足下垂患者康復(fù)保健關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和老齡化社會的到來，人們越來越關(guān)注自身和家人的保健與康復(fù)，對保健康復(fù)類服務(wù)和技術(shù)的需求日益增長。由于腦卒中（腦中風(fēng)）引起足下垂患者的數(shù)量十分龐大，這些患者的生活質(zhì)量因足下垂病癥而受到較大的影響。如何使足下垂患者通過使用輔具適應(yīng)日常生活并得到康復(fù)是目前研究的焦點(diǎn)之一;由于足下垂患者在日常生活中極容易發(fā)生跌倒，如何及時(shí)準(zhǔn)確檢測患者的跌倒和對跌倒進(jìn)行有效預(yù)警是非常重要的保健措施，也是研究的重點(diǎn)之一;足下垂患者需要通過一定的運(yùn)

2、動(dòng)鍛煉進(jìn)行康復(fù)，伴隨家庭運(yùn)動(dòng)健身器材的增多，居家無氧運(yùn)動(dòng)健身已成為一種時(shí)尚，如何評估無氧運(yùn)動(dòng)對心血管系統(tǒng)的影響也是研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文針對腦中風(fēng)引起的足下垂患者康復(fù)和保健中的足下垂自適應(yīng)刺激康復(fù)、跌倒檢測和預(yù)警以及運(yùn)動(dòng)康復(fù)三方面的科學(xué)和技術(shù)問題進(jìn)行研究與相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　(1)針對目前由腦中風(fēng)引起的足下垂刺激康復(fù)技術(shù)存在的刺激周期不易與患者行走節(jié)奏同步、不能區(qū)分患者的日常生活狀態(tài)、且需要手動(dòng)

3、開啟和關(guān)閉刺激信號的發(fā)放等問題，本文依據(jù)現(xiàn)代信號檢測、識別與處理技術(shù)，提出了一種足下垂自適應(yīng)刺激輔助行走與康復(fù)技術(shù)，并采用雙軸傾角傳感器和單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)與系統(tǒng)采用雙軸傾角傳感器獲取人體的姿態(tài)信息，采用平滑濾波技術(shù)對獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲抑制，引入短時(shí)傅里葉變換和小波變換尋找刺激的最佳時(shí)刻，達(dá)到與患者行走姿態(tài)自適應(yīng)匹配的目的。該技術(shù)與系統(tǒng)通過BP神經(jīng)網(wǎng)對脛骨傾角分類的方法識別患者的行走狀態(tài)與非行走狀態(tài)，從而對

4、系統(tǒng)發(fā)放的刺激信號脈沖進(jìn)行自適應(yīng)開啟與關(guān)閉的控制。另一方面，該技術(shù)與系統(tǒng)能夠通過對足下垂患者的自適應(yīng)刺激，在輔助行走的同時(shí)起到一定的康復(fù)作用。實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的足下垂自適應(yīng)刺激康復(fù)系統(tǒng)的刺激時(shí)刻正確率在正常行走時(shí)超過97.5％，在上樓梯時(shí)超過95.8％，在下樓梯時(shí)接近99％，具有很好的患者狀態(tài)自適應(yīng)功能。
　　(2)針對足下垂患者易于發(fā)生跌倒，而目前對人體跌倒的檢測方法不能實(shí)現(xiàn)跌倒預(yù)警的現(xiàn)狀，本文在研究人體解剖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出

5、了一種基于人體狀態(tài)檢測識別的跌倒檢測與預(yù)警新方法，并采用雙軸傾角傳感器和單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該方法采用雙軸傾角傳感器監(jiān)測人體的姿態(tài)（狀態(tài)）信息，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對人體多種日常與跌倒?fàn)顟B(tài)進(jìn)行粗分類，初步區(qū)分跌倒與非跌倒，對于易于與跌倒混淆的彎腰等動(dòng)作，采用三段數(shù)據(jù)分析法進(jìn)行進(jìn)一步的分析確認(rèn)，依據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、傾角變化率和跌倒與傾角關(guān)系函數(shù)等信號處理手段尋找確認(rèn)監(jiān)測信號中傾向于跌倒的特征和可能的跌倒方向，在跌倒發(fā)生前及時(shí)報(bào)警或采

6、取保護(hù)措施。實(shí)驗(yàn)表明，上述跌倒監(jiān)測與預(yù)警方法可以使96.21％的跌倒在即將發(fā)生時(shí)得到正確檢測，為減小跌倒造成的傷害提供了有效的預(yù)警時(shí)間，對于足下垂患者和其他老年人的保護(hù)具有重要的意義。
　　(3)針對足下垂患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)與保健問題中存在的疑問和誤區(qū)，本文以功率自行車運(yùn)動(dòng)為例系統(tǒng)研究了無氧下肢運(yùn)動(dòng)對頸總動(dòng)脈血液動(dòng)力學(xué)特性所產(chǎn)生的影響，試圖對足下垂患者及其他人群的運(yùn)動(dòng)康復(fù)與保健提供有益的指導(dǎo)與參考。本文以不同性別的年輕健康被試作為研究對

7、象，使用功率自行車持續(xù)進(jìn)行四組強(qiáng)度相同的無氧下肢運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。用彩色超聲多普勒檢測系統(tǒng)分別檢測被試在靜息狀態(tài)和每組運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后的頸總動(dòng)脈管徑與軸心流速波形，同時(shí)記錄血壓和心率。依據(jù)經(jīng)典血液動(dòng)力學(xué)理論對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算頸總動(dòng)脈的彈性模量和局部血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)與分析結(jié)果表明，上述無氧下肢運(yùn)動(dòng)后，被試心率增加，且隨著運(yùn)動(dòng)的累積，頸總動(dòng)脈彈性模量呈增加趨勢;一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)軸心血流速度和流量率最大值與平均值上升，流速和流量率最小值下降;收縮壓

8、和平均壓增高，舒張壓無明顯改變;周向應(yīng)變無明顯改變;切應(yīng)力最大值有明顯增加趨勢，切應(yīng)力最小值下降趨勢明顯;振蕩剪切指數(shù)也有增大趨勢。上述血液動(dòng)力學(xué)特性變化表明:無氧下肢運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可能降低頸總動(dòng)脈的彈性功能，并對頸總動(dòng)脈血液動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生負(fù)面影響。本文研究不僅為足下垂患者的康復(fù)運(yùn)動(dòng)選擇提供指導(dǎo)，對其他人群的運(yùn)動(dòng)鍛煉也提供了有益的參考。
　　本文的研究結(jié)果和結(jié)論，不僅有助于進(jìn)一步開發(fā)足下垂自適應(yīng)刺激康復(fù)系統(tǒng)和跌倒檢測與預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)也為正確