本發(fā)明涉及康復(fù)訓(xùn)練。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)生成可交互的三維環(huán)境，為用戶提供沉浸式體驗(yàn)。它利用立體顯示技術(shù)、場(chǎng)景建模技術(shù)和自然交互技術(shù)，結(jié)合視覺、聽覺、觸覺等多感官模擬，實(shí)現(xiàn)高度仿真的虛擬世界。在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域中，vr為患者提供趣味性的虛擬運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，以提升患者康復(fù)的積極性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，存在一種沉浸式上下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其主要由vr設(shè)備、訓(xùn)練座椅和下肢腳踏訓(xùn)練器構(gòu)成，在患者使用此類康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，需要將患者固定于座椅之上，用戶體驗(yàn)的真實(shí)性較差。在此基礎(chǔ)上，患者康復(fù)訓(xùn)練的過(guò)程中需要醫(yī)護(hù)人員陪同，協(xié)助切換訓(xùn)練設(shè)備的訓(xùn)練參數(shù)或虛擬場(chǎng)景，這種方式耗費(fèi)人力資源且自動(dòng)化程度不高，導(dǎo)致整體的康復(fù)訓(xùn)練評(píng)估過(guò)程效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述用戶體驗(yàn)差及效率低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明在如下的多個(gè)方面提供方案。

2、第一方面，本發(fā)明公開了一種基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練方法，采用雙跑道和vr設(shè)備對(duì)用戶進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，本發(fā)明方法包括：

3、采集用戶的足底壓力數(shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)；

4、對(duì)足底壓力數(shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果；

5、根據(jù)分析結(jié)果，選擇訓(xùn)練模式；

6、根據(jù)訓(xùn)練模式，調(diào)節(jié)雙跑道的當(dāng)前傾斜角度和/或當(dāng)前速度；

7、根據(jù)當(dāng)前傾斜角度和/或當(dāng)前速度，實(shí)時(shí)生成vr設(shè)備的vr訓(xùn)練場(chǎng)景。

8、有益效果：本發(fā)明方法能夠?qū)τ脩舻淖愕讐毫?shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)分析結(jié)果選擇用戶的訓(xùn)練模式，使雙跑道的傾斜角度和當(dāng)前速度自適應(yīng)用戶的身體狀況，同時(shí)，本發(fā)明方法還能跑道的當(dāng)前傾斜角度及當(dāng)前速度，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的vr訓(xùn)練場(chǎng)景，從而提高了用戶體驗(yàn)的真實(shí)性。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法的自動(dòng)化程度更高，具備自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，能夠高效地調(diào)節(jié)設(shè)備訓(xùn)練參數(shù)及切換vr訓(xùn)練場(chǎng)景，能夠提供更優(yōu)的用戶體驗(yàn)。

9、優(yōu)選的，分析結(jié)果包括用戶步態(tài)、足部負(fù)荷、用戶平衡性、目標(biāo)心率、心率變異性及心率恢復(fù)率中的一項(xiàng)或多項(xiàng)是否正常。

10、有益效果：本發(fā)明方法能夠基于足底壓力數(shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)對(duì)用戶進(jìn)行多維度的健康狀況分析，能夠滿足評(píng)估人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。

11、優(yōu)選的，對(duì)足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果，包括：

12、根據(jù)足底壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算壓力分布均勻性指數(shù)，具體為：

13、

14、式中，pui為壓力分布均勻性指數(shù)，σ為多個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，μ為多個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)的均值；

15、判斷壓力分布均勻性指數(shù)是否超出第一正常區(qū)間，若是，則判定用戶步態(tài)為異常，若否，則判定用戶步態(tài)為正常。

16、有益效果：本發(fā)明方法通過(guò)壓力分布均勻性指數(shù)來(lái)判斷用戶步態(tài)是否異常，若壓力分布均勻性指數(shù)超出第一正常區(qū)間，說(shuō)明用戶步態(tài)不穩(wěn)定，并第一時(shí)間判定用戶步態(tài)為異常。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)步態(tài)異常的自動(dòng)判別，無(wú)需人工介入，自動(dòng)化程度更高。

17、優(yōu)選的，對(duì)足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果，包括：

18、識(shí)別出多個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)中的最大值作為壓力峰值；

19、對(duì)壓力峰值和多個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)的均值求商，計(jì)算得到壓力峰值比；

20、判斷是否滿足以下條件：

21、壓力峰值位于第二正常區(qū)間；

22、壓力峰值比位于第三正常區(qū)間；

23、若任一條件不符合，判定足部負(fù)荷為異常，若所有條件符合，判定足部負(fù)荷為正常。

24、優(yōu)選的，同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)匹配一個(gè)中心位置坐標(biāo)，對(duì)足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果，包括：

25、計(jì)算時(shí)序相鄰的兩個(gè)足底壓力數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)中心位置坐標(biāo)之間的軌跡長(zhǎng)度，作為壓力中心軌跡；

26、根據(jù)多個(gè)時(shí)序連續(xù)的足底壓力數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的中心位置坐標(biāo)，計(jì)算得到中心位置坐標(biāo)的活動(dòng)范圍，作為壓力擺動(dòng)面積；

27、判斷是否滿足以下條件：

28、壓力中心軌跡位于第四正常區(qū)間；

29、壓力擺動(dòng)面積位于第五正常區(qū)間；

30、若任一條件不符合，判定用戶平衡性為異常，若所有條件符合，判定用戶平衡性為正常。

31、優(yōu)選的，若用戶步態(tài)、足部負(fù)荷、用戶平衡性、目標(biāo)心率、心率變異性及心率恢復(fù)率中任一項(xiàng)為異常，訓(xùn)練模式采用被動(dòng)訓(xùn)練模式。

32、優(yōu)選的，根據(jù)訓(xùn)練模式，調(diào)節(jié)雙跑道的當(dāng)前傾斜角度，包括：

33、若訓(xùn)練模式為被動(dòng)訓(xùn)練模式且足部負(fù)荷為異常；

34、調(diào)節(jié)雙跑道的當(dāng)前傾斜角度至安全角度區(qū)間。

35、有益效果：當(dāng)用戶的足部負(fù)荷為異常時(shí)，說(shuō)明此時(shí)跑道的傾斜角度偏大，使用戶足部的局部受壓偏大，不利于用戶進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，此時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)雙跑道的傾斜角度，使用戶足部與跑道充分接觸，分散局部壓力，提高用戶的舒適度。

36、優(yōu)選的，根據(jù)訓(xùn)練模式，調(diào)節(jié)雙跑道的當(dāng)前速度，包括：

37、若訓(xùn)練模式為被動(dòng)訓(xùn)練模式且目標(biāo)心率為異常；

38、降低雙跑道的當(dāng)前速度。

39、優(yōu)選的，對(duì)心率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果，包括：

40、計(jì)算心率數(shù)據(jù)的心率標(biāo)準(zhǔn)差及心率均方根差；

41、判斷是否滿足以下條件：

42、心率標(biāo)準(zhǔn)差位于第六正常區(qū)間；

43、心率均方根差位于第七正常區(qū)間；

44、若任一條件不符合，判定用戶的心率變異性為異常；若所有條件符合，判定用戶的心率變異性為正常。

45、第二方面，本發(fā)明還提供了一種基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，采用第一方面記載的基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練方法，本發(fā)明裝置包括跑臺(tái)、足底壓力采集器、vr設(shè)備、心率采集器、數(shù)據(jù)分析端及兩個(gè)縱向間隔且設(shè)置于跑臺(tái)頂側(cè)的跑道；

46、足底壓力采集器設(shè)置于用戶足底，用于采集用戶的足底壓力數(shù)據(jù)；

47、心率采集器設(shè)置于用戶胸腔前部，用于采集用戶的心率數(shù)據(jù)；

48、數(shù)據(jù)分析端通信連接于足底壓力采集器和心率采集器，數(shù)據(jù)分析端包括數(shù)據(jù)分析模塊、模式選擇模塊、調(diào)節(jié)模塊和場(chǎng)景生成模塊；數(shù)據(jù)分析模塊用于對(duì)足底壓力數(shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到分析結(jié)果；模式選擇模塊用于根據(jù)分析結(jié)果，選擇訓(xùn)練模式；調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)訓(xùn)練模式，調(diào)節(jié)雙跑道的當(dāng)前傾斜角度和/或當(dāng)前速度；場(chǎng)景生成模塊用于根據(jù)當(dāng)前傾斜角度和/或當(dāng)前速度，實(shí)時(shí)生成vr設(shè)備的vr訓(xùn)練場(chǎng)景；

49、跑臺(tái)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)跑道傾斜角度的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通信連接于數(shù)據(jù)分析端，以接收數(shù)據(jù)分析端發(fā)出的角度調(diào)節(jié)指令；

50、跑道通信連接于數(shù)據(jù)分析端，以接收數(shù)據(jù)分析端發(fā)出的速度調(diào)節(jié)指令；

51、vr設(shè)備通信連接于數(shù)據(jù)分析端，以接收數(shù)據(jù)分析端發(fā)出的場(chǎng)景生成指令。

52、有益效果：本發(fā)明對(duì)訓(xùn)練裝置進(jìn)行了改進(jìn)，其中，雙跑道的傾斜角度均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，這種方式有利于提高vr場(chǎng)景仿真的真實(shí)性，進(jìn)而提高用戶的體驗(yàn)。

53、第三方面，本發(fā)明還提供了一種基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面記載的基于雙跑道的多維度下肢康復(fù)訓(xùn)練方法。

54、本發(fā)明的有益效果在于：

55、(1)相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法的自動(dòng)化程度更高，具備自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，能夠高效地調(diào)節(jié)設(shè)備訓(xùn)練參數(shù)及切換vr訓(xùn)練場(chǎng)景，能夠提供更優(yōu)的用戶體驗(yàn)。

56、(2)相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法能夠基于足底壓力數(shù)據(jù)及心率數(shù)據(jù)對(duì)用戶進(jìn)行多維度的健康狀況分析，能夠滿足評(píng)估人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。

57、(3)相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對(duì)訓(xùn)練裝置進(jìn)行了改進(jìn)，其中，雙跑道的傾斜角度均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，這種方式有利于提高vr場(chǎng)景仿真的真實(shí)性，進(jìn)而提高用戶的體驗(yàn)。