[发明专利]基于数字化膝关节支具的训练评估系统和膝关节训练评估方法

说明书

本发明公开了基于数字化膝关节支具的训练评估系统，该系统实时接收患侧肌肉和健侧肌肉的sEMG信号，以及原始运动状态数据，在恢复初期，基于患侧sEMG信号的RMS值调节关节支具的角度以减少肌肉损失，在运动阶段，通过实时接收的SEMG调节电刺激强度和电刺激位点从而能够针对不同时刻的患侧特定区域进行合理强度的电刺激进而能够准确的对肌肉进行训练，同时实时接收的SEMG实现对关节支具实时进行角速度和加速度的调节，基于上述两点调节实现了减少肌肉损失的同时尽量避免肌肉疲劳的技术效果。本发明还提供了采用所述基于数字化膝关节支具的训练评估系统对膝关节训练的评估方法。

技术领域

本发明属于康复训练器械技术领域，具体涉及一种基于数字化膝关节支具的训练评估系统和膝关节训练评估方法。

背景技术

骨与关节损伤是一种古老的疾病，在全球范围内都是导致人类残疾乃至死亡的主要原因。对骨与关节损伤开展有效治疗和康复技术研发，不仅能显著提升人民的生活质量，而且可以极大降低医疗资源成本，对提高人民健康水平和经济效益上作用巨大。

目前治疗肌肉废用性萎缩的对策有两种，一种是运动疗法，通过重新施加机械负重锻炼是恢复肌肉质量、增加肌细胞核数量、卫星细胞(Satellite Cell,SC)数量和再生能力的最有效方法，负重锻炼带来的阻尼运动可增加肌肉质量，并通过增加肌肉上的负荷来激活通路并增加蛋白质合成。但据Oates B R在2010的一篇主题为低容量阻力运动可缓解与固定相关的力量和肌肉质量的下降的文献报道，通过传统支具进行肢体固定等废用性萎缩模型中，单独的阻尼运动可以减少但不能完全缓解肌肉损失。

另一种方法是物理疗法，其中电刺激疗法是目前最流行的物理疗法，它能够强化患侧肌肉收缩来预防和治疗废用性肌萎缩，

中国专利CN109107039A公开了一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，包括椭圆机主体、第一、二盘式电机、第一、二踏步连杆、第一、二踏板摆杆、第一、二足踏板、电气模块和触摸显示屏；所述椭圆机主体设有底座、电机架、第一滑轨、第二滑轨和显示器架；所述电气模块包括上位机、微处理器控制模块、肌电采集模块和功能性电刺激模块。本发明可以让使用在安全舒适的情况下进行椭圆步行轨迹的下肢训练，由触摸显示屏提供虚拟训练场景，并利用使用者自身的肌电信号评估其运动能力，调控电机输出与功能性电刺激来做出运动补偿，帮助使用者完成训练，提高了训练安全性，主、被动结合的训练方式使训练效率更高。

但是由于个体生理特性的差异性，电刺激的参数选择是一个比较困难的问题，经常只能依靠医生的经验以及患者的主观感受。此外，持续的电刺激也会带来肌肉疲劳的问题，如何有效精准地实施个性化的电刺激是目前主要需解决的问题。另外，单一电刺激产生的转矩比较小，很难让患者实现精确的动作。

发明内容

本发明提供了一种基于数字化膝关节支具的训练评估系统，通过该系统能够基于不同的恢复阶段，有效、准确和个性化的对患侧肌肉不同区域进行合适强度的电刺激进而减少肌肉疲劳，同时能够通过准确调节膝关节支具减少肌肉的损失。

一种基于数字化膝关节支具的训练评估系统，包括：

肌电采集模块，用于采集健侧和患侧肌肉的sEMG信号，并将sEMG信号输入至上位处理模块；

IMU模块，用于采集健侧和患侧肌肉的原始运动状态数据；