下肢痉挛的侦测方法与流程

本发明与下肢复健方法有关，特别涉及一种下肢痉挛的侦测方法。

背景技术：

对于脊髓损伤、中风、神经受损等原因造成下半身瘫痪的病患来说，除了日常生活需依赖医疗辅具移动及定位身躯以外，复健工作也必须借由相关辅助装置的协助才能进行，但是在进行复健工作的过程中，病患的下半身可能会因为肌肉疲劳或其他因素而发生痉挛现象，此时就必须立即停止复健工作，直到让病患休息足够之后才能再继续开始进行。

就相关的现有技术来说，如美国公开第2014/0343459号专利案是借由应变规及电位计来侦测当痉挛发生时所产生的瞬间信号，另外如美国公开第2008/0312549号专利案是先通过几次正常的运动取得角度、角速度与肌电信号，接着在复健过程中借由肌电信号加上固定阈值与事前所记录的角度及角速度之间的关系来侦测是否有痉挛现象。然而，前述两个专利案都需要使用额外的传感器才能够达到效果，因此会导致设备成本昂贵的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种下肢痉挛的侦测方法，其直接从马达撷取扭力信号进行判断，无需额外的传感器，因而可有效降低设备成本。

为了实现上述目的，本发明所提供的侦测方法包含有下列几个步骤。首先让一病患进入一步态复健机，并将该病患的下肢安置于该步态复健机的一下肢支撑架，接着启动该步态复健机的一马达，使该马达驱动该下肢支撑架对该病患的下肢进行复健，之后根据该马达在一预定时间内所输出的转矩变化取得一统计分布数据，并由该统计分布数据计算出一阈值，最后判断该马达在复健过程中所输出的转矩是否大于该阈值，若为是，表示 病患出现痉挛现象，此时需要立即控制该马达停止运转，若为否，表示病患尚未有异常状况，此时可以让该马达持续运转。

在本发明的实施例中，该统计分布数据区分为一正半周区间与一负半周区间，该正半周区间的阈值定义为th^up＝μ^up±3σ^up，该负半周区间的阈值定义为th^down＝μ^down±3σ^down，其中的th^up为该正半周区间的阈值，μ^up为该正半周区间的平均值，σ^up为该正半周区间的标准偏差，th^down为该负半周区间的阈值，μ^down为该负半周区间的平均值，σ^down为该负半周区间的标准偏差。此外，前述两个方程式均可再配合该马达的运转速度、该病患的步幅大小及该步态复健机的侦测敏感度进行调整，以符合不同病患的需求。

有关本发明所提供的侦测方法的详细步骤或特点，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明所使用的下肢训练机的结构示意图。

图3为马达的转矩与时间的坐标关系图。

图4类同于图3，主要显示病患发生痉孪的状态。

图5为本发明的坐标图，主要显示修正参数的校正曲面。

图6为马达的转矩与时间的坐标关系图，主要显示阈值在加入修正参数后的状态。

图7为马达的转矩与时间的坐标关系图，主要显示阈值在加入敏感度参数之后的状态。

【附图标记说明】

10步态复健机12下肢支撑架

14马达

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

请先参阅图1，本发明的侦测方法包含有下列步骤：

步骤a)：让一病患进入一步态复健机10，如图2所示，并将病患的下肢安置于步态复健机10的一下肢支撑架12。

步骤b)：启动步态复健机10的一马达14，使马达14驱动下肢支撑架12对病患的下肢进行复健。

步骤c)：根据马达14在一预定时间内所输出的转矩变化取得一统计分布数据，并由统计分布数据计算出一阈值。

如图3所示，统计分布数据区分为一正半周区间与一负半周区间，正、负半周区间在y轴的投影会分别形成一常态分布，若为正常信号会落入此一常态分布内，接着再用置信区间的概念来判断某一个量测点的数据是否为正常信号，假如该量测点的数据为正常信号，该量测点的数据会落在正、负半周区间的平均值加减3个标准偏差的范围内。因此，在步骤c)中是先计算正、负半周区间的平均值与标准偏差之后，再利用置信区间的概念定义出正、负半周区间的阈值，如此即可得到下列两个方程式：

th^up＝μ^up±3σ^up

th^down＝μ^down±3σ^down

其中的th^up为正半周区间的阈值，μ^up为正半周区间的平均值，σ^up为正半周区间的标准偏差，th^down为负半周区间的阈值，μ^down为负半周区间的平均值，σ^down为负半周区间的标准偏差。

步骤d)：判断马达14在复健过程中所输出的转矩是否大于阈值，若为是，如图4所示的p1，代表病患出现痉挛现象，此时就需要立即控制马达14停止运转，若为否，代表病患尚未有异常状况，此时可以让马达14持续运转。

另一方面，由于每个病患的步幅大小都不一样，再加上马达14所设定的运转速度也可能也会针对病患的需求而有所不同，所以本发明利用曲面拟合的方式针对马达14的运转速度及病患的步幅大小计算出一修正参数(如图5所示)，使得正半周区间的阈值会修正为th^up＝μ^up±3σ^up+sv，负半周区间的阈值会修正为th^down＝μ^down±3σ^down-sv，其中的sv为修 正参数。因此，从图6的p2可以看出，假设在第300秒时改变马达14的运转速度，阈值便会跟着自动修正，并不需要重新校正。

此外，本发明可以再加入一敏感度参数，使得正半周区间的阈值再进一步修正为th^up＝μ^up±3σ^up+sv+sω^up，负半周区间的阈值则是修正为th^down＝μ^down±3σ^down-sv+sω^down，其中的sω^up与sω^down均为步态复健机的痉挛侦测敏感度参数，敏感度参数满足以下方程式：

sω^up＝(μ^up-μ^data)*ω

sω^down＝(μ^data-μ^down)*ω

其中的μ^data为统计分布数据的总平均值，ω为权重且介于0～1之间，0代表最敏感，1代表最不敏感，借由此一敏感度参数，可以让病患根据本身的状况自行调整阈值的范围，如图7所示，进而达到改变侦测敏感度的效果。

综上所述，本发明的侦测方法是利用马达14所输出的转矩作为信号来源，无需使用额外的传感器就能够侦测出病患在复健过程中是否发生痉挛现象，因此可以有效节省设备成本。另外在复健过程中，病患可以随时调整速度而不用重新校正，而且也可以根据本身需求调整侦测敏感度，如此即能达到增加使用便利性的目的。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。