第一标记和第二标记对应其横向坐标的垂直点到坐标原点距离的变化值，生成变化值与对应旋转角度的距离-旋转角度对照表。
优选的，在对象颈部肌肉群位置颈三角凸显时，记为第五标记；当第五标记出现时，判断旋转角度为90°。
优选的，所述距离-旋转角度对照表中分别记录有第一标记和第二标记的变化值与对应旋转角度对应情况，且在根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表时，对象颈部旋转角度取第一标记和第二标记对应查询旋转角度的平均值。
一种颈部康复辅助系统包括辅助训练模块、检测模块、显示模块、在线诊断模块和监控中心模块；
所述辅助训练模块用于制定对象颈部水平转向训练计划，制定每日训练次数、每次水平转向角度、管理训练进度；
所述检测模块用于采集对象头部的图像信息，检测对象对象颈部水平转向训练中颈部旋转角度；生成距离-旋转角度对照表；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值；
所述显示模块设有与对象交换界面，显示辅助训练信息；
所述在线诊断模块用于医生远程在线对对象进行观察、诊断，记录患者康复情况；
所述监控中心模块存储检测模块发送旋转角度，形成分析图表。
辅助装置包括固定支架、旋转支架、下颚固定件、摄像支架、旋转电机、旋转编码器、限位器和控制单元，
所述固定支架包括底座、握把和固定件，所述底座底面水平且铺有防滑垫，所述握把成左右对称设置在底座两端，用于对象双手握紧；所述固定件包括夹紧块、固定螺钉和固定螺母；
所述旋转支架设置在固定支架上端并与固定支架旋转连接，所述旋转电机设置在固定支架上并与固定支架底部中间连接；旋转电机上安装旋转编码器；
所述下颚固定件固定在旋转支架上，摄像支架设置在旋转支架侧壁并朝外延伸，所述摄像支架远离旋转支架的一端设有用于手机放置的夹持组件，所述夹持组件高度与下颚固定件高度一致，并正向朝向下颚固定件；
所述限位器包括限位条、限位电机、角度传感器和固定限位块，所述固定限位块设置在固定支架上并贴近旋转支架左右两端，所述限位条设置两根并形成V形结构，且限位条通过相近的端部上轮齿结构形成联动结构、且与旋转支架旋转连接，所述限位电机固定在旋转支架上并与一限位条轮齿结构转动连接，所述角度传感器设置在另一限位条轮齿结构中心处并与其连接；两所述轮齿结构相远离的一端均伸出旋转支架位于两固定限位块之间，限位条与固定限位块形成限位关系，两所述限位条形成V形结构的夹角为0-180°；
所述控制单元分别电连接连接旋转电机、旋转编码器、限位电机、角度传感器；所述控制单元能够通过通讯连接所述辅助训练模块。
优选的，所述摄像支架与旋转支架铰接连接，且摄像支架为能够伸缩并向上朝旋转支架收叠。
优选的，所述控制单元包括无线模块和wifi模块，通过无线模块能够连接设置在摄像支架上的手机，通过wifi模块能够连接局域网。
优选的，所述旋转支架前后两端固定有极限限位块，所述极限限位块高度与固定限位块对应。
优选的，所述旋转支架可用旋转框体替代，所述旋转框体上设有对应限位条伸出的长条形孔。
优选的，所述下颚固定件包括电动升降杆和下颚托，所述下颚托呈弯月形，所述电动升降杆一端固定在旋转支架内，另一端设置在旋转支架外并与下颚托固定连接。
优选的，还包括语音模块，所述语音模块设置在固定支架内并与控制单元连接。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过构建一种利用多个标定点的识别照片或者视频中对象患者的颈部旋转角度，主要是通过标定点的前后变化，设定基础位置、分析颈部转动后标定点的变化从而获得颈部旋转角度；根据识别得到颈部转动角度，可以协助医生确定对象患者的康复情况，同时制定训练计划。
2.本发明提供适用于颈部康复辅助系统的训练器，可以方便固定在家庭中的桌面上，将通过电机带动对象头部旋转，从而达到颈部训练的目的。
附图说明
图1是本发明颈部康复辅助装置结构正视图。
图2是本发明颈部康复辅助装置结构剖视图。
图3是本发明限位条安装结构结构示意图。
图中，1-底座、2-旋转支架、21-长条形孔、3-下颚固定件、31-下颚托、32-电动升降杆、4-握把、5-固定件、6-旋转电机、7-旋转编码器、8-摄像支架、9-限位器、10-限位条、11-固定限位块、12-极限限位块。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
如图1所示，一种颈部康复辅助系统的原理为：通过正向固定的摄像头拍照或录像获取得到对象在颈部康复训练中颈部水平转向过程的图像信息，并获取图像信息中对象的鼻尖、下巴尖部位置并进行标记，分别记为第一标记和第二标记；以对象双肩端部作为第三标记和第四标记，通过对第三标记和第四标记连线作为横向坐标，以颈部中间点作为所述横向坐标原点；对第一标记和第二标记在横向坐标上的垂点进行标记并测量垂点距坐标原点的垂点距离，根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表获得对象颈部旋转角度；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值，并将判断结果通知对象，记录每次颈部康复训练数据并反馈到监控中心；所述距离-旋转角度表根据对对象正向和侧向进行拍照，获得得到第一标记和第二标记旋转相对坐标原点旋转半径，模拟计算得到第一标记和第二标记在正向-侧向相对旋转90°过程中第一标记和第二标记对应其横向坐标的垂直点到坐标原点距离的变化值，生成变化值与对应旋转角度的距离-旋转角度对照表。
具体工作过程步骤为：
(1)首先，在训练进行前，启动系统，固定摄像头，使得摄像头可以拍摄得到对象双肩以上的图形信息。摄像头可以采用智能手机、其他摄像头智能设备。对象站立在同一位置先正向摄像头再侧向摄像头，以便系统通过摄像头获取得到对象上身正向和侧向的照片。
(2)系统获得第一标记和第二标记旋转相对坐标原点旋转半径，模拟计算得到第一标记和第二标记在正向-侧向相对旋转90°过程中第一标记和第二标记对应其横向坐标的垂直点到坐标原点距离的变化值，生成变化值与对应旋转角度的距离-旋转角度对照表。
(3)训练进行时，对象保持原位置站立。系统通过摄像头拍照或录像获取得到对象在颈部康复训练中颈部水平转向过程的图像信息。将获取图像信息中对象的鼻尖、下巴尖部位置并进行标记，分别记为第一标记和第二标记。
(4)以对象双肩端部作为第三标记和第四标记，通过对第三标记和第四标记连线作为横向坐标，以颈部中间点作为所述横向坐标原点。对第一标记和第二标记在横向坐标上的垂点进行标记并测量垂点距坐标原点的垂点距离，根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表获得对象颈部旋转角度。判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值，并将判断结果通知对象，记录每次颈部康复训练数据并反馈到监控中心。这里阈值是辅助系统根据对象制定的训练计划设定的，例如转向角度＜45°左右说明颈椎关节开始硬化，需要进行医疗干预，因此45°是一个阶段性目标，在训练计划制定过程中，可以设定阈值从15°、20°、25°依次增加。还可以根据实际情况通过医生或对象自行调整阈值，是的训练计划难度从易到难、计划有序、效果可见。最终可以形成分析图表供对象和医生观看，以便掌握康复过程。
不难看出，本系统在操作上无需利用训练器材，主要是通过颈部转动训练识别，分析记录对象的训练情况，辅助患者在任何地方时间，均可以自行有效训练。相比现有技术，本系统更加实用，可以便于医患双方均可以及时观察了解康复情况。
为增加识别的稳定性、快捷性，在对象颈部肌肉群位置颈三角凸显时，记为第五标记；当第五标记出现时，判断旋转角度为90°。
为增加识别的数据可靠性，所述距离-旋转角度对照表中分别记录有第一标记和第二标记的变化值与对应旋转角度对应情况，且在根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表时，对象颈部旋转角度取第一标记和第二标记对应查询旋转角度的平均值。
本发明一种颈部康复辅助系统可以是基于智能手机的辅助系统，具体制作成一手机APP、或者基于微信的小程序。当然也可以是基于云端的系统，摄像头连接云端的系统。
颈部康复辅助系统包括辅助训练模块、检测模块、显示模块、在线诊断模块和监控中心模块；
辅助训练模块用于制定对象颈部水平转向训练计划，制定每日训练次数、每次水平转向角度、管理训练进度；
检测模块用于采集对象头部的图像信息，检测对象对象颈部水平转向训练中颈部旋转角度；生成距离-旋转角度对照表；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值；
显示模块设有与对象交换界面，显示辅助训练信息；
在线诊断模块用于医生远程在线对对象进行观察、诊断，记录患者康复情况；
监控中心模块存储检测模块发送旋转角度，形成分析图表。
由于鼻咽癌放化疗后，存在对象病人无法通过自身身体力量完成训练，或者达不到需要的训练量，影响康复效果，因此设置了与辅助系统对应的辅助装置。
如图2-3所示，辅助装置包括固定支架、旋转支架2、下颚固定件53、摄像支架8、旋转电机6、旋转编码器7、限位器9和控制单元。
固定支架包括底座1、握把4和固定件5，所述底座1底面水平且铺有防滑垫，所述握把4成左右对称设置在底座1两端，用于对象双手握紧。通过固定支架可以将整个辅助装置固定在如书桌或饭桌上。
固定件5包括夹紧块、固定螺钉和固定螺母。通过固定螺钉、固定螺母使得夹紧块与底座1形成对书桌或饭桌桌边夹持，从而实现固定。
旋转支架2设置在固定支架上端并与固定支架旋转连接，所述旋转电机6设置在固定支架上并与固定支架底部中间连接；旋转电机6上安装旋转编码器7。旋转支架2用于辅助带动对象患者头部转动，从而实现颈部转动训练。
下颚固定件53固定在旋转支架2上，摄像支架8设置在旋转支架2侧壁并朝外延伸，所述摄像支架8远离旋转支架2的一端设有用于手机放置的夹持组件，所述夹持组件高度与下颚固定件53高度一致，并正向朝向下颚固定件53。下颚固定件53用于支撑对象患者的下颚，使得对象患者头部可以跟随旋转支架2旋转。
限位器9包括限位条10、限位电机、角度传感器和固定限位块11，所述固定限位块11设置在固定支架上并贴近旋转支架2左右两端，所述限位条10设置两根并形成V形结构，且限位条10通过相近的端部上轮齿结构形成联动结构、且与旋转支架2旋转连接，所述限位电机固定在旋转支架2上并与一限位条10轮齿结构转动连接，所述角度传感器设置在另一限位条10轮齿结构中心处并与其连接；两所述限位条10轮齿结构相远离的一端均伸出旋转支架2位于两固定限位块11之间，限位条10与固定限位块11形成限位关系，两所述限位条10形成V形结构的夹角为0-180°。限位器9用于限制旋转支架2的旋转角度，避免多转或意外发生。
控制单元分别电连接连接旋转电机6、旋转编码器7、限位电机、角度传感器。
对辅助装置功能进一步完善，摄像支架8与旋转支架2铰接连接，且摄像支架8为能够伸缩并向上朝旋转支架2。所述控制单元包括无线模块和wifi模块，通过无线模块能够连接设置在摄像支架8上的手机，通过wifi模块能够连接局域网。所述旋转支架2前后两端固定有极限限位块12，所述极限限位块12高度与固定限位块11对应。所述旋转支架2可用旋转框体替代，所述旋转框体上设有对应限位条10伸出的长条形孔21。所述下颚固定件53包括电动升降杆32和下颚托31，所述下颚托31呈弯月形，所述电动升降杆32一端固定在旋转支架2内，另一端设置在旋转支架2外并与下颚托31固定连接。还包括语音模块，所述语音模块设置在固定支架内并与控制单元连接。
在使用时，先安装好辅助装置，将安装有辅助系统的手机安装在摄像支架8上，将辅助系统连接控制辅助装置的控制单元。开始前对象患者通过辅助系统显示模块旋转训练计划，对象患者坐在辅助装置正前方，下颚对应枕在下颚托31上，双手握紧握把4。辅助系统将训练计划中设定的阈值发送到控制单元，控制单元控制限位器9设定限位角度。辅助系统控制辅助装置安装训练计划进行旋转，辅助系统记录训练情况并生成分析图表。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (8)
1.一种颈部康复辅助系统，其特征在于：通过正向固定的摄像头拍照或录像获取得到对象在颈部康复训练中颈部水平转向过程的图像信息，并获取图像信息中对象的鼻尖、下巴尖部位置并进行标记，分别记为第一标记和第二标记；以对象双肩端部作为第三标记和第四标记，通过对第三标记和第四标记连线作为横向坐标，以颈部中间点作为所述横向坐标原点；对第一标记和第二标记在横向坐标上的垂点进行标记并测量垂点距坐标原点的垂点距离，根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表获得对象颈部旋转角度；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值，并将判断结果通知对象，记录每次颈部康复训练数据并反馈到监控中心；所述距离-旋转角度对照表根据对对象正向和侧向进行拍照，获得得到第一标记和第二标记旋转相对坐标原点旋转半径，模拟计算得到第一标记和第二标记在正向-侧向相对旋转90°过程中第一标记和第二标记对应其横向坐标的垂直点到坐标原点距离的变化值，生成变化值与对应旋转角度的距离-旋转角度对照表；
包括辅助训练模块、检测模块、显示模块、在线诊断模块和监控中心模块；
所述辅助训练模块用于制定对象颈部水平转向训练计划，制定每日训练次数、每次水平转向角度、管理训练进度；
所述检测模块用于采集对象头部的图像信息，检测对象对象颈部水平转向训练中颈部旋转角度；生成距离-旋转角度对照表；判断旋转角度是否满足颈部康复训练中规定的阈值；
所述显示模块设有与对象交换界面，显示辅助训练信息；
所述在线诊断模块用于医生远程在线对对象进行观察、诊断，记录患者康复情况；
所述监控中心模块存储检测模块发送旋转角度，形成分析图表；
包括固定支架、旋转支架、下颚固定件、摄像支架、旋转电机、旋转编码器、限位器和控制单元，
所述固定支架包括底座、握把和固定件，所述底座底面水平且铺有防滑垫，所述握把成左右对称设置在底座两端，用于对象双手握紧；所述固定件包括夹紧块、固定螺钉和固定螺母；
所述旋转支架设置在固定支架上端并与固定支架旋转连接，所述旋转电机设置在固定支架上并与固定支架底部中间连接；旋转电机上安装旋转编码器；
所述下颚固定件固定在旋转支架上，摄像支架设置在旋转支架侧壁并朝外延伸，所述摄像支架远离旋转支架的一端设有用于手机放置的夹持组件，所述夹持组件高度与下颚固定件高度一致，并正向朝向下颚固定件；
所述限位器包括限位条、限位电机、角度传感器和固定限位块，所述固定限位块设置在固定支架上并贴近旋转支架左右两端，所述限位条设置两根并形成V形结构，且限位条通过相近的端部上轮齿结构形成联动结构、且与旋转支架旋转连接，所述限位电机固定在旋转支架上并与一限位条轮齿结构转动连接，所述角度传感器设置在另一限位条轮齿结构中心处并与其连接；两所述限位条上远离轮齿结构的一端均伸出旋转支架并位于两固定限位块之间，限位条与固定限位块形成限位关系，两所述限位条形成V形结构的夹角为0-180°；
所述控制单元分别电连接连接旋转电机、旋转编码器、限位电机、角度传感器；所述控制单元能够通过通讯连接所述辅助训练模块。
2.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：在对象颈部肌肉群位置颈三角凸显时，记为第五标记；当第五标记出现时，判断旋转角度为90°。
3.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述距离-旋转角度对照表中分别记录有第一标记和第二标记的变化值与对应旋转角度对应情况，且在根据所述垂点距离查询距离-旋转角度对照表时，对象颈部旋转角度取第一标记和第二标记对应查询旋转角度的平均值。
4.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述摄像支架与旋转支架铰接连接，且摄像支架为能够伸缩并向上朝旋转支架收叠。
5.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述控制单元包括无线模块和wifi模块，通过无线模块能够连接设置在摄像支架上的手机，通过wifi模块能够连接局域网。
6.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述旋转支架前后两端固定有极限限位块，所述极限限位块高度与固定限位块对应。
7.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述旋转支架可用旋转框体替代，所述旋转框体上设有对应限位条伸出的长条形孔。
8.根据权利要求1所述的一种颈部康复辅助系统， 其特征在于：所述下颚固定件包括电动升降杆和下颚托，所述下颚托呈弯月形，所述电动升降杆一端固定在旋转支架内，另一端设置在旋转支架外并与下颚托固定连接。
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