[发明专利]一种预防和解除帕金森病患者冻结步态的装置和方法

说明书

本发明提供了一种预防和解除帕金森病患者冻结步态的装置及方法，所述装置包括加速度传感器、足底压力传感器、移动终端、振动节点和振动力敏鞋垫；所述方法包括构建冻结步态预测检测模型的方法和基于冻结步态预测检测模型预防和解除帕金森病患者冻结步态的方法。通过放置在所述振动力敏鞋垫上的足底压力传感器实时监测患者的运动模式，基于加速度信号训练和验证不同运动模式的冻结步态预测检测模型，在冻结步态即将发生前快速做出预测，在冻结步态已经发生时准确做出检测判断。结合放置于所述振动力敏鞋垫上的振动节点提供有节奏的触觉提示，阻断患者步态进一步恶化，帮助患者恢复正常行走的能力。

技术领域

本发明涉及传感技术、生物医学工程、医疗卫生等领域，特别涉及一种预防和解除帕金森病患者冻结步态的装置和方法。

背景技术

帕金森病(PD)是一种常见的神经系统退行性疾病，影响患者的日常生活。冻结步态(冻结步态)是PD的常见症状之一，是导致PD患者跌倒的重要原因。冻结步态表现为”尽管有行走的意图，但脚的前进速度是短暂的、间歇性的消失或明显减少”。通常情况下，冻结步态持续的时间较短，外界环境刺激、药物治疗和焦虑的情绪都会影响帕金森病患者冻结步态的发生，最常见的冻结步态为起步冻结和行走中的冻结(如起步、转身、双重任务和通过狭窄空间等)。

冻结步态的临床评估通常使用统一帕金森病评定量表(UPDRS)、日常生活能力(ADL)第14部分和冻结步态问卷(FOG-Q)。这些主观测量方法依赖于医生的经验、患者或其照顾者的描述及问卷调查时患者的表现，然而，由于冻结步态的发生具有随机性和突发性的特点，临床环境种可能很难捕捉到冻结事件，冻结事件发生的频率、起止时间也很难量化。研究发现，通过听觉、视觉或触觉的提示干预可以改善PD患者的运动障碍，减少冻结步态的持续时间。这些物理干预手段已经成为冻结步态治疗的新手段。

中国专利CN109480857A记载了一种用于帕金森病患者冻结步态检测的装置及方法，该方法使用惯性节点收集患者的左右腿部加速度数据、角速度数据和磁力值，使用压力鞋垫收集患者的足底压力数据，并使用移动终端检测患者是否发生冻结步态，若发生冻结步态，则通过蓝牙耳机播放一段音频刺激，帮助患者恢复正常步态。中国专利CN110916984A记载了一种预防冻结步态的穿戴设备及其实现方法，该方法通过提取患者在发生冻结步态之前的病理步态特征，构建基于机器学习的个性化冻结步态预测模型，在冻结步态发生之前对冻结步态快速并及时的预测判断，并以视觉引导的方式在患者发生冻结步态之前实施有效及时的干预，改善患者的步态稳定性和平衡。

上述专利所公开的冻结步态检测或者预测方法均是单纯的冻结步态检测或冻结步态预测。一般来说，在冻结步态实际发生后，患者的运动特征恶化比较明显，所以冻结步态检测的准确率往往高于冻结步态的预测。但是，冻结步态检测仅能在发生冻结步态之后给予干预，这种干预的时间较晚，有一定的延迟，无法及时防止冻结步态的发生，对于实际改善冻结步态症状的效果有限。而冻结步态预测由于准确率相对较低，容易发生漏报，而且预测后的干预也不能完全避免冻结步态的发生，所以单纯的冻结步态预测在实际应用中效果不佳。此外，上述专利所公开的冻结步态检测或者预测方法均只关注行走过程中出现的冻结步态，但冻结步态不仅发生在行走过程中，还经常发生在起步时。

综上所述，目前尚未见可以同时预测和检测冻结步态的装置，也没有既可以识别行走中的冻结步态又可以识别起步时的冻结步态的装置和方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种预防和解除帕金森病患者冻结步态的装置和方法，以改善上述问题。

本发明采取的技术方案如下：

本发明提供了一种预防和解除帕金森病患者冻结步态的装置，包括加速度传感器、足底压力传感器、振动节点、移动终端和振动力敏鞋垫，其中：

所述加速度传感器放置在脚踝外侧；

所述足底压力传感器布置在所述振动力敏鞋垫的前脚掌、足中外侧和足跟区域；