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用于平衡功能訓練與評估的測力鞋.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410005152.0

申請日:

2014.01.06

公開號:

CN104757983A

公開日:

2015.07.08

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A61B 5/22申請日:20140106|||公開
IPC分類號: A61B5/22; A61B5/11; A63B23/04; A63B71/06 主分類號: A61B5/22
申請人: 上海理工大學
發明人: 鄒任玲; 徐秀林; 胡秀枋; 張東衡; 趙展; 安美君
地址: 200093上海市楊浦區軍工路516號
優先權:
專利代理機構: 上海科盛知識產權代理有限公司31225 代理人: 楊元焱
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410005152.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.09.29|||2015.08.05|||2015.07.08

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,包括前半鞋、后半鞋、前鞋墊、后鞋墊、足底壓力傳感器、無線傳輸模塊,前半鞋和后半鞋滑套相連可相對滑動形成不同的鞋碼,前鞋墊設置在前半鞋內,后鞋墊設置在后半鞋內,足底壓力傳感器設置在后鞋墊內。本發明的測力鞋配合平衡功能訓練裝置使用,可實現個性化減重步態訓練。可以使患者在舒適的減重環境下進行下肢康復訓練,適用于腦卒中患者,肌肉萎縮、神經損傷、運動損傷等引起下肢運動障礙患者的康復訓練。

權利要求書

1.  一種用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,其特征在于:包括前半鞋、后半鞋、前鞋墊、后鞋墊和足底壓力傳感器,前半鞋和后半鞋滑套相連可相對滑動形成不同的鞋碼,前鞋墊設置在前半鞋內,后鞋墊設置在后半鞋內,足底壓力傳感器設置在后鞋墊內。

2.
  根據權利要求1所述的用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,其特征在于:所述足底壓力傳感器為兩個,一個設置在后鞋墊的前端,另一個設置在后鞋墊的后端。

3.
  根據權利要求2所述的用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,其特征在于:所述前鞋墊內還設有無線發送模塊,該無線發送模塊與足底壓力傳感器電信相連。

4.
  根據權利要求1所述的用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,其特征在于:所述前半鞋和后半鞋分別由硬質鞋底和軟質鞋面組合構成,在兩硬質鞋底上分別設有可相互滑套相連的滑槽和滑軌。

5.
  根據權利要求1所述的用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,其特征在于:所述前鞋墊為緩沖墊。

說明書

用于平衡功能訓練與評估的測力鞋
技術領域
本發明涉及一種醫療康復器械,特別涉及一種用于平衡功能訓練與評估的測力鞋。 
背景技術
據統計,我國腦血管病、帕金森病、顱腦外傷、脊髓損傷年發病率各為219/10萬、100/10萬、55.4/10萬和6/10萬。而且由于老齡化、自然災害頻發和意外事故增加的緣故,發病率在逐年增加。這些疾病和損傷會造成平衡功能障礙,乃至殘疾。以目前存活的320~400萬腦血管病重殘患者為例,平衡功能障礙是主要致殘因素之一。多個循證醫學證據表明,平衡功能練習是改善功能的重要方式,而對平衡功能進行功能評定則是訓練的前提和總結療效的必要措施。 
國外發展平衡評定/訓練系統多年,較先進的產品有ultracare和Biodex平衡測試訓練系統等,國內平衡評定和訓練的數字化設備發展則相對滯后,專利多局限為基礎評定/訓練設備。此類產品此都采用體積很大的測力平臺,占用體積,不方便運輸,而且以往的功能訓練產品往往缺乏和視覺反饋訓練,訓練激發不起訓練者的興趣,使被訓者對訓練顯得沒有信心。這種長期而乏味的訓練,影響康復進程,導致康復效果不理想。 
發明內容
本發明的目的,就在于解決上述問題,提供一種配合步行功能訓練裝置使用的用于平衡功能訓練與評估的測力鞋。 
本發明的目的是這樣實現的:一種用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,包括前半鞋、后半鞋、前鞋墊、后鞋墊和足底壓力傳感器,前半鞋和后半鞋滑套相連可相對滑動形成不同的鞋碼,前鞋墊設置在前半鞋內,后鞋墊設置在后半鞋內,足底壓力傳感器設置在后鞋墊內。 
所述足底壓力傳感器為兩個,一個設置在后鞋墊的前端,另一個設置在后鞋墊 的后端。 
所述前鞋墊內還設有無線發送模塊,該無線發送模塊與足底壓力傳感器電信相連。 
所述前半鞋和后半鞋分別由硬質鞋底和軟質鞋面組合構成,在兩硬質鞋底上分別設有可相互滑套相連的滑槽和滑軌。 
所述前鞋墊為緩沖墊。 
本發明的測力鞋配合平衡功能訓練裝置使用。可實現個性化減重步態訓練。可以使患者在舒適的減重環境下進行下肢康復訓練,適用于腦卒中患者,肌肉萎縮、神經損傷、運動損傷等引起下肢運動障礙患者的康復訓練。 
附圖說明
圖1為本發明用于平衡功能訓練與評估的測力鞋的結構示意圖。 
具體實施方式
參見圖1,本發明用于平衡功能訓練與評估的測力鞋,包括前半鞋1、后半鞋2、前鞋墊3、后鞋墊4、緩沖器5、前端足底壓力傳感器6、后端足底壓力傳感器7、無線發送模塊8、定位旋鈕9。前半鞋和后半鞋滑套相連可相對滑動形成不同的鞋碼,前鞋墊設置在前半鞋內,后鞋墊設置在后半鞋內,足底壓力傳感器設置在后鞋墊內。 
本發明中的前半鞋和后半鞋分別由硬質鞋底和軟質鞋面組合構成,在兩硬質鞋底上分別設有可相互滑套相連的滑槽和滑軌。 
本發明中的后鞋墊內還設有無線發送模塊8,該無線發送模塊與足底壓力傳感器電信相連,并與平衡功能訓練裝置的控制器無線通信相連,通過控制器將人體施加在腳上的壓力傳輸至平衡功能訓練裝置的操作顯示器顯示,圖中所示,9為定位旋鈕,用于前半鞋和后半鞋之間滑動后的定位固定。 
本發明中的前鞋墊為緩沖墊。 
本發明用于平衡功能訓練與評估的測力鞋分左右對稱設計制造,使用時讓人穿在腳上進行步行訓練。特別是用于偏癱患者、運動損傷患者等重癥肢體活動能力差的患者,在減重狀態下進行步行訓練,步行中產生的壓力由足底壓力傳感器捕捉并通過無線發送模塊發送到平衡功能訓練裝置的控制器,再通過控制器將人體施加在 腳上的壓力傳輸至平衡功能訓練裝置的主機進行評估,并送操作顯示器顯示,可以即時了解患者下肢的平衡能力和身體狀態,有利于進行康復訓練。 
該平衡訓練評估鞋可以對人在步行器上的位置進行監測,以便對人在減重步行訓練情況下的動態平衡狀況進行評估。被訓者雙腳穿上該鞋,當左腳的重量壓力傳感器之和大于右腳,說明人的站位靠左。當右腳的重量壓力傳感器之和大于左腳,說明人的站位靠左,采用此方法不僅可以監測人在減重步行訓練情況下的動態平衡狀況,還可以認為糾正人的站位以實現更合理的下肢步行減重訓練。為了能夠對患者進行動態評估,在步行范圍內,根據患者的步幅大小作出標記,使患者在步行器上訓練時腳的位置達到標記時再進行邁腳以建立患者重力平衡的中心作為平衡訓練參考點進行動態評估訓練。 
患者動態平衡測試過程中的重心變化是動態姿勢圖參數評估的基礎,在下面所述參數的計算中都要用到,一般人體重心(center of gratitude,COG)在第二骶骨前。該系統中的重心投影指的是人體重心在步幅標記中心的的投影,由于人體慢速步行平衡過程中的側向力很小,因此人體重心投影位置測試原理就可以簡化為: 
x=[(FA+FB)·Tl-(FC+FD)·Tr]·L/(G·(Tl+Tr)) 
y=[(FB·Tl+FD·Tr)-(FA·Tl+FC·Tr)]·M/(G·(Tl+Tr)) 
式中,L為O(0點為左右步行器檢測平臺中心)到傳感器的X軸的距離,M為O點到傳感器的Y軸的距離,G為減重后的患者人體的重量,F A,F B,F C,F D分別為四個傳感器的讀數的平均值,受力大小通過傳感器測得,式中Tl為左側步行器上有力作用的時間,Tr為右側步行器上有力作用的時間。 
額狀面擺動頻率變化算法為:由上述動態平衡測試過程中的重心變化,再根據病人重心投影從左側區域移動到右側區域以及從右側區域移動到左側區域的次數與時間之比,即: 
η=NTl+Tr]]>
式中,N為重心投影從左側區域到右側區域以及從右側區域到左側區域擺動的次數,Tl為有力作用在左側步行器上的時間,Tr為有力作用在右側步行器上的時間。 
評估氣囊減重動態步行訓練時平均重心,反映了靜止站立運動過程中,雙下肢 用力的平衡情況,絕對值越小,表示平衡程度越好,正值越大,表明右下肢較左下肢更有力;負值越大,則相反。臨床資料表明,平均重心投影值越大,身體對稱性越差,如卒中偏癱者。其定義為病人重心投影偏移距離之和與采集次數之比,計算方法為: 
G‾=Σi=1N|Gi|N]]>
式中,Gi為每次采集重心投影偏移的位置;i=1、2、3、4……N(i、N為整數),N為選擇的測試時間內采集的點數。 
評估氣囊支撐減重動態運動時額狀面最大擺幅,反映患者雙下肢在X方向上用力偏移程度的最大值。額狀面最大擺幅越大表明患者在減重狀態下,動態運動時左右兩下肢用力差值,該差值與身體對稱性有關,差值越大表明對稱性差,穩定性弱。相關疾病如截肢者,偏癱者。 
其定義為病人重心投影偏移正常重心投影零位的最大距離,其計算方法為: 
S max=Max|Si| 
式中,Si為每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的長度,i=1、2、3、4……N(i、N為整數)。 
評估氣囊支撐減重動態運動時額狀面平均擺幅,反映患者減重狀態下,動態運動過程中在X方向上抖動劇烈程度及快慢,其值越大表明患者平衡能力越差,相關疾病如錐體外系疾病。其計算方法為: 
S‾=Σi=1N|Si|N]]>
式中,Si為每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的長度,i=1、2、3、4……N(i、N為整數),N為選擇的測試時間內采集的點數。 
評估氣囊支撐減重靜止站立時重心投影移動軌跡總長度,反映了患者減重狀態下,動態運動時重心投影移動軌跡總長度,其值越大表明重心投影偏移距離總和越長,患者平衡能力越差。 
根據軌跡分類(中心型、前后型、左右型、多中心型、彌散型),來評估判斷患者狀態,正常為多中心型。多中心型重心投影移動軌跡總長度的計算方法為: 

式中,Xi,Y i為每次采集重心投影偏移位置的坐標。i=0、1、2、3、4……N(i、N為整數)。 
評估氣囊支撐減重動態運動時單位時間內重心投影移動軌跡總面積,反映了單位時間內身體控制重心的穩定性及平衡程度。在設定相同周期下,對不同康復訓練期進行前后對比,確定訓練效果,數值越大,反映穩定性及平衡越差,如帕金森病,小腦共濟失調等。單位時間內重心投影移動軌跡總面積算法為: 
A=Σi=1nπ(xi2+yi2)NTc]]>
式中,Xi,Yi為每次采集重心投影偏移的位置的坐標。i=0、1、2、3、4……N(i、N為整數);Tc為每次采集的時間。 
評估氣囊支撐減重動態運動時單位時間內額狀面側方擺速,反映在X軸方向上最大擺幅時重心投影的移動速度,其值越大,表示重心控制越差。相關疾病如扭轉痙攣、舞蹈病等。其計算方法為: 
V=Smax-SmaxT]]>
式中,S′max為額狀面最大擺幅的前一個采樣值,T為采樣時間。 
患者在氣囊支撐減重靜態平衡訓練中評估良好重心百分比的計算方法:在患者左右兩腳用力對稱均勻時,設其中心為正常重心零位,以偏離正常重心零位+50%代表重心全部落在右腳,以偏離正常重心零位-50%代表重心全部落在左腳,重心落在離正常重心零位各區域內(±5%、±5%至±10%、±10%至±20%、±20%至±30%)的時間比的計算公式如下: 
η3=n3N×100%]]>
式中,n3為重心在離正常重心零位上述各值(±5%、±5%至±10%、±10%至±20%、±20%至±30%)區域內范圍內擺動的次數,N為選擇的測試時間內采集的點數; 
重心落在離正常重心零位±5%的值越大,表明患者狀態越好,±10%次之,±20%更次之、±30%次次之。例如某甲病人兩次康復訓練后控制在±5%以內的時 間比都是20%,而重心控制在±10%以內的時間百分比卻有所提高,則同樣可以證明康復訓練的有效性。 

關 鍵 詞:
用于 平衡 功能 訓練 評估 測力
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