CN220675991U - 一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，包括上衣、连脚裤和两只检测手套、力传感器、姿态传感器、肌电传感器和压力传感器、图像摄录装置、显示装置、主机和控制盒；上衣上设置1组力传感器和5组姿态传感器；连脚裤上设置2组力传感器和7组姿态传感器；每只检测手套上设置1组肌电传感器和24组压力传感器；图像摄录装置、显示装置与主机通过有线或无线相连接；控制盒安装在运动衣式穿戴装置上。本实用新型设备能够对使用者身体多个动作点进行检测、收集、显示、存储，并能够对动作上传主机进一步处理，动作检测、数字及图像显示、数据存储及上传的动作检测收集系统对患者进行一个动作评定。

Description

一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备

技术领域

本实用新型属于肢体功能评估技术领域，尤其涉及康复评测设备与可视化评定结合的技术领域，具体涉及一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备。

背景技术

不论是脑卒中患者入院、治疗还是出院后的康复锻炼，肢体功能的评定是贯穿始终的，但是大量的病人以及各种项目的检查极大的增加了医护人员的工作量。现如今相关实用新型有限，部分实用新型评定内容虽然倾向于全面，但设备结构以及使用也较为复杂，且多数对基于评定表内容进行肢体功能状况评价的描述不够详细，或是描述详细但涉及肢体有限。

此项目旨在检测患者肢体运动情况，采用Brunnstrom评定量表内标准动作作为基础，以判断当前患者偏瘫肢体运动功能等级。Brunnstrom运动功能评定法最早出现于20世纪60年代，是一种基于异常运动模式的评价方法，属于半定量方法。该评定法将肢体功能的恢复情况分为1～6期，根据每个分期出现的不同问题，治疗的重点也不同。该法为确定康复目标、制定康复计划、评估康复疗效提供了理论依据。

实用新型内容

针对现有技术中的不足与难题，本实用新型旨在提供一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，包括运动衣式穿戴装置、传感装置、图像摄录装置、显示装置、主机和控制盒。传感装置安装在运动衣式穿戴装置上，用于检测患者的肢体动作；图像摄录装置用于将患者的肢体动作进行实时摄录图像；显示装置用于演示患者需完成的相应动作并将患者动作通过unity制作的3D虚拟场景以虚拟肢体的形式在显示装置中呈现；

运动衣式穿戴装置包括上衣、连脚裤和两只检测手套，其中上衣、连脚裤、检测手套均设置有多种尺码，且有一定延展性，可供大多数患者使用。

传感装置包括力传感器、姿态传感器、肌电传感器和压力传感器；其中力传感器一共4组，分别设置在上衣两侧胸部内侧、连脚裤两大腿裤腿内测；姿态传感器一共12组，分别设置在上衣的领口(1组)、上衣两袖子的上臂和前臂(共4组)、连脚裤的前侧裤带(1组，图中未标记)、连脚裤两裤腿的大腿和小腿前侧(4组)以及裤脚侧面(2组)；肌电传感器设置为2组，分别放在检测手套本体背侧内表面；压力传感器放在检测手套的手套本体掌侧内表面或内部，单只内有24个。

图像摄录装置为可提供实时摄录图像的装置，包括独立摄像头和集成有摄像头的设备。

显示装置可为LED显示屏、投影仪、手机、VR眼镜和含有显示屏的智能家电。

主机可为笔记本或台式机，要求包含有线接口、显示器接口和无线模块，能够运行unity3D软件；

控制盒主要包括电源、动作检测收集系统、通讯系统等，控制盒的数量为三个或四个。当控制盒的数量为三个时，分别在每个检测手套上各安置1个控制盒，放在手套腕部背侧外面；上衣和连脚裤上的传感器共用一个控制盒，放置于上衣下方拉链旁。当控制盒的数量为四个时，在每个检测手套上各安置1个控制盒，检测手套不变；上衣的传感装置使用一个控制盒，放于领口外侧；连脚裤的传感装置使用一个控制盒，放于前侧裤带外侧。

电源为可充电锂电池；动作检测收集系统以微处理器模块为核心，包括动作检测模块、存储模块、复位模块、通信模块、报警模块、电源模块，微处理器模块可为AT89S52微处理器或STM32微处理器；通讯系统包括有线通讯模块和无线通讯模块，无线通讯模块可为WLAN通讯模块或蓝牙通讯模块。

运动衣式穿戴装置上的传感装置与控制盒三个主要组成均连接，电源为传感装置、动作检测收集系统、通讯系统提供动力，通讯系统通过有线或无线通讯的方式与主机连接，图像摄录装置通过有线或无线通讯的方式与主机连接，主机通过有线或无线通讯的方式与显示装置连接。

控制盒内的系统采用自动模式运行，通过姿态传感器、力传感器、压力传感器、肌电传感器收集患者动作数据；并通过图像摄录装置实时获取患者的肢体动作，当收集到患者动作相关数据和图像时，经过微处理模块处理上传到主机对动作进行评定并显示。当系统出现故障时会发出报警系统通知工作人员。为了方便工作人员观测信息，系统会通过主机观测到当前的动作等级，还能够存储数据上传到主机作为历史数据进行统计分析。

与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：

1、本实用新型设备能够对使用者身体多个动作点进行检测、收集、显示、存储，并能够对动作上传主机进一步处理。本实用新型设备以微处理器为控制核心，具有动作检测、数字及图像显示、数据存储及上传的动作检测收集系统对患者进行一个动作评定。

2、病人通过检测后能够初步呈现患者当前肢体功能等级供医护人员参考。部分出院后需要在家继续进行功能锻炼的患者，可以用此设备自我评价一段时间后的康复效果，并根据结果适当调整锻炼方案。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的简式结构示意图。

图3为本实用新型的运动衣式穿戴装置中上衣的结构示意图。

图4为本实用新型的运动衣式穿戴装置中连脚裤的结构示意图.

图5为本实用新型的检测手套的结构示意图。

图6为本实用新型的检测手套内压力传感器结构示意图。

图7为本实用新型的穿戴式设备电路图。

图中：1-运动衣式穿戴装置、2-检测手套、3-图像摄录装置、4-显示装置、5-主机、6-上衣、7-连脚裤、8-手套本体、9-控制盒、10-力传感器、11-姿态传感器、12-肌电传感器、13-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

一、设备构成

参照图1至图7，一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，包括运动衣式穿戴装置1、传感装置、图像摄录装置3、显示装置4、主机5和控制盒9。传感装置安装在运动衣式穿戴装置1上，用于检测患者的肢体动作；图像摄录装置3用于将患者的肢体动作进行实时摄录图像；显示装置4用于演示患者需完成的相应动作并将患者动作通过unity制作的3D虚拟场景以虚拟肢体的形式在显示装置4中呈现；

运动衣式穿戴装置1包括上衣6、连脚裤7和两只检测手套2，其中上衣6、连脚裤7、检测手套2均设置有多种尺码，且有一定延展性，可供大多数患者使用。

传感装置包括力传感器10、姿态传感器11、肌电传感器12和压力传感器13；其中力传感器10一共4组，分别设置在上衣6两侧胸部内侧、连脚裤7两大腿裤腿内测；姿态传感器11一共12组，分别设置在上衣6的领口(1组，图中未标记)、上衣6两袖子的上臂和前臂(共4组)、连脚裤2的前侧裤带(1组，图中未标记)、连脚裤7两裤腿的大腿和小腿前侧(4组)以及裤脚侧面(2组)；肌电传感器12设置为2组，分别放在检测手套2本体背侧内表面；压力传感器13放在检测手套2的手套本体8掌侧内表面或内部，单只内有24个。

图像摄录装置3为可提供实时摄录图像的装置，包括独立摄像头和集成有摄像头的设备。

显示装置4可为LED显示屏、投影仪、手机、VR眼镜和含有显示屏的智能家电。

主机5可为笔记本或台式机，要求包含有线接口、显示器接口和无线模块，能够运行unity3D软件；

控制盒9主要包括电源、动作检测收集系统、通讯系统等，控制盒9的数量为三个或四个。当控制盒9的数量为三个时，分别在每个检测手套2上各安置1个控制盒9，放在手套腕部背侧外面；上衣6和连脚裤7上的传感器共用一个控制盒9，放置于上衣6下方拉链旁。当控制盒9的数量为四个时，在每个检测手套2上各安置1个控制盒9，检测手套不变；上衣6的传感装置使用一个控制盒9，放于领口外侧；连脚裤7的传感装置使用一个控制盒9，放于前侧裤带外侧。

电源为可充电锂电池；动作检测收集系统以微处理器模块为核心，包括动作检测模块、存储模块、复位模块、通信模块、报警模块、电源模块，微处理器模块可为AT89S52微处理器或STM32微处理器；通讯系统包括有线通讯模块和无线通讯模块，无线通讯模块可为WLAN通讯模块或蓝牙通讯模块。

运动衣式穿戴装置1上的传感装置与控制盒9三个主要组成均连接，电源为传感装置、动作检测收集系统、通讯系统提供动力，通讯系统通过有线或无线通讯的方式与主机5连接，图像摄录装置3通过有线或无线通讯的方式与主机5连接，主机5通过有线或无线通讯的方式与显示装置4连接。

控制盒内的系统采用自动模式运行，通过姿态传感器11、力传感器10、压力传感器13、肌电传感器12收集患者动作数据；并通过图像摄录装置3实时获取患者的肢体动作，当收集到患者动作相关数据和图像时，经过微处理模块处理上传到主机5对动作进行评定并显示。当系统出现故障时会发出报警系统通知工作人员。为了方便工作人员观测信息，系统会通过主机5观测到当前的动作等级，还能够存储数据上传到主机5作为历史数据进行统计分析。

二、预期成效

患者在医护人员或家属的辅助下，穿戴上运动衣式穿戴装置1的相应部位或全部设备并开启电源，打开主机5、图像摄录装置3和显示装置4后，跟随显示装置4里的演示完成相应的动作，整体分为上肢、下肢、手三个部分(检测前可选择只检测部分肢体)，在使用者肢体运动时，各传感器会发出相应信息，经微处理器模块，通过通讯模块传输至主机5中，主机5将使用者动作通过unity制作的3D虚拟场景以虚拟肢体的形式呈现在显示装置4中，在所有动作完成后，系统会基于提前输入的Brunnstrom评定标准动作要求对各动作的完成情况进行判断，最终决定并显示患者肢体运动功能等级。

在教会患者及其家属设备使用方法后，医护人员每次只需提醒患者自行进行肢体功能评定以及此次需要检测的肢体部位，结果便会记录在系统中，方便查看，极大地减少了医护人员繁杂的工作量。患者在检测过程中可以通过观察3D虚拟场景中的虚拟肢体的状态(包括肢体位置、运动方向、肢体角度)及时注意到自己动作与演示视频内的动作要求之间的差别，并进行主动或辅助人员协助纠正，以免造成检测结果的误判，增加可信度。对于居家进行康复训练的脑卒中患者，在经过数周或数月的锻炼后可用此设备自查，检测结果好转可激励患者坚持锻炼，长期处于同一水平或有所下降的结果可提示患者训练强度不足或训练方式有误，需寻求医师意见，以提前避免长期无效锻炼甚至是有害的结果。

三、设备使用

患者在一名医护人员或家属的帮助下穿戴好上衣6或连脚裤7或两只检测手套2或全套设备并开启电源，打开主机5、图像摄录装置3和显示装置4，选择需要的检测项目后，显示装置4开始播放相应的演示视频，患者根据演示视频做出对应动作，上衣6或连脚裤7或两只检测手套2中对应的力传感器10、姿态传感器11、肌电传感器12和压力传感器13收集对应的动作数据，图像摄录装置3对患者动作拍摄录像；然后动作数据、录像动作传输至控制盒9的动作检测收集系统，再经由通讯模块传输至主机5；同时主机5将患者动作通过unity制作的3D虚拟场景以虚拟肢体的形式在显示装置4中呈现。患者需要根据以下动作的视频演示完成相应动作(下列动作标准基于Brunnstrom评定量表中的动作，进行了适当调整)：

1.上肢

(1)使用者处于仰卧位，将患肢的指尖放于同侧近耳处，肘部朝外，健侧手自然放于身旁并处于屈肘状态。嘱其健侧手肘伸直，让辅助人员控制健侧前臂，使其保持屈肘状态，此时检测使用者患侧胸大肌有无收缩(有收缩即为充分)。

(2)使用者处于仰卧位，将患肢的指尖放于同侧近耳处，肘部朝外，健侧手自然放于身旁。嘱其将患侧手伸到对侧腰部，检测患侧胸大肌有无收缩(有收缩即为充分)。

(3)使用者处于仰卧位，将患肢的指尖放于同侧近耳处，肘部朝外，健侧手自然放于身旁。嘱其尝试将患侧手伸到对侧腰部。

(4)使用者处于端坐位，将患肢的手放于健侧腰部或大腿根部(肘部尽可能伸直，手掌朝下)，健侧手自然放于身旁。嘱其尝试将患侧手抬高过同侧肩或到达同侧耳边。

(5)使用者处于端坐位，双手自然放在同侧大腿中部。嘱其将患侧手转到身后，尝试触摸腰带后方。

(6)使用者处于端坐位，患肢自然下垂放于身侧。嘱其患肢伸直朝正前方举起，与肩同高或略低。

(7)使用者处于端坐位，患肢肘部弯曲90°，前臂前伸保持中立位(大拇指朝上)，嘱其前臂匀速旋前(手掌朝下)。

(8)使用者处于端坐位，患肢自然下垂放于身侧。嘱其患肢伸直朝侧方抬起，与肩同高或略低。

(9)使用者处于端坐位，患肢自然下垂放于身侧。嘱其患肢伸直朝正前方举起，高举过头或完全上举。

(10)使用者处于端坐位，患肢伸直向前中立位(大拇指朝上)抬起后保持，抬起角度60°-90°，嘱其前臂匀速旋后(手掌朝上)。

(11)使用者处于端坐位，手指指尖放于同侧肩上，肘部自然下垂。嘱其快速反复做10次垂直上举动作，先健侧后患侧；分别检测健侧和患侧的完成时间并对比(患侧完成时间<1.5倍健侧完成时间即为充分)。

2.下肢

(1)使用者处于仰卧位，两腿略外展(两腿分开)，嘱其健腿内收(两腿并拢)，让辅助人员控制健腿，检测患腿是否有内收动作或内收肌群收缩(有内收动作或肌群收缩即为充分)。

(2)使用者处于仰卧位，两腿略外展(两腿分开)，嘱其患腿内收(两腿并拢)，检测患腿是否有内收动作或内收肌群收缩(有内收动作或肌群收缩即为充分)。

(3)使用者处于仰卧位，初始患肢膝盖抬起(脚不离床)成90°中立位(患腿平面与床垂直)，嘱其将患腿伸直。

(4)使用者处于仰卧位，两腿自然伸直，嘱其抬起患侧大腿靠近胸前，尝试膝盖过腰。

(5)使用者处于仰卧位，两腿自然伸直，嘱其伸直膝盖并抬起患腿，尝试抬起角度>50°。

(6)使用者处于端坐位，屈膝90°，嘱其保持患腿脚底板不离地，将患脚后收至脚尖不超过膝盖。

(7)使用者处于端坐位，嘱其保持患腿脚跟不离地，将脚背屈(脚面翘起)。

(8)使用者处于仰卧位，两腿自然伸直，嘱其保持患腿脚与小腿垂直，将脚背屈(脚面翘起)。

(9)使用者处于端坐位，将患腿伸直抬起与躯干垂直，嘱其保持患腿脚与小腿垂直，将脚背屈(脚面翘起)。

(10)使用者处于端坐位，大腿保持水平，小腿自然下垂，屈膝90°，嘱其患侧小腿保持同一平面外摆>20°。

(11)使用者处于端坐位，大腿保持水平，小腿自然下垂，屈膝90°，嘱其反复做10次小腿保持同一平面外摆>20°的动作，先健侧后患侧；分别检测健侧和患侧的完成时间并对比(患侧完成时间<1.5倍健侧完成时间即为充分)。

上述上肢和下肢最终评定情况为：

患者能完成(12)任意一项即评定为BrunnstromⅡ级，否则判定为BrunnstromⅠ级；在判定为BrunnstromⅡ级的基础上，患者能完成(34)任意一项即评定为BrunnstromⅢ级；在判定为BrunnstromⅢ级的基础上，患者能完成(567)任意一项即判定为BrunnstromⅣ级；在判定为BrunnstromⅣ级的基础上，患者能完成(8910)任意一项即判定为BrunnstromⅤ级；在判定为BrunnstromⅤ期的基础上，患者能完成(891011)全部动作即判定为BrunnstromⅥ级。

手部也分为六级：

BrunnstromⅠ级----手指无任何运动。

BrunnstromⅡ级----嘱使用者手指屈曲，掌指关节、指间关节共同屈曲小于手指全范围屈曲的一半。

BrunnstromⅢ级----嘱使用者手部抓握，手指可钩状抓握，全手指可完成全活动范围的屈曲动作，但无法后伸。

BrunnstromⅣ级----嘱使用者拇指和食指侧捏，拇指可主动外展，其余手指可完成后伸动作，但不足全关节活动范围的一半。

BrunnstromⅤ级----嘱使用者完成杯状抓握和球状抓握动作以及后伸动作，全手指可同时后伸，但不能独个完成。

BrunnstromⅥ级----使用者可完成所有手部动作，且单根手指可进行后伸。

当所有动作完成后，系统输出检测结果并呈现在显示屏上，(在整个检测过程中如使用者出现不适表现应立即停止)。

以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述设备包括运动衣式穿戴装置（1）、传感装置、图像摄录装置（3）、显示装置（4）、主机（5）和控制盒（9）；

所述运动衣式穿戴装置（1）包括上衣（6）、连脚裤（7）和两只检测手套（2）；

所述传感装置安装在运动衣式穿戴装置（1）上，用于检测患者的肢体动作；所述传感装置包括力传感器（10）、姿态传感器（11）、肌电传感器（12）和压力传感器（13），其中所述上衣（6）上设置两组所述力传感器（10）和五组所述姿态传感器（11）；所述连脚裤（7）上设置两组所述力传感器（10）和七组所述姿态传感器（11）；每只所述检测手套（2）上设置一组所述肌电传感器（12）和二十四组所述压力传感器（13）；

所述图像摄录装置（3）用于将患者的肢体动作进行实时摄录图像；

所述显示装置（4）用于演示患者需完成的相应动作并将患者动作呈现；

所述图像摄录装置（3）、显示装置（4）与所述主机（5）通过有线或无线相连接；

所述控制盒（9）安装在所述运动衣式穿戴装置（1）上，主要包括电源、动作检测收集系统、通讯系统；

所述传感装置与所述电源、所述动作检测收集系统、所述通讯系统均连接，所述电源为所述传感装置、所述动作检测收集系统、所述通讯系统提供动力，所述通讯系统通过有线或无线通讯的方式与所述主机（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述力传感器（10）分别设置在所述上衣（6）两侧胸部内侧、所述连脚裤（7）两大腿裤腿内测；

所述姿态传感器（11）分别设置在所述上衣（6）的领口、所述上衣（6）两袖子的上臂和前臂、所述连脚裤（7）的前侧裤带、所述连脚裤（7）两裤腿的大腿和小腿前侧以及裤脚侧面；

所述肌电传感器（12）分别放在放在所述检测手套（2）的手套本体（8）背侧内表面；

所述压力传感器（13）放在所述检测手套（2）的手套本体（8）掌侧内表面或内部。

3.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述图像摄录装置（3）包括独立摄像头和集成有摄像头的设备。

4.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述显示装置（4）为LED显示屏、投影仪、手机、VR眼镜或含有显示屏的智能家电中任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述主机（5）为笔记本或台式机，包含有线接口、显示器接口和无线模块，内部设置和运行unity3D软件。

6.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述控制盒（9）的数量为三个或四个。

7.根据权利要求6所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：当所述控制盒（9）的数量为三个时，分别在每个检测手套（2）上各安置1个控制盒（9），放在手套腕部背侧外面；所述上衣（6）和所述连脚裤（7）上的传感装置共用一个控制盒（9），放置于所述上衣（6）下方拉链旁。

8.根据权利要求6所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：当控制盒（9）的数量为四个时，在每个检测手套（2）上各安置1个控制盒（9）；所述上衣（6）的传感装置使用一个控制盒（9），放于领口外侧；所述连脚裤（7）的传感装置使用一个控制盒（9），放于前侧裤带外侧。

9.根据权利要求1所述的一种用于脑卒中患者肢体功能评定的设备，其特征在于：所述电源为可充电锂电池；所述动作检测收集系统以微处理器模块为核心，包括动作检测模块、存储模块、复位模块、通信模块、报警模块、电源模块，所述微处理器模块为AT89S52微处理器或STM32微处理器；所述通讯系统包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述无线通讯模块为WLAN通讯模块或蓝牙通讯模块。