一种脑卒中家用上肢康复系统

技术领域

本发明涉及医疗康复训练技术领域，具体而言，涉及一种脑卒中家用上肢康复系统。

背景技术

脑卒中是世界死亡第二大“杀手”，随着近年来科技与医疗的进步，脑卒中死亡率逐渐降低，但随之而来的是认知、运动、感觉等身体机能的丧失。上肢功能障碍后遗症发生率达到85％，上肢功能占人体总功能的60％，其恢复程度对心理健康和生理自理能力具有关键影响。

脑卒中上肢康复周期长，患者常常选择居家治疗，但居家训练需要家人对患者进行辅助训练，但由于缺乏专业的康复知识体系容易误伤到患者，并且费时费力。其次是通过家用的上肢康复器具来对患者进行系统训练，但是其系统没有考虑患者处在不同的康复阶段，无法更加有效的进行训练，此外由于其康复方式大多数是通过大量的重复性训练来达到康复效果，训练过程枯燥乏味，久而久之患者从内心抵制训练，不利于康复的进展。少部分产品通过交互式体验来提升训练效果，如通过医疗结合游戏的方式，提高用户参与性和趣味性。

目前市面产品大多数是通过被动的方式为患者提供肢体训练，外界因素的干预只能是辅助治疗，只有发挥主观能动性的训练才有可能去恢复。目前上肢康复产品无法对训练动作进行演示分析，无法对错误动作进行纠正，并且无法客观的去对训练效果进行评价分析，无法为患者训练提供康复建议。

脑卒中是一种全方位的损伤，由于病后身体功能的丧失无法进行活动，并且无法参与正常的社会生活，患者内心产生落差，如若不进行及时引导便会造成心理压抑引发心理疾病。社会参与理论是指融入社会生活中参与社会实践活动，从而获得归属感、幸福感等满足高层次的精神需求。

因此，目前市面上没有一种既关注生理层面又关注心理层面，并且训练过程趣味性足、患者可参与到社会生活中，并且在训练过程中可以纠正错误动作并提供建议的脑卒中上肢康复系统。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种脑卒中家用上肢康复系统，为了解决现有上肢康复系统无法对训练动作进行演示分析，无法对错误动作进行纠正，并且无法客观的对训练效果进行评价分析，无法为患者训练提供康复建议的问题，通过将游戏与医疗结合，将参与式游戏贯穿训练过程，并在训练过程中提供训练难点演示、错误动作纠正和训练评估等，有效缓解训练过程中的枯燥氛围，并提升康复训练效率。

本发明提出了一种脑卒中家用上肢康复系统，包括：手柄、充电模块、按摩模块、拳击模块、扭动模块、弹琴模块、举重模块以及虚拟游戏平台，充电模块、按摩模块、拳击模块、扭动模块、弹琴模块和举重模块分别与手柄可拆卸连接，手柄与虚拟游戏平台无线连接；

虚拟游戏平台用于提供与按摩模块、拳击模块、扭动模块、弹琴模块以及举重模块相对应的游戏训练模式及训练方法，评估康复训练结果并反馈。

在本申请的一些实施例中，手柄为两个，用于采集康复训练过程中的运动数据，包括：上壳、外壳和底壳，上壳与外壳的顶部相卡接，底壳与外壳的底部相卡接。

在本申请的一些实施例中，上壳的顶部设置有键帽，键帽的下方设置有胶垫，胶垫的下方设置有按钮传感器，按钮传感器的下方设置有IR动态相机，IR动态相机对应的上壳的一外侧壁上设置有红外镜片；

底壳的外侧壁设置有卡扣，底壳的内部设置有弹簧与卡扣相连接，底壳的底部设置有端子。

在本申请的一些实施例中，外壳的内部且在IR动态相机的上方设置有主板，主板的上方设置有LED模块，LED模块对应的上壳的另一外侧壁上设置有镜片，主板的下方设置有电池；

主板包括：陀螺仪传感器、加速度传感器、存储介质和蓝牙模块。

在本申请的一些实施例中，拳击模块包括左拳击模块、右拳击模块和阻力带，左拳击模块的下方设置有左卡扣，右拳击模块的下方设置有右卡扣，左卡扣和右卡扣分别与阻力带的一端相卡接。

在本申请的一些实施例中，扭动模块包括：左扭动模块、右扭动模块和扭力模块，左扭动模块和右扭动模块分别与扭力模块的一端可拆卸连接。

在本申请的一些实施例中，弹琴模块上设置有多个琴白键和多个琴黑键。

在本申请的一些实施例中，举重模块包括：左举重模块、重量模块和右举重模块，左举重模块和右举重模块分别与重量模块的一端可拆卸连接。

在本申请的一些实施例中，虚拟游戏平台包括处理器和显示器，处理器与显示器电连接，处理器用于接收手柄采集的运动数据并进行分析处理，提供游戏训练模式及训练方法，同时提供训练动作拆解演示及动作纠正，显示器用于对处理器产生的数据进行可视化显示。

在本申请的一些实施例中，应用于一种脑卒中家用上肢康复系统的训练方法，包括：

S100：根据患者的康复阶段在虚拟游戏平台中选择对应的游戏训练模式；

S200：患者根据所选择的游戏训练模式将手柄与对应的训练模块进行配对连接；

S300：虚拟游戏平台根据患者选择的游戏训练模式生成相应的游戏训练模式与游戏训练场景，并进入动作纠正流程；

S400：患者手持与训练模块相连接的手柄，根据游戏训练场景中的引导进行相应的康复训练；

S500：虚拟游戏平台根据动作纠正流程判断患者训练动作是否规范，若不规范则进行动作拆解演示和引导，直至训练动作符合规范继续进行训练；

S600：训练结束，虚拟游戏平台对训练过程做出整体评估，并将训练过程的具体信息和评估结果反馈给患者。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提出的一种脑卒中上肢家用康复系统，通过设置虚拟游戏平台为用户提供不同的康复训练方式，通过按摩模块、扭动模块、弹琴模块以及举重模块与手柄相结合，为用户提供实体训练器材，采用体感游戏结合实体器材引导患者进行主动训练，提高训练积极性，模块化设计可以灵活的对身体各部位进行训练，同时采集患者运动数据可以监测训练动作是否规范，并提供动作拆解演示、动作纠正，对每次训练进行评估并将结果反馈给患者，从而提高康复效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统的整体模块图；

图2为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与充电模块的装配图；

图3为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与按摩模块的装配图；

图4为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与拳击模块的装配图；

图5为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与扭动模块的装配图；

图6为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与弹琴模块的装配图；

图7为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄与举重模块的装配图；

图8为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中手柄的具体结构图；

图9为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中的虚拟游戏平台的结构原理图；

图10为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中的虚拟游戏平台的训练方法流程图；

图11为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中的虚拟游戏平台的动作纠正流程图；

图12为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中拳击模块的具体结构图；

图13为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中扭动模块的具体结构图；

图14为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中弹琴模块的具体结构图；

图15为本发明实施例提供的一种脑卒中家用上肢康复系统中举重模块的具体结构图。

图中：100、手柄；200、充电模块；300、按摩模块；400、拳击模块；500、扭动模块；600、弹琴模块；700、举重模块；101、键帽；102、胶垫；103、按钮传感器；104、上壳；105、镜片；106、红外镜片；107、IR动态相机；108、LED模块；109、主板；110、外壳；111、电池；112、卡扣；113、弹簧；114、底壳；115、端子；410、左拳击模块；411、左卡扣；420、右拳击模块；421、右卡扣；430、阻力带；510、左扭动模块；520、右扭动模块；530、扭力模块；610、琴白键；620、琴黑键；710、左举重模块；720、右举重模块；730、重量模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照附图1－7所示，本发明实施例提供了一种脑卒中家用上肢康复系统，包括：手柄100、充电模块200、按摩模块300、拳击模块400、扭动模块500、弹琴模块600、举重模块700以及虚拟游戏平台，充电模块200、按摩模块300、拳击模块400、扭动模块500、弹琴模块600和举重模块700分别与手柄100可拆卸连接，手柄100与虚拟游戏平台无线连接；

虚拟游戏平台用于提供与按摩模块300、拳击模块400、扭动模块500、弹琴模块600以及举重模块700相对应的游戏训练模式及训练方法，评估康复训练结果并反馈。

可以看出，本申请实施例中手柄100可以置入不同的训练模块中，根据虚拟游戏平台提供的对应的训练模式及训练方法引导患者进行康复训练，还可以置入充电模块200中进行充电，保证手柄100的正常运行，虚拟游戏平台在每次训练结束后会针对本次训练提出康复建议，并将训练的具体信息形成训练评估结果反馈至患者，以便下次改进，从而帮助患者更好地进行康复训练。

参照附图8所示，在本申请的一种具体实施例中，手柄100为两个，用于采集康复训练过程中的运动数据，包括：上壳104、外壳110和底壳114，上壳104与外壳110的顶部相卡接，底壳114与外壳110的底部相卡接。

在本申请的一种具体实施例中，上壳104的顶部设置有键帽101，键帽101的下方设置有胶垫102，胶垫102的下方设置有按钮传感器103，按钮传感器103的下方设置有IR动态相机107，IR动态相机107对应的上壳104的一外侧壁上设置有红外镜片106；底壳114的外侧壁设置有卡扣112，底壳114的内部设置有弹簧113与卡扣112相连接，底壳114的底部设置有端子115。

在本申请的一种具体实施例中，外壳110的内部且在IR动态相机107的上方设置有主板109，主板109的上方设置有LED模块108，LED模块108对应的上壳104的另一外侧壁上设置有镜片105，主板109的下方设置有电池111；

主板109包括：陀螺仪传感器、加速度传感器、存储介质和蓝牙模块。

具体而言，参照附图9所示，本申请实施例中患者通过手柄100进行训练，手柄100记录训练时运动的初始位置数据，通过监测装置中的陀螺仪传感器、加速度传感器、IR动态相机进行运动数据的采集，然后通过数据传输模块中的存储介质存储采集到的运动数据，再通过数据传输模块中的蓝牙模块将运动数据和控制指令传输至虚拟游戏平台。患者通过虚拟游戏平台可以选择训练项目，并将手柄100与相应的模块连接，将手柄100与相应模块相连后通过手指按下底壳114上卡扣112上端的圆形按钮，即可分离手柄100与模块。同时，在连接对应的模块后，虚拟游戏平台会自动选择该模块的算法，用来分析手柄100连接相应模块产生的数据。

此外，手柄100底部设置有端子115，通过端子115与充电模块200相连接，可以为手柄100进行充电蓄能，保证手柄100的正常运行。

在本申请的一种具体实施例中，虚拟游戏平台包括处理器和显示器，处理器与显示器电连接，处理器用于接收手柄100采集的运动数据并进行分析处理，提供游戏训练模式及训练方法，同时提供训练动作拆解演示及动作纠正，显示器用于对处理器产生的数据进行可视化显示。

在本申请的一种具体实施例中，参照附图10所示，应用于一种脑卒中家用上肢康复系统的训练方法具体为：

S100：根据患者的康复阶段在虚拟游戏平台中选择对应的游戏训练模式；

S200：患者根据所选择的游戏训练模式将手柄与对应的训练模块进行配对连接；

S300：虚拟游戏平台根据患者选择的游戏训练模式生成相应的游戏训练模式与游戏训练场景，并进入动作纠正流程；

S400：患者手持与训练模块相连接的手柄，根据游戏训练场景中的引导进行相应的康复训练；

S500：虚拟游戏平台根据动作纠正流程判断患者训练动作是否规范，若不规范则进行动作拆解演示和引导，直至训练动作符合规范继续进行训练；

S600：训练结束，虚拟游戏平台对训练过程做出整体评估，并将训练过程的具体信息和评估结果反馈给患者。

具体而言，本实施例中的一种脑卒中家用上肢康复系统为参与式游戏系统，虚拟游戏平台内虚拟游戏的游戏内容是基于康复训练方法设计而成的，可与线上线下病友以及家人朋友共同参与游戏，游戏分为竞技模式与剧情模式，患者可在家人陪同下共同闯关或者相互PK，在游戏过程中相互配合沟通从而更多的接触社会生活。

具体而言，本实施例中的一种脑卒中家用上肢康复系统，还通过虚拟游戏平台的游戏训练场景中的人物根据手柄的初始坐标和训练过程中产生的实时坐标进行相应交互，使得用户与游戏训练场景中的人物形成高度交互模式，从而丰富用户体验提高训练积极性。

具体而言，如附图11所示，虚拟游戏平台的动作纠正流程具体为：虚拟游戏平台接收手柄采集的运动数据和控制指令，通过显示器显示游戏交互场景，在患者选择训练项目后，即进入动作检测纠正流程，患者根据游戏引导开始训练时，通过手柄记录的初始位置数据，并通过处理器利用相应模块的算法对用户进行游戏的过程中产生的实时运动数据进行分析，在监测到某个动作不规范时，会进入动作拆解分析的可视化动作演示，显示器的游戏交互场景中会出现一个动作解析弹框，对错误动作进行详细讲解，通过游戏可视化界面去引导用户纠正错误动作，随后患者根据引导纠正其动作，再次检测该动作，若动作符合标准则进入下一项运动项目，若不标准则重新观看演示。

下面将结合附图12－15对本申请实施例中各模块的训练方法做详细介绍。

参照附图12所示，在本申请的一种具体实施例中，拳击模块400包括左拳击模块410、右拳击模块420和阻力带430，左拳击模块410的下方设置有左卡扣411，右拳击模块420的下方设置有右卡扣421，左卡扣411和右卡扣421分别与阻力带430的一端相卡接。

参照附图13所示，在本申请的一种具体实施例中，扭动模块500包括：左扭动模块510、右扭动模块520和扭力模块530，左扭动模块510和右扭动模块520分别与扭力模块530的一端可拆卸连接。

参照附图14所示，在本申请的一种具体实施例中，弹琴模块600上设置有多个琴白键610和多个琴黑键620。

参照附图15所示，在本申请的一种具体实施例中，举重模块700包括：左举重模块710、重量模块730和右举重模块720，左举重模块710和右举重模块730分别与重量模块720的一端可拆卸连接。

具体而言，本实施例中的一种脑卒中家用上肢康复系统针对脑卒中上肢康复处于痉挛期的患者，提供一种按摩放松的游戏模式，并提供按摩模块300进行辅助训练；针对脑卒中上肢康复处于痉挛后期的患者，提供一种训练手臂的正旋和反旋以及腕关节的模式，并提供扭动模块500配合训练；针对脑卒中上肢康复处于恢复期的患者，提供一种扩展肘、肩关节的游戏模式，并提供举重模块700、拳击模块400配合训练；针对脑卒中上肢康复处于缓慢期的患者，提供给一种训练手部抓握以及手指精细化活动的模式，并提供弹琴模块600配合训练，用户训练时可以选择不同的训练模式，确定训练模式后，系统将自动匹配该模式的算法。

具体而言，将按摩模块300与手柄100相连，健侧手抓握手柄将按摩模块放置患侧手臂上，根据游戏的引导，对手臂进行揉捏，按压以达到放松手臂肌肉，缓解肌张力，按摩模块适用于每个阶段，在运动前后可揉捏手臂进行放松肌肉或者进行热身。

具体而言，将拳击模块400与手柄100相连，双手各抓握一侧手柄，根据游戏内引导，打出各种拳击动作，从而进行阻力训练，锻炼患者肌肉力量，以及训练手臂、胸部、背部肌肉，以及躯干肌肉协调性。拳击模块400中的阻力430带通过卡扣与拳击模块400相连接如附图9所示，患者双手各持一个拳击模块将阻力带放置后背处，根据游戏的引导进行训练，如打拳击、背部拉伸等可以有效对小臂肌肉，大臂肌肉，胸部肌肉，背部肌肉进行拉伸锻炼。

具体而言，将扭动模块500与手柄100相连，双手各抓握一侧手柄，根据游戏内引导，双侧手臂进行向前或者向后旋转90°，来锻炼小臂肌肉，以及腕关节。扭动模块500中的扭力模块530通过契合结构与扭动模块500相连接如附图10所示，根据虚拟游戏平台提供的相应的训练模式及训练方法进行训练，可以有效锻炼小臂肌肉。

具体而言，将弹琴模块600与手柄100相连，使用患侧手按压不同的琴键来训练手指灵活度。弹琴模块中的琴键分为琴白键610与琴黑键620，根据相应训练方法进行训练，手指按压不同琴键来练习手指灵活度。

具体而言，将举重模块700与手柄100相连，双手各抓握手柄，根据游戏内引导，进行举重运动，可以有效锻炼双侧手臂的协调性，以及手臂、胸部、背部肌肉。举重模块中的重量模块730通过螺纹结构与左举重模块710和右举重模块720相连如附图12所示，根据游戏的引导进行训练，可以有效锻炼上臂、背部、胸部肌肉。

其中，拳击模块400可以通过更换不同弹力系数的阻力带430来增加训练中的阻力，扭动模块500通过更换扭力模块530来增加训练中的扭力，举重模块700通过更换重量模块730来增加重量，弹琴模块600通过快速按动不同的琴键来练习手指灵活度。

综上所述，在本申请实施例中的一种脑卒中家用上肢康复系统可以根据患者康复阶段在虚拟游戏平台中选择相对应的游戏训练模式，患者根据所选择的训练模式将手柄与相应模块配对连接，虚拟游戏平台生成与之相对应的游戏场景，患者左右手各持一个手柄并与模块相连接，游戏中的人物根据两个手柄的初始坐标与手柄的运动轨迹产生的实施坐标进行相应的交互，并与患者形成高度交互模式，丰富用户体验从而提高训练积极性。在游戏训练过程中，虚拟游戏平台根据手柄产生的运动数据分析患者的动作是否规范，若不规范则会对该动作进行分解演示，患者可跟随游戏引导纠正错误动作，以此提高康复动作的有效性。本申请中的提供的游戏训练模式为参与式游戏，可多人共通游玩，在游戏中相互沟通相互配合共同完成游戏关卡，从而潜移默化的完成康复训练，通过多人协作、沟通以及趣味性配合实体器材进行主动训练，可以有效缓解患者内心痛苦并高效完成康复训练。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。