[发明专利]一种下肢康复机器人康复训练运动功能康复评价方法

权利要求书

1.一种下肢康复机器人康复训练运动功能康复评价方法,其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，因素集评价指标的确定：

将目标层下肢运动功能康复评价内容分为3个部分，分别为运动功能、平衡功能和协调功能，它们组成二级模糊评价因素；其中，运动功能又有肌力、肌张力、关节活动度这三个评价指标，平衡功能和协调功能的评价指标分别有运动速度和肌肉协调性，这五个评价指标共同构成一级模糊评价因素；首先根据准则层的三类评价指标分别进行一级模糊评价，分别得到准则层对应运动功能、平衡功能和协调功能的评价结果，然后把准则层这三个评价结果当做目标层下肢运动功能康复评价的因素，进行二级模糊评价，得到最终的评价结果；确定目标层的评价指标集U_i＝{U₁,U₂,U₃}，准则层中运动功能的评价指标集u_ij＝{u₁₁}，准则层中平衡功能评价指标集u_ij＝{u₂₁}，准则层中协调功能评价指标集u_ij＝{u₃₁}；

步骤2，评价指标权值的确定：

下肢康复评价模型分两级评价，需要由下往上逐级计算各层评价指标权重；

准则层指标权重的确定：下肢康复准则层3类评价指标中，运动功能处于重要的地位，平衡功能和协调功能的重要性比前者稍若，其中平衡功能和协调功能重要程度相同，最终得到3类评价指标的权重关系如下；表中参数表示准则层三种功能的评价指标因素u₁₁,u₂₁,u₃₁分别在运动功能、平衡功能、协调功能中所占的权重；

准则层评价指标权重关系

得相应的判断矩阵

先求得矩阵A的特征向量、权值向量以及最大特征根分别为：

W＝(0.50 0.25 0.25)、λ_max＝3.00；

求得一致性指标满足一致性要求；

方案层指标权重的确定：肌力是肌肉屈曲时候产生的力气，它是人肢体一些肌肉活动(屈曲或伸张)时突破内外阻力约束的本领；肌张力是肌肉静止松弛状态下的紧张度，痉挛是由于肌张力异常产生，肌力不均或者痉挛又会导致关节活动范围异常，肌力处于最重要地位，是运动功能评价一个不可缺少的评价指标，而痉挛和关节活动度的重要地位依次相对较低；表中参数表示方案层三种功能的评价指标因素肌力、痉挛、关节活动度三个因素分别在运动功能、平衡功能、协调功能中所占的权重；

方案层运动功能一级评价指标权重关系

相应的评价矩阵：

先求得矩阵A₁的特征向量、权值向量以及最大特征根分别为

W₁＝(0.54 0.30 0.16)、λ_1max＝3.01；

求得一致性指标满足一致性要求；

步骤3，各层评价指标评语的确定：

结合临床评语，确定每个评价指标的不同等级；康复效果评价分为5个等级V＝{V₁,V₂,V₃,V₄,V₅}，即V＝{很好，良好，一般，较差,极差}，这5个等级的评分分别对应5,4,3,2,1这5个分数，如V1＝5，依次类推；每个指标因素评价等级对应不同评语；

以临床知识为基础，运动功能的3个评价因数分别对应的5个归一化后的评语如下表所示：

运动功能评价指标评语集

同理参考临床医学知识，下肢康复评价的3个指标因素对应评语如下表所示：

下肢康复评价指标评语集

通过对各层指标的分析可得该模型最终的评价结果，如下表所示：

下肢运动功能康复评价效果评语集

步骤4，方案层一级模糊评价：

要进行一级模糊评价，就必须先选取评价指标的特征，然后根据各指标特征值得到评价矩阵；通过实验采集各评价指标数据，并统计与五级康复评价评语相符的各级数据分布次数，然后进行归一化得到相应指标的评价矩阵，分布如下表所示，其中C_ij表示评价指标的各级数据分布次数：

评价指标的各级数据分布次数

其中j＝{1,2,3,4,5},将测试结果次数转化成隶属度，得到单指标评价向量为：

r_i＝{C_i1/C C_i2/C … C_i5/C}

其中的运动功能：肌电信号的积分肌电值(iEMG)与肌肉能量相关，用实测的积分肌电值iEMG_a和标准最大积分肌电值iEMG_max的比值来反映肌力的大小程度：

肌张力的大小程度RMS可用用实测的肌电信号均方根RMS_a和标准最大均方根RMS_max比值来反映，肌电信号的RMS_a越小，肌肉功能越好，痉挛程度越低：

用下肢康复外骨骼测得本实例中病患的RMS特征值；关节活动度的大小程度ROM用运动过程中的最大角度ROM_a和标准角度比值ROM_max来表示：

可得运动功能的评价矩阵为:

其中，r₁，r₂，r₃分别代表肌力、肌张力、关节活动量的评价向量；可得运动功能的评价向量S₁为：

其中的平衡功能，只有一个评价因素，所以运动的平衡能力用速度的小波包熵来衡量，小波包熵越大，平衡能力越好，用实测的角速度小波包熵WPES_a和标准最大小波包熵WPES_max的比值来反映平衡能力：

平衡功能的评价矩阵为：R₂＝[r₄]，

其中，r₄是运动角速度的评价向量；由于平衡功能是单因素评价，故由式(4)得平衡功能的评价结果向量S₂为：S₂＝R₂

其中的协调功能只有一个评价因素，所以运动的协调能力可用肌电的积分肌电值的协同收缩率衡量，协同收缩率越低，协调能力越好，所以，用实测的肌电的积分肌电值的协同收缩率iEMG_CR_a和标准最大积分肌电值的协同收缩iEMG_CRmax的比值来反映平衡能力：

协调功能的评价矩阵为:R₃＝[r₅]，其中，r₅是肌肉协调性的评价向量；由于平衡功能是单因素评价，可得平衡功能的评价结果向量S₃为：S₃＝R₃；

步骤5，准则层二级模糊评价：

得到下肢运动功能评价结果为：假如S_i是S中最大的值，那么说明下肢运动功能评价评价处于V_i这一评级，这一评级即为对应的最终评价结果；

在临床康复知识的基础上确定下肢运动功能评价指标、评语，最后通过层次分析法分别求得各层评价指标权重，综合模糊评价法建立目标评价模型，实现对下肢运动功能的综合、客观、定量评价。