一种康复数据处理系统的制作方法_3

文档序号:9605080阅读:来源:国知局
主要方法是计算肌电信号在活动段和非活动段的信号功率 比以及在非活动段期间的基线噪声。本实施例中采用信噪比(SNR)和非活动段肌电信号噪 声均方根(RMS)来分析表面肌电信号功率谱分布。
[0064] 信噪比指标(SNR)指标如下:将肌肉收缩过程中记录到的表面肌电信号分为活动 段和非活动段,选取相同长度的活动段和非活动段数据,并按下式计算得到信噪比指标,
[0066] 式中,SNR为表面肌电信号噪声比,单位为dB,Sl、S2、……、Sm表示肌肉收缩期间 获得的表面肌电信号的幅值,N1、N2、……、Nm表示在非活动段期间截取的信号幅值。
[0067] 噪声均方根指标如下式,
[0068] 式中,RMS是噪声均方根,N为非活动段街区段段长。
[0069] 优选的,对表面肌电信号做功率谱分析(PSD),来比较所采集的表面肌电信号频域 参数性能。对表面肌电信号活动段期间和基线段的信号功率谱密度分布曲线分别进行描 绘。通过活动段功率谱密度可以看到主要噪声的频域分布,例如50Hz工频干扰对信号质量 的影响。
[0070] 在本实施例中,研究人员根据第一信号质量指标计算单元33计算得到的信噪比 指标、噪声均方根指标等信号质量时域指标进行决策判断,并向医生提供指导,通过改变电 极安放位置,对被测肌肉部位用医用酒精或导电膏涂抹以改善信号质量。根据功率普密度 分布图等信号质量频域图表进行决策判断,例如如果50Hz和其谐波频率处噪声功率较大, 很可能是周围环境或医疗仪器电磁干扰引起的工频干扰,那么可能需要指示医生更换实验 场所和其他相应的应对措施。
[0071] 作为一种优选实施方式,本发明所提供的康复数据处理系统还可以进一步包括: 数据预处理模块5,与数据采集模块1相连,用于对接收到的所述数据采集模块1采集的生 理和运动数据进行预处理。
[0072] 数据采集模块采集患者的一系列生理信号和运动信号转换为相应的生理和运动 数据流传递到数据预处理模块。数据采集模块与数据预处理模块传输数据可以采用有线数 据传输方式,也可以通过蓝牙或无线网络实现无线传输数据。
[0073] 数据预处理模块5接收来自数据采集模块1的生理和运动数据流,实现数据流的 存储,实时显示信号波形和计算信号质量指标。如图3本发明所提供的康复数据处理系统 的又一种【具体实施方式】中数据预处理模块的结构框图所示,数据预处理模块5可以具体包 括:
[0074] 缓存单元51,用于对采集到的所述生理和运动数据进行缓存;
[0075] 具体地,缓存单元51将一次采集的数据流存储为数据文件,并在一次数据采集结 束时将数据文件上传到服务器模块2。缓存单元51还将刚刚采集的数据文件送入第二信号 质量指标计算单元,以计算反映信号质量的定量指标。
[0076] 实时显示单元52,用于实时显示采集到的信号的波形;
[0077] 具体地,实时显示单元52负责实现所采集生理运动数据流的实时波形显示。具体 地,实时显示单元52又可以进一步包括:第二运动信号显示子单元521、第二表面肌电信号 显示子单元522以及第二分布式足底压力信号显示子单元523。
[0078] 第二信号质量指标计算单元53,用于根据采集到的所述生理和运动数据计算反映 信号质量的定量指标。
[0079] 在本实施例中,数据预处理模块中的第二信号质量指标计算单元和数据分析模块 3中的第一信号质量指标计算单元33的功能一致。
[0080] 在本实施例所提供的系统,在上一实施例的基础上,增加了数据预处理模块5,用 于实现实时显示信号波形和计算信号质量指标。这样,通过信号实时波形和所得信号质量 指标,结合研究人员的远程反馈、指导,医生可以进行电极贴放,传感器安置等操作的调整。 在不断获得反馈并调整的过程中,医生学习在已有实验方案下高质量数据的采集方法,可 以提高采集目标数据的操作水平。远程学习的目标,是医生经过一段时间的采集操作、获得 反馈和学习,可以独立根据实时信号波形和信号质量定量指标等本地信息独立采集高质量 生理和运动数据。这时医生可以脱离研究人员的远程指导,独立采集患者数据,直到获取足 够的目标数据或者直到研究人员更改实验方案并进行新一轮远程学习下的目标数据采集。 通过本实施例所提供的系统,可以进一步有效减少神经系统疾病康复研究在实验数据采集 上投入的时间成本,提高神经康复科研成果的产出效率。
[0081] 作为一种优选实施方式,本发明所提供的康复数据处理系统中反馈模块可以具体 包括:
[0082] 视频交互模块41,用于录入互动者的视频信号,将所述视频信号输出至所述服务 器模块,并接收互动双方的视频信号输出至显示界面;
[0083] 语音交互模块42,用于录入互动者的音频信号,将所述音频信号输出至所述服务 器模块,并接收互动双方的音频信号输出至扬声器。
[0084] 其中,面向医生的数据采集终端包括数据采集模块、数据预处理模块、视频交互模 块、语音交互模块。面向研究人员的数据分析终端包括数据分析模块、视频交互模块、语音 交互模块。
[0085] 优选地,在远程交流系统中,数据采集模块的终端可以从一个扩展到多个。多个数 据采集模块的科研数据采集可以突破地域限制,研究人员可以分时远程指导多家医院中的 多个医生采集同类患者的可用生理数据,从而提高研究所需数据获取的效率。
[0086] 同样,数据分析模块的终端也可以从一个扩展到多个。多个数据分析终端使一所 医院或一名医生可以分时按多名研究人员、多个课题需要进行对应实验方案下的生理数据 采集,实现医院里高流动性患者生理数据的高度利用。
[0087] 下面对基于本发明所提出的康复数据处理系统的使用方法进行详细描述,如图4 所示,该方法包括:
[0088] 步骤S101 :根据目前实验方案和采集策略,医生通过研究人员的远程指导学习现 行实验方案下具体实验步骤和采集设备操作方法;
[0089] 步骤S102 :在研究人员远程指导下,结合数据预处理结果,医生进行数据预采集 准备。数据预采集准备包括电极贴放,传感器安置,并启动采集设备,并根据实验方案需求 和远程指导采集测试信号,并上传到服务器模块;
[0090] 步骤S103 :研究人员下载医生上传的测试采集数据,结合回放视频分析预采集信 号的质量,并根据计算信号质量指标定量评估信号质量;
[0091] 研究人员分析并得到预采集信号的质量结果。如果信号质量符合可用要求,转到 步骤S104;如果信号质量不符合可用要求,那么研究人员远程指导医生调整电极贴放,传 感器安置等操作细节,或远程指导患者调整运动姿态等,然后跳转至步骤S102。
[0092] 步骤S104 :医生在研究人员远程指导下按实验方案进行数据采集,完成一次
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