[发明专利]一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法

权利要求书

1.一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：体感控制；

S2：姿态检测；

S3：代偿运动判断；

S4：代偿抑制；

S5：运动功能评估。

2.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述S1具体为：视觉捕捉传感器在训练过程中实时采集患者深度图像数据，构建虚拟模型的CS骨骼，并与系统简化骨架结构搭建起映射关系，从而实现患者体感驱动虚拟场景中的角色模型。

3.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述S2具体为：若右上肢患病，惯性传感器分别安置在上肢的五个关节位置，分别为左肩p1、右肩p2、右肘p3、右腕p4、右手掌p5、颈部p6和腰部p7；

由关节点的空间坐标p_i(x_i，y_i，z_i)得空间向量

利用相邻的空间矢量计算得到肩关节前屈/后伸SFE、肩关节外展/内收SAA、肩关节内旋/外旋SIR和肘关节屈曲/伸展EFE的角度值；SFE、SAA、SIAR和EFE对应的角度分别为θ_sf、θ_sa、θ_si和θ_ef，是矢状面的单位法向量，是横截面的单位法向量；

4.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述S3具体为：

S31：实时计算并监测采集肩膀倾斜角度θ_st；当检测到患者训练过程中肩膀倾斜角度高于阈值，判定患者肩部存在抬高式代偿性运动；

S32：计算并监测脊柱的弯曲角度θ_tb，若高于阈值，判定患者存在躯干弯曲式代偿性运动；

S33：计算并监测近端关节的运动角度，若在提高远端关节运动能力的训练中高于阈值，判定患者存在近端代偿远端式代偿性运动；

S34：计算监测各时间节点下，肩肘关节各自由度运动角度占比，若与标准运动下的角度参数差异较大，判断患者存在肩肘异常联动模式代偿；

代偿性运动包括：

(1)肩部抬高，通过将肩部抬高到冠状平面上方扩大外展/屈伸运动；

(2)躯干的横向弯曲，当上半身运动超出用户的运动能力范围时，躯干会倾斜；

(3)非训练目标的近端关节运动带动远端关节；

(4)肩肘异常联动模式。

5.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述S4具体为：

S41：减小目标运动范围；

S42：减小目标物体距离；

S43：增加单次训练动作时间限制；

同时，调整变化将映射在虚拟场景中，展开连续的智能演化以目标引导、轨迹规划和障碍设置的形式抑制代偿运动模式的出现。

6.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述S5具体为：

针对Brunnstrom分期通过一对一方法构建6个基于径向基核的模糊支持向量机分类器：III/IV,III/V,III/VI,IV/V,IV/VI,V/VI；分类器采用运动角度和四个自由度的运动角速度作为输入，Brunnstrom运动功能分期作为输出，并对分类器进行训练；最后利用离线训练完成的分类器对患者上肢运动功能进行实时评估。

7.根据权利要求1所述的一种抑制上肢肩肘康复代偿的虚拟场景参数自适应方法，其特征在于：所述方法还包括S6训练评估：

S61：募集Brunnstrom III期到VI期的上肢运动功能障碍患者，提取特征中选取肩、肘、腕关节的运动角度和角速度作为分类器输入，医师临床Brunnstrom分期结果作为输出，分别训练6个二分类模糊支持向量机运动功能分类器；

S62：将惯性传感器分别安置在双肩、患侧肘关节、腕关节、手掌以及颈部和腰部采集相应关节的坐标信息并实时分析计算各关节运动角度和角速度并作为分类器输入；

S63：经过分类输出评估结果，即患者的Brunnstrom分期，该结果将以虚拟界面的形式反馈给患者。