[发明专利]基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法

权利要求书

1.一种基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法，其特征在于：利用已有的灰阶摄像头与红外接收器组成的光学捕捉设备实时获取人体手部骨骼及各关节点信息，结合当前康复评定标准，将相关患者患手定量信息与患者健手定量信息进行对比，将计算结果作为该患者前臂旋前动作评估值，反映出患者手功能恢复程度。

2.根据权利要求1所述的基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法，其特征在于：所述方法具体包括前臂旋前动作定量评估过程、前臂旋前动作评估结果获取以及前臂旋前动作患者测试步骤。

3.根据权利要求1所述的基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法，其特征在于：所述前臂旋前动作定量评估过程包括数据采集、数据预处理、评估参数处理和评估结果统计；

所述数据采集是，通过光学捕捉设备精确获取手部骨骼及各关节点信息，提取相关位置参量，即前臂旋前中立位手掌法向量和前臂旋前手掌法向量

所述数据预处理的方法如下：

1)分别取与在平面XOY内的投影，即：

2)定义前臂旋前角为

所述评估参数处理的方法如下：

a.手部在前臂旋前中立位时，将当前时间t₀、初始前臂旋前角θ₀与前臂旋前中立位手掌法向量投影存储在内存中；

b.运动过程中，考虑患者运动能力差异及运动时长不同，当Δθ＝1°时，即当前臂旋前角增量等于1度时，存入对应数据帧号i、时间t_i、前臂旋前角θ_i、前臂旋前手掌法向量投影

c.当Δθ＝1°时，即当前臂旋前角增量等于1度时，判断当前数据帧前臂旋前角θ_i与前一数据帧前臂旋前角θ_i-1的大小，将较大值存入θ_max中；

d.当运动至最大限度并向初始位返回时，停止数据采集，并将运动过程中前臂旋前角最大值θ_max存储；

e.为避免出现单次动作采集出现误差，在健手与患手数据采集中均完成多次采集，取最优结果进行存储，即θ_max较大的数据进行评估；

所述评估结果统计的方法是：

a.设前臂旋前角为θ：

θ＝θ_max-θ₀

其中，θ_max为运动过程中前臂旋前角最大值，θ₀为初始前臂旋前角；

b.设运动过程中，前臂旋前角角速度为ω：

其中，θ_i、t_i为当前帧前臂旋前角度与录入时间，θ_i-1、t_i-1为前一帧前臂旋前角度与录入时间；

c.设运动过程中，前臂旋前角平均角速度为

其中，j为偏转度数，n为偏转最大角度，N为总偏转度数；

d.设运动过程中，前臂旋前角加速度为

其中，Δω为运动过程中前臂旋前角角速度ω的增量，Δt为运动过程中时间t的增量；

e.设运动过程中，平均角加速度为

其中，j为偏转度数，n为偏转最大角度，N为总偏转度数。

4.根据权利要求1所述的基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法，其特征在于：所述前臂旋前动作评估结果的获取方法如下：

1)在数据处理的过程中，设健手最大前臂旋前角为θ_h，平均角速度为平均角加速度为在同一患者不同康复时期，以健手数据作为患者参照标准数据，如无二次发病，健手数据保持不变；

2)进行前臂旋前评估时，将患者患手数据进行更新，定义当前评测患手最大尺偏角为θ_u，平均角速度为平均角加速度为通过与健手参照标准数据进行计算，得到如下结果：

3)将角度评估值作为主要评估依据，将健手与患手的平均角速度与平均角加速度作为辅助参考依据进行评估。

5.根据权利要求1所述的基于人手前臂旋前动作的手功能康复定量评估方法，其特征在于：所述前臂旋前动作患者测试步骤如下：

a.待测者采取坐位，上臂置于体侧，屈肘，手部处旋前中立位，握拳拳心向上，自然伸展置于检测仪器中，测试仪器左右各设有一个工作区，分别用于测试者左右手的检测，对健手进行数据建立以及对患手进行定量评估；

b.在医师指导下，患者进行健手的数据采集建立；

c.患者健手开始进行前臂旋前动作，运动过程中，当前臂旋前角增量为1度时，存储手部位置参量与定量数据信息；

d.当患者手部从前臂旋前中立位向旋前位掌心向下旋转至最大限度时，停止数据采集，计算出最大前臂旋前角、平均角速度与平均角加速度参量；

e.重复c、d步骤一次，将两组数据进行比对，保留较优结果，即最大前臂旋前角较大组数据；

f.在医师指导下，患者进行患手的定量评估；

g.重复c、d、e步骤，完成患者待测手数据获取；

h.通过所述前臂旋前动作评估结果获取方法，算计出测试者前臂旋前动作评估值。