[发明专利]一种辅助步态训练的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种辅助步态训练的方法及系统。

背景技术

现今医学界把中风同冠心病、癌症并列为威胁人类健康的三大疾病，而中是三大疾病中发展最快、恢复最慢、死亡最多、致残最重的病种，给人类造成极大痛苦，给家庭与社会带来严重危害，对于中风研究的重要性已经引起国内外医学界的广泛重视。据WHO公布的资料，在57个国家中，有40个国家把中风的死亡率列入了第3位，其中在日本和中国已占首位。我国现患脑卒中至少700万人，每年新发性脑卒中至少200万人。美国每年新发和复发性脑卒中70万人，其中，16万人死亡，平均每45秒就有一人中风，每年女性比男性的发病率高出3％。中风后偏瘫严重影响病人的日常生活质量，其中下肢行走运动能力是日常生活质量的重要组成部分，许多病人在经过长期康复训练后步态仍然难以恢复到正常范围，这严重的损害了患者进行康复治疗的信心，并且异常步态在日常生活中会导致患者尊严的丧失，不利于提高患者生活自理能力和改善患者生活质量。

在20世纪60年代，电刺激开始用于治疗中枢神经系统损伤后的肢体瘫痪，并由实验室逐渐进入临床。几十年来，治疗偏瘫下肢行走的脉冲电刺激治疗仪经历了几个发展历程，从单一通道发展为多个通道，从简单的手控电刺激治疗的方式发展为足底压力开关自动控制。

利用肌电信号控制的电刺激疗法是将患者的主动有意识的肌肉收缩产生的微弱肌电信号放大后再输出，刺激相应肌肉引起明显的肌肉收缩运动，从而完成闭环刺激模式和反复主动运动训练。在治疗过程中，患者反复进行主动运动训练，一方面可以唤醒有残存功能的运动细胞，避免出现瘫痪肢体肌力降低；另一方面，可激活中枢神经系统中的潜在性突触或帮助形成新的突触，或者可以促进其周围未受损的皮质神经元发生功能重建，从而促进患侧肢体的功能恢复。1987年，Field RW率先通过桡侧伸腕肌的肌电信号诱发电刺激，将该治疗方法应用于69例脑梗死出院患者，发现该治疗方法可以促进患侧肢体腕关节的运动功能恢复。1998年，Francisco等观察了9例6周以内的脑梗死患者，发现对于急性期患者，桡侧伸腕肌所产生的肌电触发电刺激的治疗方法比常规康复训练效果好，腕关节伸展角度更大。

相对于肌电信号控制的电刺激疗法，足底开关控制电刺激器更加简便易行，步行时相的识别也更加简单。足底开关利用了人体行走过程中足底着地和离地的瞬间压力负载和压力释放控制电路，以解决电刺激器开断控制的问题。1961年，Liberson等人提出将足底开关与电刺激器结合应用于中风患者中解决足下垂步态，并取得了良好的治疗效果。1975年，Kukulka等人测试了飞利浦公司研发的商用足下垂功能电刺激治疗仪，这款产品与以上Liberson研发的仪器的差别在于这款产品的应用了充气足底开关，使其使用更加舒适。1996年，Granat等人在这种控制方式的电刺激器上附加了记录装置以记录刺激时间长度，便于观察病人出院后电刺激器的使用情况。

近几年，瑞士的Paracare及Compex SA等研制出了用于恢复瘫痪下肢行立功能的FES手控系统。这种控制方式操作方便，相对于脚控方式来说，患者在控制时有更多的主动性，也更容易被患者接受，但是在运动过程中需要集中精力以保持稳定。也有很多学者利用从患者身体其他部位动作或残存功能所发出的信号提取控制信号用于上肢的运动康复，但是此种控制方式现在还处于上肢研究的尝试阶段，暂时还没应用到下肢；而且这种方式的控制源不是很直接，学习起来相对比较复杂，不便于方便灵活的掌握应用。

发明内容

本发明实施例提出一种辅助步态训练的方法及系统，通过电流在适当的时间刺激人体的下肢肌肉进行康复助行，能够改善患者下肢运动的质量。

本发明实施例提供一种辅助步态训练的方法，包括：

S11、通过运动学信息构建人体在运动模式下的步态周期特征，根据周期特征确定一个步态周期内对目标肌肉进行电刺激的时相；

S12、实时采集人体在运动过程中的运动学数据，根据所述运动学数据判断人体的当前状态所处的时相；

S13、当人体的当前状态所处的时相是对目标肌肉进行电刺激的时相时，对所述目标肌肉进行电刺激。

在第一种实施方式中，所述步骤S12具体包括：

通过固定在人体下肢的惯性传感器，实时采集人体下肢在运动过程中的加速度信号、角速度信号和角度信号；

根据所述加速度信号、角速度信号和角度信号，判断人体的当前状态所处的时相；