RU2417810C2 - Устройство для управления здоровьем - Google Patents

Устройство для управления здоровьем Download PDF

Info

Publication number
RU2417810C2
RU2417810C2 RU2009105666/12A RU2009105666A RU2417810C2 RU 2417810 C2 RU2417810 C2 RU 2417810C2 RU 2009105666/12 A RU2009105666/12 A RU 2009105666/12A RU 2009105666 A RU2009105666 A RU 2009105666A RU 2417810 C2 RU2417810 C2 RU 2417810C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
markers
joint
user
movement
limb
Prior art date
Application number
RU2009105666/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009105666A (ru
Inventor
Рихард Даниель ВИЛЛЬМАНН (NL)
Рихард Даниель ВИЛЛЬМАНН
Герд ЛАНФЕРМАНН (NL)
Герд ЛАНФЕРМАНН
Эдвин Герард Йоханнус Мария БОРГЕРС (NL)
Эдвин Герард Йоханнус Мария БОРГЕРС
ВРУГТ Йюрген ТЕ (NL)
ВРУГТ Йюрген ТЕ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2009105666A publication Critical patent/RU2009105666A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2417810C2 publication Critical patent/RU2417810C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1071—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring angles, e.g. using goniometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1127—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124—Determining motor skills
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4528—Joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6824—Arm or wrist
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0003—Analysing the course of a movement or motion sequences during an exercise or trainings sequence, e.g. swing for golf or tennis
    • A63B24/0006—Computerised comparison for qualitative assessment of motion sequences or the course of a movement
    • A63B2024/0012—Comparing movements or motion sequences with a registered reference
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0636—3D visualisation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/10—Positions
    • A63B2220/16—Angular positions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системе управления здоровьем, содержащей средство обнаружения перемещения тела или конечности для обнаружения перемещений и положения тела или конечностей пользователей в трехмерном (3D) пространстве, средство анализа перемещения для анализа данных измерения, выполненного с помощью средства обнаружения перемещения тела или конечности, где средство обнаружения перемещения тела или конечности содержит по меньшей мере три датчика или маркера для отслеживания перемещения тела или конечности пользователя в трехмерном пространстве путем измерения угла, заложенного двумя частями тела пользователя, которые соединены друг с другом с помощью сустава, являющегося вершиной угла, который нужно измерить, у которого предусматривается один из датчиков или маркеров. Для определения смещения изменение расстояния между двумя соседними датчиками или маркерами указывает на смещение датчика у сустава, расположенного на расстоянии от вершины угла. Технический результат заключается в возможности свободного размещения маркеров на конечности с большой степенью свободы и получении достоверных данных от системы посредством обработки сигналов, поступающих от маркеров. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к системе и способу для реабилитации и/или физиотерапии для лечения нервно-мышечных расстройств, например инсульта. После инсульта пациенты часто страдают от нарушений в двигательной координации. Эти нарушения являются менее всего изученными, но часто наиболее ослабляющими по отношению к функциональному восстановлению после черепно-мозговой травмы. Эти поражения в координации выражаются в виде анормальных совместных действий мышц и приводят к ограниченным и стереотипным шаблонам перемещения, которые являются функционально блокирующими. Результатом этих ограничений в совместных действиях мышц является, например, анормальная связь между отведением (абдукцией) плеча и сгибанием локтя в руке, которая значительно сокращает у пережившего инсульт пространство, до которого можно дотянуться, когда он/она поднимает вес ослабленной руки с преодолением силы тяжести. Имеющиеся нейротерапевтические подходы для смягчения этих анормальных совместных действий дали ограниченное функциональное восстановление. В ноге выражение анормальных совместных действий приводит к связанности разгибания бедра/колена с приведением бедра. Результатом этого является ограниченная возможность приведения в действие мышц, отводящих бедро в ослабленной ноге во время пребывания в какой-либо позиции.
Когда традиционное лечение предоставляется в больнице или реабилитационном центре, пациент обычно наблюдается в течение получасовых сеансов, один или два раза в день. Это сокращается до одного или двух раз в неделю при амбулаторном лечении.
Имеющиеся исследования указывают, что двигательные упражнения (нагрузки) для улучшения координации пациента могут выполняться дома как часть решения по удаленной реабилитации. Доступные системы используют метод видеоконференций, где пациент упражняется перед камерой в удобное для него время. Такая система, например, раскрывается в US 2002/0146672 A1. Эта система включает в себя устройство, которое воспринимает положение пальцев руки пользователя, в то время как пользователь выполняет упражнение путем взаимодействия с виртуальным изображением. Второе устройство обеспечивает обратную связь пользователю и измеряет положение пальцев руки, в то время как пользователь выполняет упражнение путем взаимодействия с виртуальным изображением. Виртуальное изображение обновляется на основе целей, определенных для эффективности (выполнения упражнений) пользователя, чтобы обеспечить более сложные или более легкие упражнения. Соответственно, не имеет значения, насколько ограничены перемещения пользователей, если эффективности пользователей попадают в удерживаемый диапазон параметра, пользователь может пройти испытание упражнением, и уровень сложности может постепенно увеличиваться.
Данные об эффективности пользователя сохраняются и анализируются врачом. Поэтому реабилитационная система распределяется между реабилитационным узлом, узлом хранения данных и узлом доступа к данным посредством Интернет-соединения между узлами. Узел доступа к данным включает в себя программное обеспечение, которое позволяет доктору/врачу невропатологу следить в реальном масштабе времени за упражнениями, выполняемыми пациентом, используя графическое изображение руки, с помощью отправки записанных видеоизображений доктору или физиотерапевту, который анализирует упражнения и дает обратную связь. Существует некоторое количество пассивных и активных устройств, например, Theraband или Reck MotoMe, которые дают пользователю возможность выполнять такие тренировки дома как часть решения по удаленной реабилитации.
Одной из наиболее заметных недееспособностей, от которой страдают пережившие инсульт, является односторонний паралич верхних конечностей. Реабилитационные упражнения подтверждены как эффективные в восстановлении управления движениями при условии, что тренировка интенсивна, а пациента направляют в лечении. Технические решения для неконтролируемой домашней реабилитации после инсульта требуют использования маркеров или датчиков для обнаружения положения тела пациента во время упражнений.
Очень заманчивым решением для датчиков является использование камер, которые обозревают двумерные (2D) или трехмерные (3D) координаты конечностей и суставов в пространстве в зависимости от того, используется система из одной или нескольких камер. Однако получение положения конечности по положению камеры требует нахождения и отслеживания конечностей на изображении, что на сегодняшний день является нетривиальной задачей и нерешенной проблемой, если не используется никаких маркеров (см., например, "The evolution of methods for the capture of human movement leading markerless motion capture for bio medical applications" (Эволюция способов для захвата перемещения человека, проводимая безмаркерным захватом движения, для биомедицинских применений), Мандермана (Mundermann) и др., журнал "Neuro Engineering and Rehabilitation", 2006, 3:6).
Отслеживание положений маркера с помощью камер одновременно в оптическом и в инфракрасном диапазоне очень надежно. В этой области существует очень много коммерческих изделий.
Проблема с таким подходом заключается в том, что существующие маркерные системы слежения предполагают, что пользователь достаточно квалифицированный, чтобы разместить маркеры на точно воспроизводимые места; таким образом будут получены непротиворечивые результаты. Данное предположение становится нереалистичным, если пользователь является пострадавшим от инсульта. Вместо этого точное положение маркеров на конечностях будет отличаться от одного использования к другому, так как пользователь не имеет возможности закрепить маркеры или датчики точно в том же положении из-за потери управления перемещением его рук, кистей рук и/или пальцев.
Поэтому задача настоящего изобретения - предоставить систему и способ, который обеспечивает надлежащие функциональные возможности системы даже в случае неточного размещения маркеров или датчиков на конечности пользователя.
Эта задача решается с помощью системы и способа согласно пунктам 1 и 7 формулы изобретения.
Система управления здоровьем согласно изобретению содержит средство обнаружения перемещения тела или конечности для обнаружения перемещений тела или конечности(ей) пользователей, средство анализа перемещения для анализа данных измерений, выполненных средством обнаружения перемещения тела или конечности, где средство обнаружения перемещения тела или конечности содержит по меньшей мере три маркера для отслеживания перемещения тела или конечности пользователя. Для анализа перемещения измеряется угол между двумя частями тела пользователя, которые соединены друг с другом с помощью сустава. Сустав образует вершину угла, который необходимо измерить, у которого предусматривается один из маркеров.
Для определения того, размещен ли маркер у сустава точно в правильном положении, измеряется расстояние двух соседних маркеров на конечности пользователя. Изменение расстояния между двумя соседними датчиками или маркерами указывает смещение датчика у сустава, расположенного на расстоянии от вершины угла.
Для вычисления или оценки смещения маркера на суставе средство анализа перемещения может включать в себя программу автоматического усвоения двигательного навыка, в которой программа усвоения двигательного навыка включает в себя алгоритм по следующему уравнению:
x=argmin{0<x}(SUM{t=1..T}(Lt 2)-SUM{t=1..T} 2(Lt)),
где Lt=(1+X) (RMarker3-RMarker2).
С помощью этого алгоритма угол сустава по положению маркеров (RMarker3, RMarker2) на конечностях определяется с помощью оценки первого смещения (x) и корректировки предположения путем анализа движения пользователя (см. также фиг.2). Текущие выходные данные маркеров или датчиков указывают уменьшение изменения расстояния между двумя соседними датчиками, пока смещение маркера не сходится к значению, которое находится в пределах точности измерения истинного значения смещения маркера (х=о).
Таким образом, система дает пользователю свободу размещать маркеры на его конечностях с большей степенью свободы и все же получать осмысленное поведение системы.
Автоматическая программа усвоения двигательного навыка может выбрать начальный диапазон смещения в качестве следующего целевого диапазона смещения для каждых следующих серий измерений, в котором упомянутые заранее установленные критерии успеха не удовлетворяются, и текущие выходные данные датчиков могут указывать снижение изменения расстояния между двумя соседними датчиками.
Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения предоставляет вместо автоматической программы усвоения двигательного навыка программу, которая по измерению смещения маркера на суставе формирует стимулирующий сигнал для принуждения пользователя переместить датчики по направлению к вершине угла, образованного между конечностями пользователя, чтобы минимизировать смещение маркера у сустава.
Средство измерения перемещения тела или конечности может быть по меньшей мере одним машинным зрением на основе камеры с маркерами или отслеживанием движения маркеров с помощью машинного зрения и/или одним инерциальным датчиком, по меньшей мере одной оболочкой датчика и/или любым другим датчиком движения или положения. Маркеры могут быть либо цветными маркерами, либо световозвращающими инфракрасными маркерами, в зависимости от того, какие камеры используются.
Система, которая соответствует вышеупомянутым задачам и обеспечивает другие полезные особенности в соответствии с предпочтительным в настоящее время типовым вариантом осуществления изобретения, будет описана далее со ссылкой на фиг. с 1 по 3. Специалисты в данной области техники должны принять во внимание, что описание, приведенное в этом документе по отношению к этим чертежам, предназначено только для поясняющих целей и никоим образом не предназначено для ограничения объема изобретения.
Фиг.1 показывает изменение угла, включающего плечо и предплечье пользователя;
фиг.2 схематически показывает корреляцию угла и размещения маркеров или датчиков;
фиг.3 показывает пример кривой обучения смещения маркера.
Как можно увидеть на фиг.1, для примера отслеживания два положения маркера в области сустава указываются с помощью двух разных линий. В одном случае маркер или датчик размещается точно на суставе, так что образованный тремя датчиками или маркерами угол идентичен углу, заложенному плечом и предплечьем. В случае второй линии маркер размещен на плече со смещением. Предположение, что маркер на локте размещен точно на суставе, другими словами, в вершине угла, заложенного плечом и предплечьем, приводит к неверному углу. Если датчик у сустава установлен на расстоянии от вершины на плече, то образованный тремя датчиками угол больше угла в случае точного размещения датчика на суставе. С другой стороны, если датчик у сустава расположен на расстоянии от вершины предплечья, то угол меньше угла точного размещения датчика.
Для получения правильного угла необходимо определить смещение между маркером или датчиком и суставом, которое в случае, показанном на фиг.1, по сравнению с указанным углом, приводит к меньшему углу.
Поэтому система согласно изобретению анализирует данные перемещения и принимает во внимание ограничения человеческого тела. Таким образом, система отслеживания на основе маркера или датчика становится приученной к изменению в помещении маркеров или датчиков.
Для анализа данных перемещения и принятия во внимание ограничений человеческого тела система управления здоровьем в одном варианте осуществления настоящего изобретения включает в себя компьютерную системы с центральным процессором, запоминающим устройством и экраном. Для отслеживания перемещения пользователя в этом варианте осуществления предоставляется камера. Камера может работать в оптическом или инфракрасном диапазоне и подключается к компьютеру. Три маркера размещаются на конечности пациента, в этом примере на руке пользователя. Маркеры или датчики могут быть либо цветными маркерами, либо отражающими маркерами, в зависимости от того, какой тип камеры используется. Один датчик размещается на запястье пользователя, один на плече и один в области сустава, в этом случае на локте. Кроме того, предоставляется запоминающее устройство для обнаруженного движения маркера.
После запуска компьютерной программы для оценки положения тела пациента по изображениям камеры на основе маркеров делается исходное предположение, что смещение между суставом и маркером равно нулю, что означает, что маркер установлен в совершенно правильном положении без какого-либо смещения. Потом пользователь начинает движение, и система записывает перемещение и многократно корректирует предположение о смещении маркера с помощью анализа движения.
Поскольку отсутствует изменение в угле или соотношении датчиков, если маркеры или датчики на запястье или плече не размещены точно в том же положении, не имеет значения, если они размещаются немного выше или ниже по сравнению с прежним использованием или измерением.
Единственно решающим размещением маркера является размещение маркера у сустава конечности, которую нужно исследовать. Поэтому анализируется расстояние между двумя соседними маркерами или датчиками. Если отсутствует изменение в расстоянии между соседними маркерами, то маркер у сустава размещен точно в правильном положении, и измерение может начинаться немедленно без каких-либо дополнительных корректирующих этапов.
Изменение расстояния между двумя соседними маркерами, тем не менее, указывает на наличие смещения в размещении датчика на суставе. Теперь есть две возможности обработки смещения.
Один вариант дает пользователю указание переместить маркер у сустава в направлении сустава. Поэтому предусматривается средство размещения на закрепляющем средстве маркера, например установочные винты, которые дают пользователю, имеющему трудности в точном перемещении его пальцев, возможность точной регулировки маркера путем вращения винта и посредством этого медленного и точного перемещения маркера в правильном направлении к суставу. Если после регулировки маркера у сустава изменение в расстоянии становится больше, это является указанием того, что маркер был перемещен в неправильном направлении, и система может дать указание пользователю повернуть винт в другом направлении.
Со вторым вариантом осуществления перемещение маркера по направлению к суставу даже не является обязательным. Смещение маркера вычисляется и автоматически интегрируется и распознается в анализе перемещения пользователя. В этом случае, во-первых, необходимо вычислить корреляции между движением маркера на плече и маркера в области сустава и маркера на предплечье или запястье и маркера в области сустава, чтобы обнаружить, размещается ли маркер у сустава на плече или на предплечье.
Так как плечо и предплечье относительно негибкие по сути, предполагается более высокая корреляция для маркеров на одной и той же руке. Поэтому, например, если может быть измерено изменение расстояния между двумя соседними датчиками или маркерами между маркером у предплечья и маркером у сустава, это указывает, что маркер у сустава размещается на другой части руки, в этом примере на плече.
Как только известно, на какой руке размещается маркер сустава, нужно оценить смещение от сустава. Следуя предположению, сделанному выше, что маркер сустава (маркер 3) размещается на плече, расстояние между маркером сустава и маркером на предплечье (маркер 1) будет меняться в зависимости от перемещения руки, что приводит к изменению угла, заложенного плечом и предплечьем, тогда как расстояние между маркером на плече (маркер 2) и маркером у сустава вообще не изменяется, так как скелет негибкий в этом направлении. Поэтому может использоваться следующий алгоритм для оценки положения маркера на конечностях по движению тела:
Местоположение сустава - здесь локтя - задается с помощью (см. также фиг.2):
Elbow=(1+x)(RMarker3-RMarker2).
Если маркер находится на предплечье, то местоположение соответственно задается с помощью:
Elbow=(1+x)(RMarker3-RMarker2),
где х - смещение, заданное как дробь расстояния между маркерами 2 и 3 или, в варианте 2, между маркерами 1 и 3. Приближенное значение для исправления х=о, где о действительное смещение, находится путем минимизации отклонения в расстоянии ожидаемого положения сустава и положением запястья, как наблюдается по записанному движению, с помощью следующего алгоритма:
х=argmin{0<x}(SUM{t=1..T}(Lt 2)-SUM{t=1..T} 2(Lt)),
где Lt=(1+x)(RMarker3-RMarker2).
Оценка х улучшается со временем, так как значения SUM затем сходятся к ожидаемым значениям, и в лучшем случае становится х=о.
Результат этого смещения маркера со временем можно увидеть на фиг.3. После примерно минуты смещение маркера сошлось к значению, которое находится в пределах точности измерения оценки истинного значения для смещения маркера. С помощью этого цикличного и многократного приближения произошло автоматическое обучение положению маркера. Таким образом, система дает пользователю свободу размещать маркеры на его конечностях с большей степенью свободы и все же получать осмысленное поведение системы.

Claims (9)

1. Система управления здоровьем, содержащая:
средство обнаружения перемещения тела или конечности для обнаружения перемещений и положения тела или конечностей пользователей в трехмерном пространстве,
средство анализа перемещения для анализа данных измерения, выполненного с помощью средства обнаружения перемещения тела или конечности;
где средство обнаружения перемещения тела или конечности содержит по меньшей мере три датчика или маркера для отслеживания перемещения тела или конечности пользователя в трехмерном пространстве путем измерения угла, заложенного двумя частями тела пользователя, которые соединены друг с другом с помощью сустава, являющегося вершиной измеряемого угла, у которого предусмотрен один из датчиков или маркеров, отличающаяся тем, что изменение расстояния между двумя соседними датчиками или маркерами указывает на смещение датчика у сустава, расположенного на расстоянии от вершины, где изменение расстояния соответствует перемещению тела или конечности.
2. Система управления здоровьем по п.1, отличающаяся тем, что из измерения смещения маркера на суставе формируется стимулирующий сигнал, чтобы заставить пользователя переместить датчик по направлению к вершине.
3. Система управления здоровьем по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что средство измерения перемещения тела или конечности является по меньшей мере одним машинным зрением на основе камеры с маркерами или отслеживанием движения маркеров с помощью машинного зрения и/или одним инерциальным датчиком, по меньшей мере одной оболочкой датчика и/или любым другим датчиком движения или положения.
4. Система управления здоровьем по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит стимулятор по меньшей мере одного режима, который включает в себя стимулятор звукового режима, содержащий модуль звуковой стимуляции, или стимулятор видеорежима, содержащий модуль видеостимуляции.
5. Система управления здоровьем по п.3, отличающаяся тем, что она содержит стимулятор по меньшей мере одного режима, который включает в себя стимулятор звукового режима, содержащий модуль звуковой стимуляции, или стимулятор видеорежима, содержащий модуль видеостимуляции.
6. Способ автоматического определения положения для отслеживания конечности на основе камеры, в частности, в домашней реабилитации после инсульта, содержащий этапы, на которых:
размещают по меньшей мере три маркера на конечности пользователя, которую нужно анализировать, для отслеживания перемещения тела или конечности пользователя так, что они образуют угол, заложенный двумя частями тела пользователя, которые соединены друг с другом с помощью сустава, являющегося вершиной измеряемого угла, у которого предусматривается один из датчиков или маркеров;
сравнивают положения маркеров относительно друг друга, где изменение расстояния между двумя соседними маркерами указывает на смещение маркера у сустава конечности, расположенного на расстоянии от вершины.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя этапы, на которых
вычисляют движение между соседними датчиками для определения, размещается ли маркер у сустава на верхней или нижней конечности;
формируют первое значение смещения, предполагающее, что смещение между суставом и маркером равно нулю;
записывают перемещение пользователя и корректируют предположение о смещении маркера или датчика с помощью анализа движения.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя этап, на котором
минимизируют отклонение в расстоянии маркеров до ожидаемого положения сустава, как наблюдается по записанному движению.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что он содержит этапы, на которых
формируют видимый и/или аддитивный стимулирующий сигнал, когда упомянутые данные смещения находятся вне целевого диапазона смещения, для того, чтобы заставить пользователя отрегулировать расположение датчика сустава путем перемещения датчика по направлению к вершине угла, заложенного между конечностями пользователя.
RU2009105666/12A 2006-07-19 2007-07-05 Устройство для управления здоровьем RU2417810C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06117476.9 2006-07-19
EP06117476 2006-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009105666A RU2009105666A (ru) 2010-08-27
RU2417810C2 true RU2417810C2 (ru) 2011-05-10

Family

ID=38957161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009105666/12A RU2417810C2 (ru) 2006-07-19 2007-07-05 Устройство для управления здоровьем

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090259148A1 (ru)
EP (1) EP2046197A2 (ru)
JP (1) JP2009543649A (ru)
CN (1) CN101489479B (ru)
RU (1) RU2417810C2 (ru)
WO (1) WO2008010131A2 (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2387384B1 (en) * 2009-01-16 2016-05-04 Koninklijke Philips N.V. Method for automatic alignment of a position and orientation indicator and device for monitoring the movements of a body part
EP2389110B1 (en) 2009-01-22 2013-03-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Interpreting angular orientation data
JP5423520B2 (ja) * 2010-03-24 2014-02-19 富士ゼロックス株式会社 位置計測システム、位置計測装置及び位置計測プログラム
EP2580640B1 (en) 2010-06-10 2015-10-28 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for presenting an option
US9011293B2 (en) * 2011-01-26 2015-04-21 Flow-Motion Research And Development Ltd. Method and system for monitoring and feed-backing on execution of physical exercise routines
ES2405033B1 (es) 2011-11-16 2014-07-18 Telefónica, S.A. Método y sistema para el cálculo de corrección de un ejercicio físico
JP5424224B2 (ja) * 2012-04-16 2014-02-26 公立大学法人高知工科大学 相対角度推定システム
US10357685B2 (en) 2012-05-16 2019-07-23 Koninklijke Philips N.V. Training garment for person suffering from upper limb dysfunction
US11904101B2 (en) 2012-06-27 2024-02-20 Vincent John Macri Digital virtual limb and body interaction
US11673042B2 (en) 2012-06-27 2023-06-13 Vincent John Macri Digital anatomical virtual extremities for pre-training physical movement
US10096265B2 (en) 2012-06-27 2018-10-09 Vincent Macri Methods and apparatuses for pre-action gaming
WO2014042121A1 (ja) * 2012-09-12 2014-03-20 独立行政法人産業技術総合研究所 動作評価装置及びそのプログラム
KR20150107783A (ko) 2013-01-11 2015-09-23 코닌클리케 필립스 엔.브이. 피실험자의 움직임의 범위를 평가하기 위한 시스템 및 방법
US10603545B2 (en) 2013-05-17 2020-03-31 Vincent J. Macri System and method for pre-action training and control
JP6518932B2 (ja) * 2013-12-16 2019-05-29 国立大学法人大阪大学 運動解析装置及び運動解析プログラム
US10111603B2 (en) 2014-01-13 2018-10-30 Vincent James Macri Apparatus, method and system for pre-action therapy
SG11201700535YA (en) * 2014-07-23 2017-02-27 Agency Science Tech & Res A method and system for using haptic device and brain-computer interface for rehabilitation
WO2017005591A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for motion tracking of at least a portion of a limb
CN106375890A (zh) * 2015-07-21 2017-02-01 杭州纳雄科技有限公司 耳机、耳机的控制方法及耳机的使用方法
CN106503430A (zh) * 2016-10-17 2017-03-15 江苏思维森网络技术有限公司 一种用于上肢康复训练的远程康复系统及其检测方法
US10545578B2 (en) * 2017-12-22 2020-01-28 International Business Machines Corporation Recommending activity sensor usage by image processing
US10705596B2 (en) * 2018-05-09 2020-07-07 Neurolofical Rehabilitation Virtual Reality, LLC Systems and methods for responsively adaptable virtual environments
EP3621083A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-11 Koninklijke Philips N.V. Rehabilitation device and method
CN110491514A (zh) * 2019-09-10 2019-11-22 上海博灵机器人科技有限责任公司 一种外骨骼式下肢健康管理协作系统及方法
US11559724B2 (en) 2019-12-03 2023-01-24 David Lowell Norfleet-Vilaro System to determine and dictate individual exercise thresholds to maximize desired neurological response
CN111672086B (zh) * 2020-06-05 2023-10-20 广东技术师范大学天河学院 一种智能健身辅助设备及应用其的方法
CN111991762A (zh) * 2020-09-02 2020-11-27 冼鹏全 基于心理疗法的脑卒中患者可穿戴式上肢康复设备及协同工作方法
JP2024517846A (ja) * 2021-05-06 2024-04-23 リサーチ インスティチュート アット ネイションワイド チルドレンズ ホスピタル 運動評価システム及びその使用方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631676A (en) * 1983-05-25 1986-12-23 Hospital For Joint Diseases Or Computerized video gait and motion analysis system and method
WO1994001042A1 (en) * 1992-07-06 1994-01-20 Kramer James F Determination of kinematically constrained multi-articulated structures
US5524637A (en) * 1994-06-29 1996-06-11 Erickson; Jon W. Interactive system for measuring physiological exertion
JPH09229667A (ja) * 1996-02-28 1997-09-05 Imeeji Joho Kagaku Kenkyusho 回転関節構造物の動作計測装置および方法
US5830160A (en) * 1997-04-18 1998-11-03 Reinkensmeyer; David J. Movement guiding system for quantifying diagnosing and treating impaired movement performance
FR2785517B1 (fr) * 1998-11-10 2001-03-09 Univ Joseph Fourier Procede et dispositif de determination du centre d'une articulation
US6692447B1 (en) * 1999-02-16 2004-02-17 Frederic Picard Optimizing alignment of an appendicular
DE19918008A1 (de) * 1999-04-21 2000-10-26 Claussen Claus Frenz Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Halsbewegungsmusters
JP2002000584A (ja) * 2000-06-16 2002-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 関節可動域検査訓練システム
US6827579B2 (en) * 2000-11-16 2004-12-07 Rutgers, The State University Of Nj Method and apparatus for rehabilitation of neuromotor disorders
CN2569795Y (zh) * 2002-09-25 2003-09-03 哈尔滨工程大学 智能手臂康复训练器
JP2004129698A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Japan Science & Technology Agency 運動機能障害者用リハビリテーション支援装置
US6884382B2 (en) * 2003-01-24 2005-04-26 Graham Packaging Pet Technologies Inc. Stretched container threads and method of manufacture
JP2004264060A (ja) * 2003-02-14 2004-09-24 Akebono Brake Ind Co Ltd 姿勢の検出装置における誤差補正方法及びそれを利用した動作計測装置
CN2688278Y (zh) * 2004-04-07 2005-03-30 哈尔滨工程大学 多功能上肢康复训练机器人
US7662113B2 (en) * 2004-11-05 2010-02-16 California Institute Of Technology Fingertip tracker
KR100601981B1 (ko) * 2005-01-14 2006-07-18 삼성전자주식회사 활동패턴 감시 방법 및 장치
JP2007061121A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Univ Kansai 身体の動作解析方法、システムおよびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
CN101489479A (zh) 2009-07-22
WO2008010131A3 (en) 2008-05-02
EP2046197A2 (en) 2009-04-15
WO2008010131A2 (en) 2008-01-24
RU2009105666A (ru) 2010-08-27
JP2009543649A (ja) 2009-12-10
CN101489479B (zh) 2011-01-26
US20090259148A1 (en) 2009-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2417810C2 (ru) Устройство для управления здоровьем
US20200197744A1 (en) Method and system for motion measurement and rehabilitation
EP3627514B1 (en) System and method for optimised monitoring of joints in physiotherapy
Maggioni et al. Robot-aided assessment of lower extremity functions: a review
US5592401A (en) Accurate, rapid, reliable position sensing using multiple sensing technologies
US5930741A (en) Accurate, rapid, reliable position sensing using multiple sensing technologies
JP6858309B2 (ja) 関節応力をセンサーデータから判定する方法
Smeragliuolo et al. Validation of the Leap Motion Controller using markered motion capture technology
Takeda et al. Artificial Intelligence-Assisted motion capture for medical applications: a comparative study between markerless and passive marker motion capture
JP2009542397A (ja) 健康管理装置
Hwang et al. Real-time gait analysis using a single head-worn inertial measurement unit
Bessone et al. Validation of a new inertial measurement unit system based on different dynamic movements for future in-field applications
Chèze Kinematic analysis of human movement
Gauthier et al. Human movement quantification using Kinect for in-home physical exercise monitoring
Ono et al. Dynamic motion tracking based on point cloud matching with personalized body segmentation
Spasojević et al. A vision-based system for movement analysis in medical applications: the example of Parkinson disease
Pavlova et al. Method for qualitative and quantitative assessment of proprioceptive perception of single-joint arm movements
Martínez-Zarzuela et al. VIDIMU. Multimodal video and IMU kinematic dataset on daily life activities using affordable devices
Vitali et al. Digital motion acquisition to assess spinal cord injured (SCI) patients
De Paolis et al. The performance of Kinect in assessing the shoulder joint mobility
Cloete Benchmarking full-body inertial motion capture for clinical gait analysis
Fujiwara et al. Starting position of movement and perception of angle of trunk flexion while standing with eyes closed
Yadav et al. Wearable absolute 6 DOF exercise training system for post stroke rehabilitation
KR102611167B1 (ko) 온라인 움직임 교정시스템
Tran et al. Improvement of non-invasive semi-automatic test device for measurement of finger joints range of motion: Reduction in burden on therapist

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130706