[发明专利]一种基于可穿戴传感器的康复评估方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于可穿戴传感器的康复评估方法和系统。该方法包括：对于待检测者，利用惯性测量单元采集膝关节姿态信息并计算行走过程的膝关节活动范围；获取行走期间的步态参数并估计步态功能；获取仰卧直抬腿和俯卧直抬腿的时间并估计肌肉力量信息；结合所述膝关节活动范围、所述步态功能和所述肌肉力量信息评估待检测者的康复情况。利用本发明可以让患者在家完成康复评估，实用性强，可靠性高，并减轻了患者的经济负担。

技术领域

本发明涉及康复评估技术领域，更具体地，涉及一种基于可穿戴传感器的康复评估方法和系统。

背景技术

骨关节炎是一种退化性疾病，表现为关节软骨损伤、关节边缘和软骨下骨的反应性增生，由年龄增长，肥胖，外伤及其他因素引起。骨关节炎极大地影响了日常生活活动和生活质量，严重时需要进行全膝关节置换手术(TKR)。全面、系统、科学的康复评估是全膝关节置换术后至关重要的一步。通过康复评估可以及时发现患者术后出现的问题，具体了解其需要帮助的方面，进而制定出切实可行的康复治疗计划。适当的康复锻炼可以放松关节囊和韧带，预防骨质疏松症，增强膝盖周围的肌肉并增强活动负重能力。而不适当的康复运动不仅会使患者处于恢复缓慢的风险中，而且还会因对膝盖受伤部位施加压力而造成更大的伤害。但是，目前大多数患者只能依靠医院的物理治疗师和专业设备进行康复评估。这既增加了患者的经济负担，又占用了太多医院资源。如何制订一套操作简单、实用可靠的居家康复评估方案，成为患者术后功能恢复的技术难点。

现有的康复评估方法主要是由物理治疗师借助专业的康复设备，根据临床表现进行量表打分，得分越高说明膝关节功能越好。临床常用的评估指标分为疼痛、步态功能、膝关节活动度、肌力等。

疼痛：视觉模拟评分法是目前我国康复科应用最为广泛的疼痛评定方法。其基本方法是使用一条长10cm的直线(可以是横线也可以是竖直线)，线的左端(或上端)为10分，表示“最剧烈的疼痛”，线的右端(或下端)为0分，表示“无痛”。让患者在直线上标出能代表自己疼痛程度的相应位置，治疗师根据标出的位置评出分数。此外，还有数字疼痛评分法、口述分级评分法以及行为疼痛评分法等。

步态功能：步态参数用于反映患者的步态功能，常见的步态参数包括步幅、步长、步频以及相位参数等。患者的行走时的步态参数，对于分析下肢的对称以及恢复情况有着极其重要的意义。当前的步态评估系统主要包括光学系统、惯性传感系统、足底压力设备等。其中，光学评估系统有Vicon，Optitrack等；惯性传感系统有Xsens等；足底压力设备有Footscan等。

膝关节活动度：膝关节的活动范围(ROM)是评估膝关节功能恢复的最重要参数，而膝关节屈伸受限是导致患者不满意的主要原因。执行日常生活所需的膝盖ROM至少为100°，具体来说，膝盖需要弯曲85°才能上楼梯，90°可以下楼梯，95°到105°可以从椅子上抬起，115°可以下蹲和跪下。主要测量方法包括测角仪，光学系统和惯性传感系统等。

肌力：常用的肌力测定方法有手法肌力测试、等长肌力测试、等张肌力测试、等速肌力测试。目前等速肌力测试是公认的肌肉功能评价及肌肉力学特性研究的最佳方法，是用等速测试仪使关节运动的角速度保持恒定，将肌肉收缩的各种参数记录下来，经计算机处理得到力矩、做功、加速能、耐力比等多项反映肌肉功能的数据，从而评价肌肉运动功能的测试方法。与上述其他肌力测定方法相比，等速肌力测试可获取TKR患者大量的信息，肌力的评估更加全面、精确、客观。

经分析，现有技术存在的缺陷主要有：

1)现有的评估技术存在的最大问题是具有时空方面的约束性，这是指患者必须在医院物理治疗师的帮助下完成评估，无法自己完成居家康复评估任务，这增加了患者的经济负担和医院资源。

2)现有的评估方法操作繁琐、流程复杂，对医生和患者来说相对麻烦。如肌力评估，需要专业的物理治疗师进行等速设备操作，一连串康复评估活动的持续执行对患者体力是个较大考验。