[发明专利]一种基于MEMS传感器的足下垂治疗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS传感器的足下垂治疗方法。

背景技术

近年来，脑卒中(脑中风)或外伤引起的足下垂患者数量巨大且逐年增多，因此，社会亟需有效且携带便捷的康复治疗方法。如今，功能性电刺激是应用最为广泛的足下垂康复治疗方法。相比其他康复治疗方法，功能性电刺激可以使患者行走时更加自信、步态更稳健且不易疲劳。步态即为人体走路时的姿态，包含了许多运动信息，步态信息的分段在功能性电刺激中起着非常重要的作用。目前的步态分段方法存在识别率低，实时性差，过于复杂等缺点。对于足下垂患者，通过将步态分析应用到功能性电刺激治疗中，准确识别患者行走时的摆动相，并且在其摆动时进行电刺激，对足下垂患者的康复有着非常显著的治疗效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于MEMS传感器的足下垂治疗方法，适用于各种步态情况，有效地解决了步态分段方法现有的不足和缺点，并且能够满足实时性要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于MEMS传感器的足下垂治疗方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：提供设置于使用者腿部的传感器，所述传感器用于采集患者腿部的角速度信号并将所述角速度信号传输至微处理器；

步骤S2：所述微处理器对角速度信号进行处理，通过采用基于阈值的角速度步态分段算法识别使用者行走时的摆动相，选取脚跟离地点作为电刺激的开始时相，脚跟着地点作为电刺激的结束时相；

步骤S3：根据所述电刺激的开始时相和所述电刺激的结束时相，功能性电刺激模块经电极片对使用者的胫骨前肌进行电刺激。

进一步的，所述角速度步态分段算法的具体内容如下：

步骤SA1：令N＝0；

步骤SA2：依次读取角速度信号的数据点；

步骤SA3：若N＝0，则执行步骤SA4；否则执行步骤SA6；

步骤SA4：若且及其中为该数据点的角速度，λ₁为摆动阶段中点的角速度阈值，则令N＝1，判断该数据点为摆动阶段中点；否则回到步骤SA2；

步骤SA5：若该信号点为最后一个数据点，则程序结束；否则回到步骤SA2；

步骤SA6：若N＝1，则执行步骤SA7；否则执行步骤SA8；

步骤SA7：若且则令N＝2，判断该数据点为脚跟着地点并回到步骤SA5；否则回到步骤SA2；

步骤SA8：若且[t-Δt₁,t]内数据点的角速度值连续下降且[t,t+Δt₂]内数据点的角速度值也连续下降，其中λ为脚跟离地点对应的角速度值，Δt₁为数据点取样前阈值，Δt₂为数据点取样后阈值，则令N＝0，判断该数据点为脚跟离地点并回到步骤SA5；否则回到步骤SA2。

进一步的，摆动阶段中点的角速度阈值λ₁的取值范围为[35°/s，45°/s]；脚跟离地点对应的角速度值λ的取值范围为[-30°/s，-20°/s]；数据点取样前阈值Δt₁的取值范围为[80ms，90ms]；数据点取样后阈值Δt₂的取值范围为[110ms，120ms]。

进一步的，所述传感器设置于一条形束缚带上，所述条形束缚带上还设置有一电路板，所述电路板上设置有相互连接的所述微控制器与所述功能性电刺激模块，所述微控制器经第一导线与所述传感器连接，所述功能性电刺激模块经第二导线与一对所述电极片连接。

进一步的，所述条形束缚带上还设置有阵列式透气孔。

进一步的，所述条形束缚带的两端设置有魔术贴。

进一步的，还包括一用于指示微处理器工作状态的指示电路，所述指示电路的指示灯设置于所述电路板上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明一边进行数据采集，一边进行步态分段，既简单又具有较好的实时性，能够准确对步态周期的各个阶段进行分段，而且在单片机中易于实现，另外，对应的装置体积小携带方便，方便足下垂患者使用。

附图说明

图1是本发明一实施例的装置结构示意图。

图2是本发明一实施例的传感器穿戴示意图。

图3是本发明的整体流程图。

图4是本发明的角速度步态分段算法流程示意图。

图5是本发明一实施例的矢状面角速度与步态各阶段的曲线图。