面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练控制方法与流程

本发明涉及一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置，尤其是一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置的使用控制方法。

背景技术：

据统计，中国每年新增的脑卒中患者高达150万人，全国脑卒中患者约为800万人，致残率高达75％，中国的脑卒中发病率高于全球平均水平。根据脑卒中死亡率的全球分布，中国脑卒中死亡率约151-251人/10万人，在幸存者中约70％～80％的病人留有不同程度的残疾，这种疾病引发了患者肢体运动功能的丧失及相关并发症，尤其是上肢运动功能的丧失极大影响了患者日常生活的能力。

按摩是我国独特康复疗法的一个组成部分，对于脑卒中患者，对偏瘫侧肢体进行按摩是十分重要和关键的医疗手段，可以使瘫痪肢体血液循环和淋巴循环得到改善，保证局部皮肤和肌肉的供血供氧，维持肌肉和韧带的伸缩性，解除肢体的挛缩、畸形及肌肉的痉挛；使局部的毛细血管扩张，血流丰富，皮肤温度升高，血液循环加快；促进汗腺的分泌，增加牢肤的弹性；提高人体的免疫功能；可松解粘连的关节，改善关节部的营养，增加关节的活动度，使关节功能逐步得到恢复，尽早进行按摩康复训练可以大大减小残疾的可能性。传统的康复治疗中，治疗师手把手地对患者进行一对一的康复训练，这种方式的训练效率和训练强度难以保证，训练效果受到治疗师水平的影响，所以需要使用康复训练器械介入脑卒中患者的早期治疗，尽早恢复他们的上肢功能，减小残疾的可能性。早期脑卒中患者的偏瘫侧处于软瘫期，即偏瘫侧没有肌力，而且在没有有效的保护的情况下，进行康复训练很有可能造成患者肩部脱臼。

采用气囊式上肢康复训练装置，不仅可将治疗人员从医患一对一繁重的治疗过程中解放出来，而且通过输入定量运动刺激，定量检测和评价手段的实现，既保证了训练安全性，也提高了训练效率。但这种传统的康复训练系统工作模式简单，因为不同患者体形的不同，固定的气囊气压会导致康复按摩训练达到的效果差强人意；患者的偏瘫侧没有知觉，普通的充气式气囊很可能造成气囊充气过足或不足，而且康复功能单一，没有实时反馈，患者在自主训练的过程中便会受到保护气囊阻碍，加大训练难度，丧失康复信心。因此为了解决上述问题，迫切的需要设计一种安全性高，功能全面，康复效果显著，智能化较好的用以匹配面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置的控制策略以满足实际需要。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置的控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练控制方法，采用面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置，该康复训练装置包括人机交互模块、主控制器、气泵、气阀以及从人体手腕到肩部依次排布的四个气囊气腔，四个气囊气腔内分别设有压力传感器，压力传感器将采集到的数据通过体表压力采集电路发送给主控制器进行处理；主控制器将执行信号发送给气阀以及电机驱动电路驱动气泵实现对每个气囊进行充气，其特征在于：所述肩肘软外骨骼康复训练控制方法，包括如下步骤：

1)对面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置进行初始化；

2)采用人机交互模块设定主控制器中体表压力值舒适区间；

3)采用人机交互模块设定主控制器中腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式、被动按摩模式中的一种；

4)主控制器根据设定模式和状态控制面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置开始运行。

进一步，所述腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式的具体控制步骤如下：

1)气泵同时对四个气囊气腔开始充气，当压力传感器所测得的体表压力值达到设定的舒适区间时，停止充气，使气囊气压保持患者舒适状态，限制患者运动体位，预防其在康复训练过程中肩部脱臼；

2)当患者用健侧带动患侧进行翻腕、屈肘运动时，阻碍患者活动的气囊自动放气；当患者用健侧带动患侧进行伸肘运动时，放气收缩的气囊自动充气至设定的舒适状态，配合患者，使患者训练动作顺畅进行；

3)当腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式结束，所有气囊气腔放气，气囊恢复初始状态。

进一步，所述被动按摩模式的具体控制步骤如下：

1)设定被动康复训练模式时间tm，模式开始运行后计数；

2)气泵配合气阀依次对气囊位于前臂近腕部的气囊气腔、前臂近肘部的气囊气腔、上臂近肘部的气囊气腔、上臂近肩部的气囊气腔进行充放气，形成从远端到近端的循环波浪式按摩训练，有助于预防患者肌肉萎缩，促进血液循环；

3)若计数时间到达tm，则气泵停止充气，气阀打开，所有气囊气腔放气，气囊恢复到初始状态。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练控制方法，采用的整个控制系统操作简单，两种训练模式为患者提供多样的康复选择；

2)被动按摩模式下，从远端到近端的波浪式按摩有助于促进血液循环，患侧上肢局部皮肤和肌肉的供血供氧，维持肌肉和韧带的弹性，接触肢体的挛缩、畸形及肌肉的痉挛；

3)腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式下，通过控制气泵及阀门对气囊气腔科学的充放气操作，辅助患者完成腕、肘关节活动度训练及姿态保持训练，预防肩部脱臼二次损伤，安全的进行康复训练运动；

4)压力传感器实时检测体表压力信号，系统对每个气腔的控制准确安全；

附图说明

图1是面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置的结构示意图；

图2是面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练控制方法的流程图；

图3是图2中腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式流程图；

图4是图2中被动按摩模式流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合实例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置，包括：人机交互模块、主控制器、气泵、气阀一1、气阀二2、气阀三3、气阀四4、气囊气腔一5、气囊气腔二6、气囊气腔三7、气囊气腔四8，以及分别与气腔相互接触的压力传感器。压力传感器分布于每个气囊气腔中并实时的将采集到的数据通过体表压力采集电路发送给主控制器进行处理；主控制器将执行信号发送给气阀以及电机驱动电路驱动气泵实现对每个气囊进行充气。其中电机驱动电路与气泵相连。

如图2所示，一种面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练控制方法，采用面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置，其肩肘软外骨骼康复训练控制方法，包括如下步骤：首先，对面向急性脑卒中患者的肩肘软外骨骼康复训练装置进行初始化；在穿戴好气囊保护装置后，患者通过人机交互模块进行舒适区体表压力值下限值f1、舒适区体表压力值上限值f2设置及训练模式选择。训练模式包括腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式、被动按摩模式。

如图3所示，腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式的具体控制步骤如下：

1)气泵同时对四个气囊气腔开始充气，当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1停止充气；

2)当压力传感器所测得的体表压力值高于舒适区体表压力值上限值f2，气阀打开，开始放气；

3)当压力传感器所测得的体表压力值等于舒适区体表压力值上限值f2，气阀关闭，停止放气；

4)当压力传感器所测得的体表压力值低于舒适区体表压力值下限值f1，气泵对气囊充气；

5)当腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式结束，气阀打开，放气。

腕、肘关节活动度训练主动康复训练模式下，一键启动后，气泵自动对气囊充气至用户所设定的舒适状态，通过显示屏提示患者充气完成，患者即可通过健侧带动患侧运动或配合外部器械进行所需要的康复训练，此过程中，系统根据体表压力采集模块所采集的压力，对患者运动时由于姿势的改变而造成的压力过大阻碍患者运动的气腔进行放气；当放气后的气囊由于姿势的改变而压力变小时，自动恢复到舒适状态，保证患者训练动作的顺畅进行。

如图4所示，被动按摩模式的具体控制步骤如下：

1)设定被动按摩模式时间tm，模式开始运行后计数；

2)气泵对位于前臂近腕部的气囊气腔一5充气，当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1，停止充气，该气腔气阀打开，开始放气；

3)当气囊气腔一5开始放气时，气泵对位于前臂近肘部的气囊气腔二6充气；当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1，停止充气，该气腔气阀打开，开始放气；

4)当气囊气腔二6开始放气时，气泵对位于上臂近肘部的气腔三7充气；当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1，停止充气，该气腔气阀打开，开始放气；

5)当气囊气腔三7开始放气时，气泵对位于上臂近肩部的气囊气腔四8充气；当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1，停止充气，该气腔气阀打开，开始放气；

6)当气囊气腔四8开始放气时，气泵对位于前臂近腕部的气囊气腔一5充气；当压力传感器所测得的体表压力值达到舒适区体表压力值下限值f1，停止充气，该气腔气阀打开，开始放气；当计数时间未到达tm，执行所述被动康复训练模式的操作，形成从远端到近端的循环波浪式按摩训练，有助于促进血液循环、患侧上肢局部皮肤和肌肉的供血供氧，维持肌肉和韧带的弹性。

7)若计数时间到达tm，则气泵停止充气，气阀打开，所有气腔放气。

被动按摩模式下，患者可以直接在默认参数状态下进行对肌肉的按摩训练，也可以自己进行对训练时间，训练强度的设置，之后系统根据系统设定的固定训练模式发出控制指令，驱动气泵对气囊从远端到近端依次充放气，实现对患者患侧进行波浪式按摩，利用间歇性自动充放气起到肌肉的按摩与肌肉收缩训练的作用，有助于促进血液循环、患侧上肢局部皮肤和肌肉的供血供氧，维持肌肉和韧带的弹性。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和交换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、手段、设备、方法和步骤的具体实施例。本领域技术人员从本发明的公开内容应当理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。