CN118043873A - 用于实施下肢康复的心理表征技术的设备 - Google Patents

用于实施下肢康复的心理表征技术的设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实施心理表征技术的设备，用于至少一个下肢康复，患者将位于该设备之前，该设备包括：‑中央摄像机，布置成从中央视角拍摄下肢；‑中央显示屏，用于隐藏患者下肢的直接视角，并用于显示中央摄像机拍摄的视角。根据本发明，该设备还包括至少一个布置成从侧面视角拍摄下肢的侧面摄像机，以及用于显示由该侧面摄像机拍摄的视角的侧面显示屏。

Description

用于实施下肢康复的心理表征技术的设备
技术领域
本发明涉及神经运动康复和再教育设备技术领域。
背景技术
在现有技术中，已知存在用于实施神经运动康复和再教育的心理表征技术的设备。这些技术通常基于视运动神经元的激活，并且可以包括模拟或视运动训练，例如镜像疗法。这些技术包括通过视错觉系统欺骗大脑相信受损肢体是健康的。
传统上，可以使用反射镜，以便当患者在镜子中看到他们健康肢体的反射时，患者感觉好像他们正在移动他们受损的肢体。因此，由于大脑的可塑性，神经连接的重塑是可能的，这对解决肢体的慢性疼痛或运动障碍具有有益的效果。专利GB2436150中描述了一种用于镜像疗法的设备的示例。
不久前，用于心理表征技术的电子设备已经被开发出来，特别是镜像疗法。这些设备包括摄像机、显示屏和支撑系统，以确保设备的不同组件和患者之间的适当相对位置。因此，肢体的反射由数字转换的图像所取代。例如，申请人在文献KR101196960或专利EP3692543中公开了这种设备。
然而，这些设备仅适用于上肢。一些设备可以捕获健康下肢的运动图像，尤其是鸟瞰图，但使用这些设备进行治疗的结果并不完全令人满意。
此外，该设备必须根据每个患者的形态进行调整，包括受其损伤、残疾甚至使用轮椅影响的体格、举止、姿态和运动可能性。由于每次治疗都需要相对较长的时间来对患者进行设置，因此治疗效果会降低。
发明内容
本发明的一个目的是通过提出一种基于心理表征技术的神经运动康复和再教育设备来解决现有技术的缺点，该设备适用于下肢并且与现有技术相比提供了改进的效果。
本发明的另一个目的是提供一种易于实施、易于调节的设备。
为此，开发了一种实施心理表征技术的设备，用于至少一个下肢康复，患者位于该设备的前面，该设备包括：
-中央摄像机，布置成从中央视角拍摄下肢；
-中央显示屏，布置成遮挡患者对下肢的直接观察，显示由该中央摄像机拍摄的视角。
根据本发明，该设备还包括至少一个布置成从侧面视角拍摄下肢的侧面摄像机，以及用于显示由该侧面摄像机拍摄的视角的侧面显示屏。
通过这种方式，患者将投影在中央显示屏上的图像内化所必需的中央视角由第二侧面视角补充，该第二侧面视角允许更好地可视化所执行的运动。下肢执行的全范围运动是可感知的，这允许优化视觉运动神经元的参与，从而使锻炼更有效。事实上，背屈肌的运动可以使足部上下弯曲，其运动对于重新学习走路是必不可少的，患者可以很好地感受到这种运动。
在优选实施例中，该设备包括位于中央摄像机两侧的两个侧面摄像机，以及位于中央显示屏两侧的两个侧面显示屏。以这种方式，该设备是对称的，可以拍摄和再现患者右下肢或左下肢的图像，而无需移动设备，因为移动设备会消耗时间。
为了容易适应患者的形态，中央摄像机以及中央显示屏连接到一个结构上，并且该结构的高度是可调节的。这种高度调节还允许适应患者的坐姿或站姿。
为了提高系统的人体工程学和患者的舒适度，该结构包括用于支撑患者上肢的搁架。
该装置包括从业人员可接触到的控制和操作界面。因此，该设备是完整的和自主的。如果它包括一个安装在移动轮上的结构，整个设备可以移动，并快速设置而不需要浪费时间地重新连接到新的控制界面。
优选地，移动轮可通过制动器锁定或可在离开地面的位置缩回。这样，设备的定位是可锁定的。
为了最好地将患者的视角与中央显示屏的显示对准，无论患者是坐着还是站着，它都可以沿着患者的前后轴(S)相对于该结构平移，优选地也可以沿着患者的横轴平移，优选地可以沿着以患者为中心的弧线移动，甚至更优选地可以围绕平行于患者横轴的轴枢转。对于患者来说，这增强了中央显示屏的显示与他们直接观看的肢体相对应的错觉。
为了限制图像失真并增强视觉沉浸感，中央显示屏围绕平行于患者横轴的轴弯曲。
该设备还可以包括用于容纳患者至少一个足部的平台，并且优选地该平台是可倾斜的和/或高度可调节的。除其他外，该平台允许该设备具有多功能性，并适应可以在有轮椅或无轮椅的情况下移动的患者。
为了使可能的康复锻炼多样化，该平台包括康复锻炼设备，该康复锻炼设备设计成与放置在平台上的足部配合，优选地具有视觉效果，例如彩色和/或发光区域，和/或触觉效果，例如粗糙表面、花钢板、凹槽和/或可能配备有磁体的可移动物体，该磁体用于附着到该平台的金属区域。
同样为了患者之间的多功能性以及能够进行不同的锻炼，平台优选是可伸缩的并且可以从设备上拆卸。
为了帮助患者保持站立姿势，该设备包括连接到可移动组件的支撑杆，优选地，该支撑杆可在折叠位置和该杆从该设备伸出的展开位置之间伸缩。因此，该设备可以在坐姿和站姿下使用。
附图说明
图1是根据本发明的第一设备的俯视立体图。
图2是根据本发明的第二设备的侧视图。
图3是该设备的主视图。
图4是根据本发明的第三设备在使用中的视图。
图5是使用中的设备的另一视图。
图6是该设备的平台的视图。
图7是解剖图。
图8是示出从上方观察的足部的示意图。
图9是示出从上方观察的足背屈的示意图。
图10是从侧面观察的足背屈和跖屈运动的示意图。
具体实施方式
参考图1至3，本发明是一种用于视觉运动刺激的设备，用于下肢治疗，例如镜像治疗。在下文的描述中，“下肢”是指患者的大腿和/或小腿和/或足部。
为此，该设备包括将图像投影到中央显示屏(11)上的中央摄像机(10)，以及将图像投影到侧面显示屏(21)上的至少一个侧面摄像机(20)。中央和侧面摄像机(10、20)以及中央和侧面显示屏(11、21)由该设备的结构(30)支撑。
该结构(30)有利地包括搁架(31)，患者可以在治疗期间将手臂放在搁架上，以提高舒适度。事实上，当患者需要下肢治疗时，他们很可能也患有上肢损伤。当患者患有中风或患有退行性疾病如帕金森病或多发性硬化症时，情况尤其如此。因此，需要支撑上肢，并且搁架(31)为手臂提供合适的支撑。优选地，搁架(31)的位置可调节以适应患者的形态。这可以包括沿着平行于患者前后轴的轴(S)或患者横轴(T)的平移，或几种平移的组合。
此外，搁架(31)有助于限制患者环顾中央显示屏(11)的侧面以检查他们的下肢到底正在发生什么的冲动，否则会破坏治疗效果。
优选地，结构(30)包括高度调节系统，以便同时调节中央摄像机(10)、中央显示屏(11)和搁架(31)的高度。因此，这些元件安装在移动组件(32)上，该移动组件可以使用任何合适的装置(例如电动致动器)相对于基座(33)垂直移动。因此，设备(1)易于适应不同的患者形态。
此外，设备(1)可以包括平台(50)，使得患者可以将他们的足部放在该平台(50)上。平台(50)优选是可伸缩的或可拆卸的，使得设备(1)是多功能的。例如，平台(50)可用于患者坐轮椅的情况。
在底部，设备(1)尽可能不受阻碍，以使从业人员能够自由接触下肢、平台(50)(如果有的话)以及在锻炼期间使用的任何附加设备。
为了视觉运动刺激尽可能有效，中央显示屏(11)必须给患者这样的印象，即他们正在直接看着他们的下肢，好像既没有中央摄像机(10)也没有中央显示屏(11)。
为此，中央显示屏(11)优选地相对于移动组件(32)的位置可调节。有利地，中央显示屏(11)可相对于移动组件(32)沿着患者的前后轴线(S)以及沿着患者的横轴(T)平移移动，优选地可沿着以患者为中心的弧线移动，甚至更优选地可围绕平行于患者横向轴线(T)的轴线枢转。为了清楚起见，在图7的图中示出了患者的前后轴(S)、横轴(T)和纵轴(V)。
沿着中央摄像机(10)和中央显示屏(11)的横轴(T)的平移在图3中可见，其中这两个元件已经分别移动到最左侧的位置(10’)和(11’)。
调节中央摄像机(10)的横向位置以及可以同时调节中央显示屏(11)的横向位置的能力是有利的，因为它允许仅捕获健康肢体。事实上，大脑的工作必须偏侧化，这样大脑的健康部分就不会接管受伤部分。通过拍摄，然后一次只使用一个肢体，一次只显示一个肢体，这促进了偏侧化，允许更好地瞄准要恢复的大脑区域。
此外，在遭受例如幻肢疼痛的截肢患者的特定情况下，这允许仅捕获剩余肢体，而不拍摄残肢。否则，中央显示屏(11)将随后显示反转图像，其中患者将看到他们的有效肢体实际上被截肢，这可能会造成精神创伤。
侧面显示屏(21)即使不对应于患者的直接视角，也允许更好地感知所执行的运动。参考图10，跖屈和背屈运动的全范围清晰可见，与图8和图9所示的自上而下的视角相比，这增强了视觉运动神经元的刺激。
优选地，设备(1)包括位于设备(1)每一侧的两个侧面摄像机(20)和两个侧面显示屏(21)。这样，当从治疗左侧肢体切换到右侧肢体时，不需要移动设备，反之亦然。
此外，当患者在治疗开始时记录他们健康肢体的运动时，侧面显示屏(21)可能是有用的：他们可以检查他们是否正确地执行动作。
具有第二侧面显示屏(21)还在开始工作阶段时节省时间，当随后将记录的来自有效肢体侧的运动显示在病变肢体侧时，不需要进行机械操作。
参考图4，示出了由患者(60)使用的设备(1)，该治疗由从业人员(70)指导。从业人员(70)持有控制和操作界面(40)，通过该界面他们可以控制设备(1)的电动机，例如用于相对于基座(33)调节移动组件(32)高度的电动机。他们还使用该界面(40)来控制对健康肢体进行的不同运动的记录，然后为患者显示反转图像以进行视觉运动刺激锻炼。为此，界面(40)可以连接到设备(1)中的计算机。例如，界面(40)可以包括触摸屏或布置在结构(30)上的按钮。应当理解，在本发明的意义上，界面(40)的监视器不是显示屏(11、21)：实际上，界面监视器不旨在允许患者可视化肢体运动。
典型的视觉运动刺激治疗根据下述步骤进行。
第一步是将患者安置在设备(1)前。根据患者的形态调节设备(1)，以使他们感到舒适：他们应该能够将手臂放在搁架(31)上，如果适用的话，将足部放在平台(50)上，调节中央摄像机(10)以框住健康的肢体，并且定位主显示屏(11)以使下肢的显示与患者的肢体对齐。
第二步是捕获健康肢体的运动，并将其记录在设备(1)的计算机数据库中。这些运动有多种类型，并且是应从业人员的要求根据要重新活动的肌肉或计划的治疗来进行的。在第三步中，执行缓慢的动作并分解动作以制作更容易理解和遵循的模型，这点非常重要。
第三步是视觉运动刺激本身。修改主显示屏(11)和侧面显示屏(21)的显示以欺骗患者的大脑并使其相信是病变肢体在执行所记录的运动。实际上，在镜像疗法的背景下：
-中央显示屏(11)的显示在水平方向上反射(左右反转)；和
-第一侧面显示屏(21)的显示与第二侧面显示屏(21)的显示互换，根据所述显示屏的布置具有任何必要的反射。
因此，视觉运动刺激是一个包含几个独立步骤的过程。鉴于记录运动要足够慢且大脑能够辨识的重要性，捕获步骤至关重要：如果运动太快或幅度太小，视觉运动刺激将不会有效。侧面显示屏(21)允许更好地观察下肢的动作，例如足部的背屈和跖屈运动，根据本发明的设备(1)允许提高刺激的有效性。
从图4中还可以看出，设备(1)是自主的：结构(30)承载所有电子元件，因此设备(1)是紧凑的。有利地，基座(33)安装在移动轮上，使得设备(1)是可移动的。这种可移动性可用于在治疗室内移动设备(1)，例如根据照明条件调整设备(1)的位置或安排在包括不同类型设备的治疗平台上执行治疗。这种可移动性也可用于在安装步骤中调节设备(1)相对于患者的位置。为了锁定设备(1)的位置，移动轮配备有制动器，或者移动轮可以在与地面接触并允许设备(1)移动的位置和设备(1)直接放置在地面上的离开地面的位置之间伸缩。可选地，设备(1)包括在高位置和低位置之间的可移动脚部，在高位置，该脚部不接触地面，使设备(1)在移动位置搁置在移动轮上，在低位置，该脚部与地面接触，并使该移动轮缩回到非接触位置。此外，移动轮还允许在治疗结束时移除设备(1)，使得患者可以通过在直视下进行相同的锻炼来活动他们的肢体。
此外，移动轮的存在还允许考虑患者跟随设备(1)行走的锻炼。在这种情况下，设备(1)有利地包括储电装置，使得它可以自主使用而无需连接到电源插座。
在图5所示的实施例中，调节中央摄像机(10)和中央显示屏(11)以再现患者的视角，患者认为他们正在看自己的下肢而不是显示屏。
在图1至3所示的实施例中，中央摄像机(10)被推向设备(1)的背面。这种布置不允许创建替代患者视角的显示，然而，所执行的捕获集中在肢体的运动部分而不是通常静止的大腿上。虽然患者的视角不能完全再现，但对运动的感知更好，这有利于治疗的有效性。中央显示屏(11)的显示与患者肢体的对准允许他们将显示的肢体识别为他们自己的肢体。
图6图示了多功能平台(50)。平台(50)允许调节用于足部的接收表面(51)的高度设置。
当平台(50)具有倾斜的接收表面(51)时，平台(50)还便于背屈肌开始运动。该倾斜表面还允许通过改变平台相对于患者的深度来补偿容纳足部的高度差：容纳足部的高度可以在不使用机械调节或电动化的情况下进行精细调节。有利地，接收表面(51)的倾斜角(52)在0°和20°之间。
接收表面(51)还可以作用于不同的设备，允许多样化、特定化或使运动锻炼有趣：
-可以呈现视觉效果，利用配备有LED灯或显示面板的接收表面(51)，例如彩色和/或发光区域；
-可以具有触觉效果，利用接收表面(51)，例如粗糙区域和光滑区域，或者甚至以凹槽为特征；
-患者还可以用足部移动放置在接收表面(51)上的物体，在这种情况下，该接收表面可以由金属片或钢制成，以与放置在所述物体底部的磁体配合。
在康复期间，处于重新学习走路阶段的患者可能会被引导以站立的姿势而不是坐着进行锻炼。为此目的，设备(1)包括一个或多个支撑杆(34)，用于由患者手动抓持。这些杆(34)可以是可伸缩的，如图1所示：第一杆(34)处于收纳位置(34a)，第二杆(34)处于展开位置(34b)。杆(34)可以是横向的，而不是如图1所示沿前后轴线布置，如图2和3所示的收纳位置。因此，这些杆(34)在患者的方向上朝向前方展开，使得他们可以在站立时抓持它们。
对于这些站立锻炼，中央摄像机(10)朝向设备(1)背面的位置以及侧面摄像机(20)的位置，都具有略微自上而下的视角，允许从患者的足部到骨盆进行取景。此外，中央显示屏(11)可沿前后轴线(S)调节，使得其位置适配成最佳地匹配患者的视角。在这种情况下，中央显示屏(11)在远离患者的位置尽可能远地向后移动，从而释放患者必须抓持的支撑杆(34)。侧面摄像机(20)是固定的，以便无论患者是坐着还是站着，总是聚焦在患者的足部上。
此外，设备(1)可以与附图不同地配置，而不脱离由本发明权利要求所限定的范围。
在未示出的变型中，设备(1)仅具有一个侧面摄像机(20)和一个侧面显示屏(21)，以节省设备。
在另一个未示出的变型中，杆(34)是垂直的，并且布置在设备(1)的两侧。
在另一个未示出的变型中，设备(1)包括照明装置以确保图像捕获的良好亮度。这些照明装置优选放置在移动组件(32)下方。
还可以使用控制界面(40)选择显示屏是否显示。例如，中央显示屏(11)可以总是被激活，而只有一个侧面显示屏(21)被打开等。特别地，在患有半侧忽略的患者的情况下，仅一个侧面显示屏(21)被打开，并且优选地其侧面位置远离患者。通过这种方式，有可能迫使患者的注意力转移到他们半边忽视的一侧。
在某些情况下，摄像机无法捕获到图像，显示屏(中央和侧面)会投射先前录制的图像。例如，在患有影响双下肢的疾病的患者的情况下，以及在捕获阶段没有用于记录运动的健康肢体的患者的情况下，使用由第三方记录的运动来执行视觉运动刺激。在这种模式下，视觉运动刺激期间不使用摄像机，但中央和侧面的显示屏会产生所需的效果来欺骗大脑。
此外，上述不同实施例和变型的技术特征可以整体或部分地相互组合。因此，设备(1)可以在成本、功能和性能方面进行调整。

Claims (12)

1.一种实施心理表征技术的设备(1)，用于至少一个下肢康复，患者位于所述设备的前面，所述设备包括：
-中央摄像机(10)，被布置成从中央视角拍摄下肢；
-中央显示屏(11)，布置成遮挡患者对下肢的直接观察，用于显示由所述中央摄像机(10)拍摄的视角；
其特征在于，所述设备还包括至少一个布置成从侧面视角拍摄下肢的侧面摄像机(20)和用于显示由所述侧面摄像机(20)拍摄的视角的侧面显示屏(21)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括位于所述中央摄像机(10)两侧的两个侧面摄像机(20)，以及位于所述中央显示屏(11)两侧的两个侧面显示屏(21)。
3.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述中央摄像机(10)以及所述中央显示屏(11)连接至结构(30)，并且所述结构(30)的高度是可调节的。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述结构(30)包括用于支撑患者上肢的搁架(31)。
5.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括连接到移动组件(32)的支撑杆(34)，优选地，所述支撑杆(34)可在折叠位置和所述杆(34)从所述设备(1)伸出的展开位置之间伸缩。
6.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括移动轮，所述移动轮能够通过制动器锁定或能够在离开地面的位置缩回。
7.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括从业人员能够接触的控制和操作界面(40)。
8.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述中央显示屏(11)可相对于所述结构(30)沿着患者的前后轴(S)以及沿着患者的横轴(T)平移移动，优选地可沿着以患者为中心的弧线移动，甚至更优选地可围绕平行于患者横轴(T)的轴线枢转。
9.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述中央显示屏(11)围绕平行于患者横轴(T)的轴线弯曲。
10.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备还包括用于容纳患者至少一个足部的平台(50)，并且优选地，所述平台(50)是可倾斜的和/或高度可调节的。
11.根据权利要求9所述的设备(1)，其特征在于，所述平台(50)包括康复锻炼设备，所述康复锻炼设备设计成与放置在所述平台(50)上的足部配合，优选地具有视觉效果，例如彩色和/或发光区域，和/或触觉效果，例如粗糙表面、花钢板、凹槽和/或可移动物体，所述可移动物体可以配备有用于附着到所述平台(50)的金属区域的磁体。
12.根据权利要求9所述的设备(1)，其特征在于，所述平台(50)是可伸缩的，并且能够从所述设备(1)上拆除。
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