TWI645367B - 復健資訊評估系統 - Google Patents

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TWI645367B
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韓紹禮
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國泰醫療財團法人國泰綜合醫院
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

隨著醫療科技的進步，老年人口急速的增加與重症患者可以存活下來，但卻留下許多身心障礙病患。復健醫學的發展，就是在改善或降低功能的缺損，促進生活功能與日常生活獨立。然而復健是個漫長的過程，需要投入大量的人力與物力。因為病患往返醫院的不便與治療師的人力資源昂貴，居家復健運動就相形重要，然而目前遠距復健的設計仍須以治療師一對一的視訊會議系統或者事後由病患自述運動的項目、強度與頻率等。這些設備仍無法降低治療師人力需求、缺乏客觀評估病患運動的配合度、正確性等。本次設計便是結合慣性感測器和特殊設計的輔具，搭配內建特殊演算法的手機應用軟體，對於患者的復健運動動作加以即時評估是否正確，並且可以記錄病患執行的時間與頻率。

Description

復健資訊評估系統
本發明是整合輔具、慣性感測器以及手機應用程式之復健資訊評估系統，特別是一種復健者於復健期間的復健動作正確性之復健評估裝置。
超聲波(Ultrasonic)系統在使用上使用射頻發射器(RF transceiver)釋放，並用超聲波接收器(Ultrasound receivers)做為接收的動作，考慮到家庭中的外在影響因素情況，對於居家中帶有多方電器產生的輕微噪音會導致追蹤的失真性擴大，並參入多方雜訊且不易去除。
磁性(Magnetic)系統在使用上藉由接收器來捕捉低頻的磁場強度，而這磁場則由標記物所發出，在使用上需架構六到十二或是更多的接收器去做動作的追蹤。且在環境的選擇上需考慮到當地磁場的因素以及相關金屬可能導致測量方式的干擾，而這干擾極有可能出現於居家中(牆壁中帶有金屬，亦或是家庭中的相關電器會影響磁場走向)。
視覺(Vision)(光學)系統的標記會有兩種選擇，一是被動式標記(反光(Retroreflective))，一是主動式標記(發光二極體(Light-emitting diode))，且在環境的使用上極少有限制(使用空間雖較少限制但仍非正常居家可實現)，但卻在動作的行為上卻需要有所要求(面光追蹤標記)。視覺辨識(Vision-based Recognition)上是屬於視覺(Vision)(光學)系統之後對其做的延伸，考慮到單以攝影機直接擷取圖像分析做為動作分析的辨識系統，主要處理上有分為三個階段。運動分析了解人體運動時結構，利用攝像機追蹤抓取動作，之後確認人體活動序列。提取的方式先以簡單的特徵值(low-level feature)做為提取主點，主要是將人體肌肉部分分割取用判定鑑別出該肌肉與動作之結合一制性，之後從二維的圖像動作預測推導至三維的圖像動作，並在推導出物理含量時的結合強度，建立連鎖的骨架做為基準，然後與其他 推導出之特徵相結合，進而模擬出人體的運動或是活動情形，為目前運用於遠距復健上最常使用之方式，但考量到成本、空間以及病情追蹤，大量的視覺辨識數據難以做長期的追蹤，且在評定遠距復健之功效的時候，仍須醫師一對一指導患者動作，無法減少人事成本的消耗。
慣性感測器(Inertial Sensing)在裝置上無須受到場地的限制，但因無法確認其位置，所以在計算時若因積分誤差的偏離會導致位置失真，雖在使用上簡單方便且購置便宜，但是判別不易。
所欲解決之問題：能有效的判別動態分析，配合長期追蹤可以節省大量人力成本，由程式來幫忙做簡易之診斷，讓使用者可以在行動裝置上了解復健動作正確性，此方面可以減少醫師的人力開銷，且在計算以及可行性程度上較為簡易且方便。並為了使復健者在復健時無須增加太多負擔，一個有效的動作追蹤在一個無拘束的環境之下必須保有無源、無線、重量小、和不顯眼。構建此種追蹤系統需要發展微型機構置於病人四肢之上才可以滿足此方面的要求，並考慮到復健上的行為以及居家環境上執行的方便性。
解決問題之技術手段：設計一種復健資訊評估系統，由一結合慣性感測器與踝足輔具之裝置後，配合一電子裝置載入一應用程式，包含使用一慣性感測器，可用以固定於該踝足輔具上，量測膝關節復健動作之數值，該慣性感測器利用proprietary通信協定將資料傳送至手機之應用程式，該應用程式可讀取慣性感測器量測之數值，再以數學方式計算分析，評估膝關節復健動作之狀況，並於復健動作不正確時以警示訊息提醒復健者。處理完畢後，將結果透過LTE/5G管道經電信機房轉導到特定VPN，然後儲存在雲端機房裡。
本發明利用微機電之慣性感測器，量測相關之閥值數據，並使用數學之方式計算，進行復健動作特徵提取與分析，相較之前利用慣性感測器之方式，可有效觀測與判定復健動作之正確性，另經由連結至行動裝置上之應用程式，該應用程式能使復健者在無醫師以及復健師之狀況下，在家中或其他地方進行遠距復健，並可考量復健者不同狀態，加入不同分級條件以達較佳的評估功效，經由行動裝置自行了解動作之正確性，以及記錄復健之頻率等資訊。
將可裝載慣性感測器之踝足輔具，固定於小腿上，並固定足踝關節活動。
以慣性感測器量測膝關節復健動作之數值，連結至安裝應用程式之行動裝置，由應用程式預先儲存之數值(包含可評估復健者動作之標準等)並以數學方式計算分析，評估膝關節復健動作之狀況，並於復健動作不符合標準時以警示訊息提醒復健者。

Claims (4)

  1. 一種復健資訊評估系統，由一結合慣性感測器與踝足輔具之裝置後，配合一電子裝置載入一應用程式，包含以下步驟：(1)該慣性感測器，可用以固定於該踝足輔具上，量測膝關節復健動作之數值。(2)該踝足輔具，係固定於腿部，配合足踝關節之活動。(3)該慣性感測器於接收到步驟(1)膝關節復健動作之資訊後，可傳送結果資訊至該電子裝置。(4)該電子裝置接收步驟(3)結果資訊後，可經由存有參數之應用程式，再以數學方式計算分析，判斷使用者足踝關節活動之正確與否。
  2. 如請求項1步驟(4)之參數，包含可評估使用者動作之標準。
  3. 如請求項1步驟(3)之電子裝置，於應用程式計算分析判斷使用者之活動為不符合標準時，可顯示警示訊息以提醒使用者。
  4. 一種電腦程式產品，於一電子裝置載入後，可執行請求項1至3所述之評估系統。
TW106102910A 2017-01-25 2017-01-25 復健資訊評估系統 TWI645367B (zh)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201238575A (en) * 2011-03-28 2012-10-01 Con Tai Instr Co Ltd The lower extremity assistant apparatus
TW201615170A (zh) * 2014-10-20 2016-05-01 國泰醫療財團法人國泰綜合醫院 整合輔具及慣性感測器之遠距復健裝置

Patent Citations (2)

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