[发明专利]一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置

摘要

本发明公开了一种肢体痉挛评测方法及实现该方法的装置，该方法测量人体肘关节以不同角速度伸展过程中肘关节角加速度或者前臂任意一点线加速度变化数据，以及上述加速度变化对应的关节角度值，测量的角度、速度、加速度信号处理后可实时显示并存储；依据不同角速度下上肢肘关节角加速度或者前臂任意一点线速度突变对应的肘关节角度以及肘关节角加速度或者前臂任意一点线加速度变化数据评估上肢痉挛程度，能客观、定量的检测和评定痉挛，解决当前痉挛检测主观性较大的难题，且设计简单、成本低。

主权项

1.一种实现肢体痉挛评测方法的评测装置，其特征在于包括：第一惯性传感器模块和第二惯性传感器模块，两个所述传感器模块分别穿戴于上肢前臂与上臂上，检测过程中通过两惯性传感器模块输出数据，根据空间相对关系以及线加速度与角加速度关系处理得到肘关节角度、角加速度以及运动角速度；所述第一惯性传感器模块、第二惯性传感器模块各自包括与惯性传感器电性连接的调理电路、与调理电路连接的信号采集模块以及与信号采集模块连接的信号发送模块；所述评测装置还包括智能仪表，所述智能仪表包括信号接收模块、数据处理模块以及显示模块；所述信号接收模块与信号发送模块通讯，信号接收模块与数据处理模块的输入端连接，显示模块与数据处理模块的输出端连接；设m为人体上肢前臂与手的质量，J代表人体上肢前臂转动惯量，w为肘关节角速度，θ表示肘关节实时角度，ε表示肘关节角加速度，θall表示一个伸展周期的肘关节关节活动度；①被测者根据要求实现肘关节从屈曲可达最大角度至伸展可达最大角度的伸展运动；②被测者根据要求在肢体前臂与上臂相应位置放置惯性传感器，确保惯性传感器输出加速度方向以及角速度方向沿着肘关节运动切线方向；③当肘关节根据要求做伸展运动时，肘关节受肘关节阻力矩以及动力矩综合作用，根据角加速度与扭矩的关系，可得肘关节角加速度为：ε＝M/J；                                              (8)式中M表示肘关节所受综合力矩；伸展运动前期，肘关节做匀速运动，M动＝M阻，ε＝0；     (9)此时肘关节阻力矩可看作线性弹簧‑质量‑阻尼系统:其中k表示为系统弹性系数，b表示为系统阻尼系数，M动为变量，确保M动＝M阻，且在伸展过程中不会突变；检测过程中，根据惯性传感器沿肘关节运动切线方向输出角速度数据，通过角速度与时间积分求出前臂在检测过程中转动角度△β，上臂在检测过程中转动角度△α，可以求得伸展过程肘关节实时转动角度为：式中，w1(t)表示在检测过程中上臂惯性传感器输出角速度变化值，w2(t)表示在检测过程中前臂惯性传感器输出角速度变化值，t表示转动时间，w1(t)+w2(t)可等效为肘关节伸展角速度；④当肘关节被动运动到一定角度θs时，如果痉挛发生，肘关节阻力突然瞬时增大，设此时阻力矩为M阻+△M，此时，处理可得前臂惯性传感器输出为：a＝(L/J)*(M动–(M阻+△M))；                       (12)式中L表示前臂惯性传感器距离肘关节距离；⑤由公式(9)处理可得线加速度变化值△a＝(‑L/J)*△M      (13)；其中，L、J为定值，△M为肘关节扭矩突变值；⑥MAS量表(改良Ashworth量表)为常用痉挛评定量表，根据被测者肘关节扭矩突变值△M以及阻力变化对应的关节角度θs评定痉挛，该方法能根据惯性传感器输出数据，通过线加速度a数据以及肘关节阻力突变时角度数据θs/θall将MAS量表量化，从而定量评定出人体痉挛程度。