[发明专利]用于非侵入式运跟踪以增强患者实施的物理康复的系统、设备和方法

说明书

优先权声明

这是2012年6月15提交的题为“Systems，Apparatus and Methods for Non-Invasive Motion Tracking to Augment Patient Administered Physical Rehabilitation”(参考文献921，355-033)的美国专利申请号13／524,708的国际提交，该申请要求2011年8月8日提交的美国临时申请号61／521,243、题为“Systems，Apparatus arid Methods for Non-invasive Motion Tracking to Augment Patient Administered Physical Rehabilitation”的优先权和权益(参考文献921，355-026)，其全部被通过引用结合到本文中，如同完全在本文中阐述一样。

技术领域

系统、设备和方法提供对哺乳动物的动作和位置的监视。特别地，这些系统、设备和方法出于增强物理康复的目的提供对人的位置和运动的非侵入式跟踪。

背景技术

许多急性和慢性病状态以直接的方式(例如原发性肌骨胳异常)或以间接方式(诸如肌骨胳损伤、条件反射消除或无力的表现)对肌骨骼系统具有显著影响。从诊断的角度出发，医学评估的关键组成部分可包括肌骨骼性能的集中评估。这些包括但不限于神经系统疾病、骨和关节病以及损伤／创伤。从治疗角度出发，特定的治疗级肌骨骼动作是用于肌骨骼、神经系统、心血管以及肺病状态的治疗的关键组成部分。这些动作通常被归到“康复”(或者用于速记用词的“康复”(rehab)，其在本文中被可互换地使用)治疗的类别，这些动作能够采用由但不限于物理治疗师、职业治疗师以及语言病理学家所使用的技术以通过抵消物理条件反射消除、构建／保持肌骨骼强度、运动范围、协调性／平衡性以及促进疼痛缓解来改善药物和手术治疗的总体疗效。受益于康复的示例性患者人群包括具有原发性肌骨骼问题(诸如骨关节炎、风湿性关节炎、中风导致的无力)的患者、已经历肌骨骼外科手术的患者、和具有肥胖、心血管疾病以及诸如心肌梗死和慢性阻塞性肺病之类的肺部疾病的患者。

康复治疗是由医学专家向患者规定的，并且取决于各种保健专业人员，包括物理治疗师、职业治疗师以及提供护理的医生。然而康复的提供和实现的当前模型中存在明显的挑战。其中有首先传统康复对于短期和长期(保持)使用两者而言可能都是成本过高的。其次，逻辑困难可阻止患者使用当前门诊患者康复临床网络。第三，康复练习可能难以理解和正确地执行。

当前，针对各种门诊患者和住院患者两者，对患者实施特定肌骨骼锻炼形式的已确立协议。这些通常是最初在指定课程期间、通常三至四个星期经由培训过的医学专业人员(物理治疗师、职业治疗师、风湿病学家、内科医学医生、整形外科医生)实施的，课程通常持续30-60分钟。在康复治疗进展期间的间歇点处，获得客观和主观度量并通过诊所访问或由相关康复专业人员进行的访问来进行检查。

在受监督的门诊患者康复中心之外，鼓励患者在家执行适当的康复动作，通常会使用显示打印的锻炼序列的无源教学纸质小册子。另外，患者可访问通过数字媒体输送和／或从因特网康复提供者下载的包括康复动作的动画和／或视频的数字康复内容。

另外，通过允许患者参与游戏平台专用的娱乐程序，已在受监督的康复情况下使用市售的使能或增强了加速度计的运动跟踪游戏系统(诸如来自Microsoft的Kinect系统)形式的其他运动跟踪平台。

已针对指导虚拟康复提出了其他基于视觉的活动识别和监视系统。参见被通过引用结合到此处的例如Dariush等人的美国公开专利申请US2011／0054870。该系统遵循提供用于指导运动的指令、捕捉对象的运动、跟踪虚拟化身(Avatar)的运动、计算生物机械量以及向患者提供反馈的序列。