一种改进型人体平衡功能检测方法与训练系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种改进型人体平衡功能定量检测方法和人体平衡功能康复训练的 系统。
【背景技术】
[0002] 在人体众多的生理指标中，人体保持平衡的功能是人体一项重要生理指标和基本 运动技能，人在站、坐、行时都需要身体具有保持平衡的能力。在临床上，平衡是指人体处在 的一种姿势或稳定状态下W及不论处于何种位置时，当运动或受到外力作用时，能自动地 调整并维持姿势的能力。平衡能力障碍的患者生活无法自理，生活质量严重下降，不仅给患 者自身同时对其家庭乃至于社会均会造成巨大的负担。因此，精确评定人体平衡功能在医 疗领域具有重要价值。
[0003] 目前，人体平衡能力的检测方法主要包括观察法、量表评分法和平衡仪法。观察法 简单易于操作，但过于粗略主观和缺乏量化，因此主要应用于对具有平衡功能障碍的患者 进行简单的筛选；量表法可对平衡能力量化估计，但是操作相对繁琐，医生在操作过程中主 观性依旧很强。随着计算机技术的发展，人体平衡功能的评估和康复训练有了新的发展，基 于计算机技术的平衡测试方法不仅可W客观定量地反映人体的平衡功能，而且能够针对患 者的运动功能障碍进行训练治疗，但是国外测试仪由于价格昂贵，难W普及应用。
[0004] 专利CN101332091A公布了一种利用光电技术和序列图像分析技术，同步记录人 体多个重要部位在二维平面上的晃动轨迹，使该发明更能准确的评估人体平衡功能。专利 CN201248696Y发明一种基于姿势描记技术的，通过测量被测者施加在平台上的压力来评价 被测者的平衡及稳定性的人体平衡功能检测仪。该发明与简单的动作测试相比更准确、客 观。
[0005] 上述技术方法存在的问题是：一方面，仅仅只有被测者施加在平台的压力值，不能 全面综合的评估人体平衡功能。另一方面，人运动过程中有可能会出现跌倒的情况，上述发 明缺少对跌倒时候的检测。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述的问题，本发明提出了将对肌电的监测和基于加速度传感器的重屯、 巧慢及跌倒检测的方法应用于平衡功能检测和康复功能训练，弥补了现有平衡仪测试指标 单一的缺陷，从而实现了对人体平衡功能全面的的精确检测W及更科学的康复功能训练。
[0007] 技术方案包括：人体肌电和加速度检测装置、人体平衡压力信号检测装置、重屯、位 置的实时显示、平衡功能液晶显示屏、计算机。人体肌电和加速度检测装置块包括肌电放大 电路，=轴加速度传感器，信号处理电路，数据采集电路，和无线通信模块。首先通过电极采 集到肌电信号，传输给肌电放大电路，经过滤波、放大后传输给信号处理电路，同时加速度 检测
[0008] 模块的=轴加速度传感器也将采集到的人体=维加速度值信号传输给信号处理 电路，信号处理电路对肌电信号和加速度信号经过一系列的处理得到数字信号，然后传输 给由微处理器及连接的存储器作为数据处理和数据存储的数据采集电路，经过无线通信电 路模块进行无线传输，再通过接收端和计算机的串口通信将数字信号发送到上位机实时的 显示和处理。
[0009] 肌电检测的电极可W根据检测项目改变测量位置，比如直立检测时测量腿部肌 肉，坐姿检测时测量腰部肌肉，通过对各个部位的肌电信号的处理分析，可W很好的评定某 个动作的肌肉激活的先后顺序和肌肉的发力的顺序，W及它们之间的协调性关系和停机活 动的先后顺序，运是综合评估人体平衡功能的重要参数。
[0010] 加速度检测模块选用飞思卡尔MMA7260 =轴加速度忍片的传感器，并用弹性細带 系于人体腰后部，实现对人体座立、直立等活动运动加速度的测量。加速度传感器采集人体 的=维加速度值能直接测量到人体重屯、的位置，相对于传统的根据双脚重屯、间接测量的方 法更精确，通过平衡功能监测软件还能对跌倒进行实时检测与报警。
[0011] 人体平衡压力信号检测装置构成如下：包括座立、直立或指压的压力检测板，检测 板的下面有四个（或八个）压力传感器，对称分布于平板的四个角（或八个方位），当压力 作用于平板时，四个角（或八个方位）的传感器即给出与压力相关的一定大小的电信号。上 述受压、坐压、直立信号经过信号处理电路，并接微处理器的输入端口，由微处理器及连接 的存储器作为数据处理和数据存储的数据采集电路，微处理器的输出端口连接平衡功能液 晶显不屏，实时显不压力f目号。
[0012] 平衡功能液晶显示屏。一方面，显示屏能用来显示重屯、偏移情况，通过液晶屏的显 示变化来跟踪自身重屯、的改变。另一方面，显示实际压力的大小（直立检测时是体重）。患 者可W根据液晶屏的显示，来调整自身的重屯、位置，从而实现康复功能训练。
[0013] 本发明的创新点是：
[0014] 1)将肌电检测运用于平衡功能的评估。肌电信号是肌肉收缩过程中伴随发生的生 理电信号，运套装置的肌电检测模块的电极可W根据检测项目改变测量位置，比如直立检 测时测量腿部肌肉，坐姿检测时测量腰部肌肉等。通过改变电极位置我们可W得到腿部或 者腰部肌电信号，经过计算机实时的肌电信号处理分析，可W得到肌肉激活时序、时程、肌 肉疲劳程度W及人体腿部和腰部肌肉间的协调关系。综合实时的肌电分析和实时的人体重 屯、的分析，不仅能更准确全面的评估人体平衡功能，也能更好的指导康复功能训练。
[0015] 2)加速度检测模块应用于重屯、的测量和跌倒检测。腰后部的加速度检测模块可W 实时的得到人体躯干=维的加速度值，通过计算机处理显示可W得到人体重屯、的=维运动 图。相对于直接测量训练过程中躯干或身体重屯、的=维运动，通过加速度传感器采集人体 的=维加速度值比原来方法中根据双脚重屯、间接测量的方法更可靠准确。得到的重屯、的= 维运动既可W用于评估人体平衡功能、指导康复功能训练，也可W用来判断在检测或者是 康复功能训练过程中及是否会发生异常跌倒。
[0016] 图1本发明的结构框图
[0017] 图2本发明的功能框图
[0018] 图3本发明的分析软件流程功能图
【具体实施方式】
[0019] 改进型人体平衡功能检测方法与训练系统，相对于目前已有的技术，本发明所提 出方法可有效提高人体平衡功能检测方法的准确性，并能预防运动过程中的跌倒。
[0020] 为了使本发明的目的、技术优点和方案设计更加清晰明确，下面将结合附图对本 发明的【具体实施方式】作详细的说明。
[0021] 总体框架如图1所示。图2中检测系统电路结构主要由多路模拟开关、A/D转换电 路、数据处理电路和数据存储电路组成。肌电信号和加速度信号均通过无线通信模块传输， 肌电模块电极采用Ag/AgCl表面电极或针电极，将电极采集到肌电信号，传输给肌电放大 电路，经过信号处理电路，再经过无线通信电路模块进行无线传输，最后由单片机接收端和 计算机相连接。加速度检测模块可选用飞思卡尔MMA7260 =轴加速度忍片的传感器，无线 通信电路模块处理忍片可选用MSP430,通信技术可用应用最普遍的Zi浊ee技术。多路模拟 开关电路4051，A/D转换电路的型号典型是：处理器的信号可采用89巧1型。如图3所示， 计算机上的平衡功能分析软件可W通过功能选择进行实时的监测或者是回放，如果是实时 监测，可W选择肌电信号采集模式和压力数据采集模式。如果是回放模式，则软件读取已存 储的数据，进行平衡功能的分析，并显示分析结果。
[0022] 分析系统工作流程：