TWI740659B - 復健輔助檢測系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種復健輔助檢測系統及方法。系統包含影像擷取元件、影像分析模組以及移動變化檢測模組。影像擷取元件擷取待測者的影像。影像分析模組分析辨識影像中的待測者的多個身體部位，並在多個身體部位的不同位置處定義多個身體節點。移動變化檢測模組判斷待測者的多個身體節點的移動變化，以檢測出移動資訊，並可將多個身體節點疊合在動態影像或靜態影像上以形成一節點疊合影像。

Description

復健輔助檢測系統及方法

本發明涉及復健輔助檢測系統及方法，特別是涉及一種適用於肌少症檢測的復健輔助檢測系統及方法。

肌肉組織是哺乳動物體內質量最高的組織，其主要功能是產生力量以牽引身體各部位運動，可進一步區分為慢肌和快肌，前者由慢肌纖維蛋白所組成，其收縮可持續的時間，但力量較小，後者由快肌纖維蛋白所組成，收縮較快，力量克服，但也較容易感到疲勞。

在正常生理狀態下，肌蛋白的合成與降解呈遞動態平衡。然而，當發生肌蛋白降解速度大於肌蛋白合成速度的肌蛋白代謝失衡時，會導致肌肉萎縮或稱肌肉流失，並出現肌肉重量明顯減少，肌纖維橫截面積減少，肌纖維類型相關蛋白減少等特徵性的變化，常見的特殊疾病如肌少症等。

年齡增長是肌少症的最主要成因，有統計數據指出，成人在60至70歲發生肌少症的機率為13至24%，特別是超過80歲的老人家發生機率則為約50%。肌少症將嚴重影響人們的生活，導致老人家走路很容易跌倒。

一般肌少症檢測方式為，老人到醫院時，在復健師面前走路好幾趟或好幾圈，由復健師以目測方式看老人家在走路過程，老人身體的走路姿態，以評斷哪邊的身體哪一部位出問題。然而，目測方式不科學，每個復 健師判斷角度不同，無法準確評估患有肌少症的患者的身體狀態，進而無法提供患者有效的診療和復健方式。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種復健輔助檢測系統，包含影像擷取元件、影像分析模組以及移動變化檢測模組。影像擷取元件配置以擷取待測者在一時間區間內移動的動態影像，或是擷取待測者在多個時間點移動分別的多個靜態影像。影像分析模組連接影像擷取元件。影像分析模組配置以分析辨識動態影像或靜態影像中的待測者的多個身體部位，並在多個身體部位的不同位置處定義多個身體節點。移動變化檢測模組連接影像分析模組。移動變化檢測模組配置以比對分析多個靜態影像或動態影像的多個動態影像片段，判斷待測者的多個身體節點的移動變化，以檢測出一移動變化數據檢測資訊。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測系統更包含節點疊合模組，連接移動變化檢測模組。移動變化檢測模組配置以依據移動變化數據檢測資訊，將多個靜態影像或多個動態影像片段中的同一身體部位的多個身體節點疊合在一節點疊合影像。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測系統更包含身份識別模組，連接移動變化檢測模組。身份識別模組配置以取得待測者的身份識別資料，並據以識別各動態影像或靜態影像。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測系統更包含壓力感測元件，連接移動變化檢測模組。壓力感測元件配置以感測待測者在移動過程中，施予壓力感測元件的壓力值，作為產生移動變化數據檢測資訊的依據。

在一實施方案中，身體節點包含頭部節點、左肩節點、右肩節 點、左髖部節點、右髖部節點、左膝節點、右膝節點或其任意組合。移動變化數據檢測資訊包含待測者的移動軌跡、移動距離、移動速度、移動頻率、移動角度、步長、步數、步頻、身體穩定度、身體傾斜幅度或其任意組合。

在一實施方案中，影像分析模組以及移動變化檢測模組設於雲端伺服器、電子裝置或其組合。

另外，本發明提供一種復健輔助檢測方法，包含以下步驟：擷取待測者在一時間區間內移動的一動態影像，或是擷取待測者在多個時間點移動分別的多個靜態影像；分析辨識動態影像或靜態影像中的待測者的多個身體部位；在多個身體部位的不同位置處定義多個身體節點；以及比對分析多個靜態影像或動態影像的多個動態影像片段，以判斷待測者的多個身體節點的移動變化，以檢測出一移動變化數據檢測資訊。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測方法更包含以下步驟：依據該移動變化數據檢測資訊，將多個靜態影像或該多個動態影像片段中的同一該身體部位的該多個身體節點疊合在一節點疊合影像中。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測方法更包含以下步驟：取得待測者的身份識別資料；以及依據身份識別資料，識別各動態影像或靜態影像。

在一實施方案中，所述復健輔助檢測方法更包含以下步驟：在待測者移動過程中，感測待測者施予一上壓力感測元件的壓力值；以及依據壓力值，輸出移動變化數據檢測資訊。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

HP:醫院

10:影像擷取元件

MG:擷取影像

DT:電子裝置

CLD:雲端伺服器

20:影像分析模組

30:移動變化檢測模組

31:移動變化數據檢測資訊

40:節點疊合模組

41:節點疊合影像

50:身份識別模組

51:身份識別資料

60:壓力感測元件

61:壓力值

PN、PLY、YM:待測者

N1~N17、NS、NH、NK、NNA、NNB、NN1~NN4、NN21~NN23:身體節點

OB:墊高物

PL、PL1~PL4:待測影像

GD:壓力墊

BG1~BG3:節點影像

SCR1~SCR38:待測者編號

S101~S119:步驟

圖1為本發明實施例的復健輔助檢測系統的方塊圖。

圖2為本發明實施例的復健輔助檢測系統在影像中標示待測者站在地面上時的多個身體節點的示意圖。

圖3為本發明實施例的復健輔助檢測系統在影像中標示待測者的肩膀、臀部和膝蓋處的多個身體節點的示意圖。

圖4為本發明實施例的復健輔助檢測系統所擷取的待測者站著的影像示意圖。

圖5為本發明實施例的復健輔助檢測系統在待測者站著的影像上標示多個身體節點的示意圖。

圖6為本發明實施例的復健輔助檢測系統所擷取的待測者坐著的影像示意圖。

圖7為本發明實施例的復健輔助檢測系統在待測者坐著的影像上標示多個身體節點的示意圖。

圖8為本發明實施例的復健輔助檢測系統應用於一個待測者在壓力墊上走路的示意圖。

圖9為本發明實施例的復健輔助檢測系統在多個待測者走路的影像上標示多個身體節點的示意圖。

圖10為本發明實施例的復健輔助檢測系統檢測同一待測者在不同時間走路的影像上的多個身體節點的位置的示意圖。

圖11為本發明實施例的復健輔助檢測系統所檢測的多個待測者的行走速度的長條圖。

圖12為本發明實施例的復健輔助檢測方法的步驟流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1和圖2，其中圖1為本發明實施例的復健輔助檢測系統的方塊圖；圖2為本發明實施例的復健輔助檢測系統在影像中標示待測者站在地面上時的多個身體節點的示意圖。

如圖1所示，本發明實施例的復健輔助檢測系統可包含影像擷取元件10、影像分析模組20、移動變化檢測模組30、節點疊合模組40、身份識別模組50、壓力感測元件60。應理解，本實施例僅為舉例說明，本發明不受於必要設置圖1所示的所有元件和模組，實務上可依據實際使用需求，進行擴增或省略設置，並可適當調整執行的作業。

如圖1所示，影像分析模組20、移動變化檢測模組30、節點疊合模組40以及身份識別模組50舉例設置於雲端伺服器CLD，然而實務上亦可替換或另外設置於電腦、手機或其他電子裝置中。

影像擷取元件10可為攝影機或其他具有錄影或拍照功能的裝置，可設置於醫院HP或是其他可量測的據點或單位。影像擷取元件10可擷取待測者PN的影像，以輸出一擷取影像MG。詳言之，影像擷取元件10可擷取待測者PN在一時間區間內移動的動態影像，即錄影待測者PN的全身或部分身體 部位移動的影像。另外或替換地，影像擷取元件10可擷取待測者PN在多個時間點移動時分別的多個靜態影像，即連續拍下多張待測者PN的照片。

雲端伺服器CLD的影像分析模組20可連接影像擷取元件10。影像分析模組20可取得影像擷取元件10所擷取的待測者PN的影像，並可進一步分析動態影像或靜態影像中的待測者PN。

待測者PN抵達醫院HP或是其他可量測的據點或單位欲進行檢測之前，雲端伺服器CLD的身份識別模組50可直接從待測者PN本人，或從醫院HP取得待測者PN提供的一身份識別資料51，例如照片、影像、文字等，可據以識別各動態影像(即影片)或靜態影像(即照片)以及移動變化數據檢測資訊31屬於哪一個待測者。

在雲端伺服器CLD的身份識別模組50取得身份識別資料51的文字內容(例如病歷上所填寫的個人基本資料)之後，影像擷取元件10所擷取的影像(即擷取影像MG)，識別為身份識別資料51所屬的待測者PN的影像。若有需要，雲端伺服器CLD的身份識別模組50取得的身份識別資料51為待測者PN的照片或影像時，影像分析模組20可將身份識別資料51的照片或影像與影像擷取元件10的擷取影像MG比對，以識別擷取影像MG中的待測者PN的身份。

影像分析模組20可透過影像分析技術，辨識擷取影像MG(例如動態影像或靜態影像)中的待測者PN的多個身體部位，並在多個身體部位的不同位置處選擇欲檢測的多個身體節點。

舉例而言，多個身體節點可包含頭部節點、左肩節點、右肩節點、左髖部節點、右髖部節點、左膝節點、右膝節點等，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。

舉例而言，如圖2所示，影像分析模組20可在擷取影像MG中標示待測者PN站在地面上時的多個身體節點N1~N17。

又或者，如圖3所示，影像分析模組20可在待測者的影像中定義和標示特定部位的多個身體節點，例如在左肩和右肩的不同身體位置處定義和標示多個身體節點NS，在左臀和右臀的不同身體位置處定義和標示多個身體節點NH，並在左膝和右膝的不同身體位置處定義和標示多個身體節點NK。

實務上，可依據實際需求，調整檢測的身體節點的數量和位置，本發明不受限於本實施例的舉例。不同待測者檢測的多個身體節點的數量和位置可相同或不同，例如取決於不同待測者的不同身份識別資料51例如病歷資料所指出的待測者PN的年紀、身體狀態或不舒服的身體部位等因素。

在雲端伺服器CLD中，影像分析模組20可連接移動變化檢測模組30以及節點疊合模組40。移動變化檢測模組30可比對分析擷取影像MG例如多個靜態影像或動態影像的多個動態影像片段，據以判斷待測者PN的多個身體節點的移動變化，以檢測出一移動變化數據檢測資訊31。

舉例而言，移動變化檢測模組30檢測出的移動變化數據檢測資訊31可包含待測者PN的(各身體節點的)移動軌跡、移動距離、移動速度、移動頻率、移動角度、步長、步數、步頻、身體穩定度、身體傾斜幅度等，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。

請一併參閱圖1、圖4~圖7，其中圖4為本發明實施例的復健輔助檢測系統所擷取的待測者站著的影像示意圖；圖5為本發明實施例的復健輔助檢測系統在待測者站著的影像上標示多個身體節點的示意圖；圖6為本發明實施例的復健輔助檢測系統所擷取的待測者坐著的影像示意圖；圖7為本發明實施例的復健輔助檢測系統在待測者坐著的影像上標示多個身體節點的示意圖。

若復健師、病患、病患家屬等，需更清楚觀察待測者PN的多個身體節點的移動狀態，可將數據圖像化。如圖1所示的節點疊合模組40可依據 移動變化數據檢測資訊31，將擷取影像MG例如多個靜態影像或動態影像的多個動態影像片段中的同一身體部位的多個身體節點疊合，標示在影像擷取元件10所擷取的靜態影像或動態影像上，以產生一節點疊合影像41。

如圖1所示的影像擷取元件10可擷取待測者PN的影像，以輸出如圖4所示的擷取影像MG，擷取影像MG例如包含待測者PN的待測影像PL以及其後的椅子影像。

如圖5所示，影像分析模組20透過影像分析技術，辨識擷取影像MG(例如動態影像或靜態影像)中的待測者PN的多個身體部位後，在待測影像PL上的多個身體部位，例如從臉部到腳部，標示多個身體節點NNA，並可將多個身體節點NNA相互連接，以方便觀察多個身體節點NNA的連動狀態。

如圖4所示至如圖7所示，待測者PN雙腳站在同一位置，但從如圖4和圖5所示的站姿移動至如圖6和圖7所示的坐姿。影像分析模組20在如圖5和圖7所示的待測影像PL上標示多個身體節點NNA之後，可固定多個身體節點NNA在待測影像PL中的位置，或是在待測者PN轉換姿勢的過程中，隨待測者PN的身體部位移動，改變多個身體節點NNA標示在待測影像PL中的位置。

請參閱圖8，其為本發明實施例的復健輔助檢測系統應用於一個待測者在壓力墊上走路的示意圖。

若欲避免待測者PLY走歪，導致偏移檢測範圍或影響檢測精準度，且欲更精確待測者PLY移動時的腳部力量時，如圖8所示，待測者PLY可在設有如圖1所示的壓力感測元件60的壓力墊GD上或其他承載體上移動，例如從壓力墊GD的一端往攝影機的方向移動，及/或是反向移動。應理解，本發明不受限於壓力感測元件60及其承載體的型態和數量。

在待測者PLY移動的過程中，待測者PLY的雙腳將踏在壓力墊GD上。如圖1所示的壓力感測元件60可感測如圖8所示的待測者PLY施予壓力 感測元件60的壓力值61。

如圖1所示，移動變化檢測模組30可連接壓力感測元件60。壓力感測元件60所感測到的壓力值61可作為移動變化檢測模組30產生移動變化數據檢測資訊31的依據。

如圖1所示僅舉例單個壓力感測元件60，本發明不以此為限。應理解，實務上可依據需求擴增壓力感測元件60設置的數量。亦即，實務上可在壓力墊GD或其他承載體內設置多個壓力感測元件60，分別檢測待測者PLY多個步伐分別施予多個壓力感測元件60的多個壓力值61。

如圖1所示的移動變化檢測模組30可比較多個壓力值61，並計算多個壓力值61的變化值/差值，並可比對壓力值61與一壓力門檻值。移動變化檢測模組30可依據多個壓力值61計算和比對結果、如圖1所示的節點疊合模組40產生的節點疊合影像41、影像分析模組20的影像分析結果，來判斷待測者PLY的狀態資訊，即移動變化數據檢測資訊。

舉例而言，待測者PLY的移動變化數據檢測資訊可包含待測者PLY的步長、步數、走路速度、左腳和右腳的肌力等，以及待測者PLY的各個身體部位處分別的多個身體節點例如關節、腰、臀部、手腳等的擺動幅度、晃動程度(晃動角度越大，跌倒機率越高)、搖擺方向和程度、偏移角度、穩定度、身體協調度(例如微量、中量、極度)等。

移動變化檢測模組30可將擷取影像MG、多個壓力值61、節點疊合影像41、影像分析結果、待測者PLY的狀態資訊(以及待測者PN的身份識別資料51)等傳輸給如圖1所示的醫院HP的電子裝置DT例如但不限於電腦，提供科學數據給復健師參考並精準評斷待測者/病患的身體狀態，若有需要，醫院HP的醫生可做成出檢測報告，提供給如圖8所示的待測者PLY(的電子裝置例如但不限於手機)。

請參閱圖9，其為本發明實施例的復健輔助檢測系統在多個待測者走路的影像上標示多個身體節點的示意圖。

本實施例的復健輔助檢測系統的影像擷取元件可擷取不同的多個待測者在設有壓力感測元件的壓力墊上，朝影像擷取元件方向單趟行走的影像例如圖9所示的待測影像PL1~PL3，並可擷取待測者在設有壓力感測元件的壓力墊上在壓力墊上來回行走的影像例如圖9所示的待測影像PL4。

本實施例的復健輔助檢測系統的影像分析模組可分析辨識多個待測影像PL1~PL4中的多個待測者的多個身體部位，並可在多個待測影像PL1~PL4中的多個身體部位的不同位置處標示多個身體節點，如在待測影像PL1中標示多個身體節點NN1、在待測影像PL2中標示多個身體節點NN2、在待測影像PL3中標示多個身體節點NN3、在待測影像PL4中標示多個身體節點NN4。

除了在如圖9所示的待測影像PL1~PL4的多個待測者的多個身體部位上標示多個身體節點NN1~NN4外，亦可將背景人物和物品移除，並標示多個身體節點NN21~NN23移動前後的所有位置(移動至相同位置的節點可相互疊合)，形成如下排前三個節點影像BG1~BG3。

請參閱圖10，其為本發明實施例的復健輔助檢測系統檢測同一待測者在不同時間走路的影像上的多個身體節點的位置的示意圖。

如圖10所示，同一待測者YM例如老人可在不同時間到可量測的據點或單位透過壓力墊GD上行走，以進行檢測。本發明實施例的復健輔助檢測系統可如上述取得待測者YM的移動變化數據檢測資訊，提供給復健師評斷待測者/病患的身體狀態變化、檢測是否有症狀、每次診療和復健是否有效果，若效果不佳，可調整治療和復健方式。例如晃動程度復健一個月還是60度，則需要換復健和治療方式、復健的身體部位，以達到良好的復健和治療效果。 相比於傳統復健一個月待測者的身體狀態未改善，將繼續以相同方式復健，效果差或無效。

請參閱圖11，其為本發明實施例的復健輔助檢測系統所檢測的多個待測者的行走速度的長條圖。

本發明實施例的復健輔助檢測系統可檢測多個待測者，分別以待測者編號SCR1~SCR38標示於圖11中。如圖11所示，待測者編號SCR1~SCR38分別對應的多個待測者，在行走一段距離過程中以不同的步速例如但不限於710cm/s、911cm/s、1113cm/s、1218cm/s行走的步數。

請參閱圖12，其為本發明實施例的復健輔助檢測方法的步驟流程圖。如圖12所示，本發明實施例的復健輔助檢測方法可包含步驟S101~S119。

在步驟S101，取得待測者的身分識別資料。

在步驟S103，待測者在壓力墊上或其他設有壓力感測器的承載體上移動。

在步驟S105，擷取待測者在行走過程中的影像，可為靜態影像(即連拍照片)或動態影像(即錄影的影片)。

在步驟S107，分析辨識影像中的待測者的多個身體部位。

在步驟S109，在待測者的多個身體部位上的不同位置處定義多個身體節點，例如醫院預設的全身或半身的多個身體節點位置，或是依據待測者的身份識別資料在特定身體部位處定義多個身體節點。

在步驟S111，計算待測者(的多個身體節點)的數據變化，例如位置移動軌跡、擺動幅度、晃動程度、抖動程度、偏移角度、肌力等數據的變化。

在步驟S113，在擷取的待測者的影像中標示多個身體節點。

在步驟S115，將同一身體部位的多個身體節點疊合在同一個影 像中。

在步驟S117，感測待測者施予壓力墊或其他設有壓力感測器的其他承載體的壓力值。

在步驟S119，依據步驟S111、S115、S117的資訊，評估待測者的移動狀態。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的復健輔助檢測系統及其方法，其採用科學精確數據檢測待測者的行走狀態，取代傳統復健師以目測方式，作為復健師評估待測者的身體狀態的依據，如此可精準地提供復健師根據本案的科學檢測數據，適當地調整提供給不同待測者的診療和復健方式，使得待測者/病患的可快速、有效地改善身體病症、恢復健康。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

HP:醫院

10:影像擷取元件

MG:擷取影像

DT:電子裝置

CLD:雲端伺服器

20:影像分析模組

30:移動變化檢測模組

31:移動變化數據檢測資訊

40:節點疊合模組

41:節點疊合影像

50:身份識別模組

51:身份識別資料

60:壓力感測元件

61:壓力值

PN:待測者

Claims (8)

1. 一種復健輔助檢測系統，包含：一影像擷取元件，配置以擷取待測者在一時間區間內移動的一動態影像，或是擷取待測者在多個時間點移動分別的多個靜態影像；一影像分析模組，連接該影像擷取元件，配置以分析辨識該動態影像或該靜態影像中的待測者的多個身體部位，並在該多個身體部位的不同位置處定義多個身體節點；一移動變化檢測模組，連接該影像分析模組，配置以比對分析該多個靜態影像或該動態影像的多個動態影像片段，據以判斷待測者的該多個身體節點的移動變化，以檢測出一移動變化數據檢測資訊；以及一節點疊合模組，連接該移動變化檢測模組，配置以依據該移動變化數據檢測資訊，將該多個靜態影像或該多個動態影像片段中的同一該身體部位的該多個身體節點疊合在一節點疊合影像中。
2. 如請求項1所述的復健輔助檢測系統，更包含一身份識別模組，連接該移動變化檢測模組，配置以取得待測者的一身份識別資料，並據以識別各該動態影像或該靜態影像。
3. 如請求項1所述的復健輔助檢測系統，更包含一壓力感測元件，連接該移動變化檢測模組，配置以感測待測者在移動過程中，施予該壓力感測元件的壓力值，作為產生該移動變化數據檢測資訊的依據。
4. 如請求項1所述的復健輔助檢測系統，其中該多個身體節點包含頭部節點、左肩節點、右肩節點、左髖部節點、右髖部節點、左膝節點、右膝節點或其任意組合；該移動變化數據檢測資訊包含待測者的移動軌跡、移動距離、 移動速度、移動頻率、移動角度、步長、步數、步頻、身體穩定度、身體傾斜幅度或其任意組合。
5. 如請求項1所述的復健輔助檢測系統，其中該影像分析模組以及該移動變化檢測模組設於一雲端伺服器、一電子裝置或其組合。
6. 一種復健輔助檢測方法，包含以下步驟：擷取待測者在一時間區間內移動的一動態影像，或是擷取待測者在多個時間點移動分別的多個靜態影像；分析辨識該動態影像或該靜態影像中的待測者的多個身體部位；在該多個身體部位的不同位置處定義多個身體節點；比對分析該多個靜態影像或該動態影像的多個動態影像片段，據以判斷待測者的該多個身體節點的移動變化，以檢測出一移動變化數據檢測資訊；以及依據該移動變化數據檢測資訊，將該多個靜態影像或該多個動態影像片段中的同一該身體部位的該多個身體節點疊合在一節點疊合影像中。
7. 如請求項6所述的復健輔助檢測方法，更包含以下步驟：取得待測者的一身份識別資料；以及依據該身份識別資料，識別各該動態影像或該靜態影像。
8. 如請求項6所述的復健輔助檢測方法，更包含以下步驟：在待測者移動過程中，感測待測者施予一上壓力感測元件的一壓力值；以及依據該壓力值，輸出該移動變化數據檢測資訊。

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