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基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:9460451閱讀:596來源:國知局
基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療康復技術(shù),特別是一種基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]運動障礙性神經(jīng)系統(tǒng)疾病,例如帕金森癥,肌張力障礙等,日益危害著人類健康,且給患者家庭和社會都帶來了沉重的負擔,引起了科學研究人員的廣泛關(guān)注。目前,運動障礙性神經(jīng)系統(tǒng)疾病主要被認為和人腦基底核區(qū)域病變有關(guān),但是由于其具體發(fā)病機理尚不明確,專家學者對于此類神經(jīng)疾病的研究和治療尚處于摸索之中。因此,對于運動障礙性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的康復治療引起了廣泛關(guān)注。
[0003]最初用于神經(jīng)康復的手段包括口服藥劑、物理治療和注射肉毒毒素。后來,隨著科學日益的進步和發(fā)展,深度腦刺激技術(shù)(Deep Brain Stimulat1n,簡稱DBS)已經(jīng)成為了最主要的臨床治療手段。DBS是一種侵入式的刺激療法,手術(shù)風險和術(shù)后并發(fā)癥都給該刺激療法帶來了極大的危害。另外,由于DBS電池容量有限,因此頻繁的更換電池更是提高了手術(shù)的難度和風險。所以,DBS—般被認為是當其他口服藥物等無創(chuàng)治療無法改善患者生活質(zhì)量之后,最后一搏的手段。
[0004]因此,新型的無創(chuàng)式治療方法成為了運動障礙型神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復的未來發(fā)展方向?,F(xiàn)有新型的無創(chuàng)式治療方法往往引入腦機接口,引入閉環(huán)控制,引入無創(chuàng)刺激,但是這些都面臨著許多問題,控制效率的問題,模型準確性的問題等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對運動障礙性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的帶來危害以及DBS等康復技術(shù)的缺陷,本發(fā)明提供一種基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng),其目的是實現(xiàn)高效準確的康復治療,其關(guān)鍵技術(shù)其一是利用兩臺互聯(lián)的計算機分別實現(xiàn)信號采集分析以及刺激系統(tǒng)控制來提高控制系統(tǒng)的效率,其二是對特定病人進行不同強度的訓練實現(xiàn)對其的辨識建模,提尚康復治療的準確性。
[0006]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng),其中:該系統(tǒng)包括有相互連接的三部分,分別為訓練數(shù)據(jù)庫、實時檢測系統(tǒng)、跑步機控制系統(tǒng),所述實時檢測系統(tǒng)包括有相互連接的病人,EEG與ECG采集單元和分析計算機,跑步機控制系統(tǒng)包括有相互連接的控制計算機,變頻器,跑步機以及速度傳感器。
[0007]所述訓練數(shù)據(jù)庫向分析計算機輸出健康指標,分析計算機將EEG與ECG采集單元采集到的病人的EEG與ECG信號進行分析處理提煉出待調(diào)整參數(shù),同時將健康指標和待調(diào)整參數(shù)綜合產(chǎn)生劑量參數(shù)并發(fā)送給控制計算機,控制計算機將劑量參數(shù)與速度傳感器采集到的跑步機的速度反饋信號綜合后產(chǎn)生驅(qū)動變頻器的驅(qū)動信號,變頻器根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動跑步機調(diào)速,從而使得跑步機與病人機械互動。
[0008]本發(fā)明的效果是區(qū)別于其他訓練康復系統(tǒng),本發(fā)明的控制系統(tǒng)充分利用神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性,對運動障礙性神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療引入閉環(huán)控制,利用跑步機為運動載體實現(xiàn)對病人友好地治療;同時治療過程引入ECG監(jiān)測,充分保障病人的生命安全;同時相對于單計算機控制系統(tǒng),本發(fā)明的雙計算機控制系統(tǒng)的控制效率可提高大約一倍左右;而且其打破參數(shù)模型的制約,實現(xiàn)對特定病人的系統(tǒng)辨識建模,使控制模型的誤差降到最低,最大限度地提高了治療的準確性。實現(xiàn)對特定病人的單獨系統(tǒng)辨識建模,使得控制方案定制化,使控制模型的誤差降到最低,最大限度地提高了治療的準確性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;
[0010]圖2為本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的信號流圖;
[0011]圖3為本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的工作流程圖。
[0012]圖中:
[0013]10、病人11、訓練數(shù)據(jù)庫12、實時檢測系統(tǒng)13、跑步機控制系統(tǒng)
[0014]14、EEG采集單元15、分析計算機16、控制計算機17、變頻器
[0015]18、跑步機19、速度傳感器21、健康指標22、劑量參數(shù)
[0016]23、速度反饋參數(shù)24、驅(qū)動參數(shù)25、EEG與ECG信號
[0017]26、速度參數(shù)31、訓練數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生過程32、康復治療過程
【具體實施方式】
[0018]結(jié)合附圖對本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加以說明。
[0019]本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是,該系統(tǒng)包括有相互連接的三部分,分別為訓練數(shù)據(jù)庫11、實時檢測系統(tǒng)12、跑步機控制系統(tǒng)13,所述實時檢測系統(tǒng)12包括有相互連接的病人10,EEG與ECG采集單元14和分析計算機15,跑步機控制系統(tǒng)13包括有相互連接的控制計算機16,變頻器17,跑步機18以及速度傳感器19。
[0020]所述訓練數(shù)據(jù)庫11向分析計算機15輸出健康指標,分析計算機15將EEG與ECG采集單元14采集到的病人10的EEG與ECG信號進行分析處理提煉出待調(diào)整參數(shù),同時將健康指標和待調(diào)整參數(shù)綜合產(chǎn)生劑量參數(shù)并發(fā)送給控制計算機16,控制計算機16將劑量參數(shù)與速度傳感器19采集到的跑步機18的速度反饋信號綜合后產(chǎn)生驅(qū)動變頻器17的驅(qū)動信號,變頻器17根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動跑步機18調(diào)速,從而使得跑步機18與病人10機械互動。
[0021]所述實時檢測系統(tǒng)12的分析計算機15與跑步機控制系統(tǒng)13的控制計算機16通過無線通訊的方式實現(xiàn)信息傳遞,分析計算機15進行EEG信息采集分析,同時控制計算機16進行跑步機控制系統(tǒng)13的閉環(huán)控制。所述訓練數(shù)據(jù)庫11是由分析計算機15將不同訓練過程中采集到病人10的EEG信號分類存儲構(gòu)成。所述EEG與ECG采集單元14采集病人10的腦電信號與心電信號,分析計算機15分析提取心電信號的特征參數(shù),特征參數(shù)可以表征病人10的體能承受能力,分析計算機15將結(jié)果信息發(fā)送給控制計算機16,控制計算機16根據(jù)結(jié)果信息進行調(diào)控以保證病人10的生命安全。
[0022]本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)的功能是這樣實現(xiàn)的:
[0023]如圖1所示,本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)由相互連接的三部分組成,分別為訓練數(shù)據(jù)庫11,實時檢測系統(tǒng)12,跑步機控制系統(tǒng)13,其中實時檢測系統(tǒng)12由相互連接的病人10,EEG采集單元14和分析計算機15組成,跑步機控制系統(tǒng)13由相互連接的控制計算機16,變頻器17,跑步機18以及速度傳感器19組成。
[0024]本發(fā)明的基于運動障礙性神經(jīng)疾病的計算機閉環(huán)康復控制系統(tǒng)存在兩個利用無線通訊連接的分析計算機15與控制計算機16,這樣分析計算機15在進
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