足下垂患者康復保健關鍵技術研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著經濟的高速發(fā)展和老齡化社會的到來，人們越來越關注自身和家人的保健與康復，對保健康復類服務和技術的需求日益增長。由于腦卒中（腦中風）引起足下垂患者的數(shù)量十分龐大，這些患者的生活質量因足下垂病癥而受到較大的影響。如何使足下垂患者通過使用輔具適應日常生活并得到康復是目前研究的焦點之一;由于足下垂患者在日常生活中極容易發(fā)生跌倒，如何及時準確檢測患者的跌倒和對跌倒進行有效預警是非常重要的保健措施，也是研究的重點之一;足下垂患者需要通過一定的運

2、動鍛煉進行康復，伴隨家庭運動健身器材的增多，居家無氧運動健身已成為一種時尚，如何評估無氧運動對心血管系統(tǒng)的影響也是研究的熱點之一。
　　本文針對腦中風引起的足下垂患者康復和保健中的足下垂自適應刺激康復、跌倒檢測和預警以及運動康復三方面的科學和技術問題進行研究與相應的技術設備實現(xiàn)，主要結果和結論如下:
　　(1)針對目前由腦中風引起的足下垂刺激康復技術存在的刺激周期不易與患者行走節(jié)奏同步、不能區(qū)分患者的日常生活狀態(tài)、且需要手動

3、開啟和關閉刺激信號的發(fā)放等問題，本文依據現(xiàn)代信號檢測、識別與處理技術，提出了一種足下垂自適應刺激輔助行走與康復技術，并采用雙軸傾角傳感器和單片機技術進行了完整的系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。該技術與系統(tǒng)采用雙軸傾角傳感器獲取人體的姿態(tài)信息，采用平滑濾波技術對獲取的原始數(shù)據進行噪聲抑制，引入短時傅里葉變換和小波變換尋找刺激的最佳時刻，達到與患者行走姿態(tài)自適應匹配的目的。該技術與系統(tǒng)通過BP神經網對脛骨傾角分類的方法識別患者的行走狀態(tài)與非行走狀態(tài)，從而對

4、系統(tǒng)發(fā)放的刺激信號脈沖進行自適應開啟與關閉的控制。另一方面，該技術與系統(tǒng)能夠通過對足下垂患者的自適應刺激，在輔助行走的同時起到一定的康復作用。實驗表明，本文提出的足下垂自適應刺激康復系統(tǒng)的刺激時刻正確率在正常行走時超過97.5％，在上樓梯時超過95.8％，在下樓梯時接近99％，具有很好的患者狀態(tài)自適應功能。
　　(2)針對足下垂患者易于發(fā)生跌倒，而目前對人體跌倒的檢測方法不能實現(xiàn)跌倒預警的現(xiàn)狀，本文在研究人體解剖結構的基礎上，提出

5、了一種基于人體狀態(tài)檢測識別的跌倒檢測與預警新方法，并采用雙軸傾角傳感器和單片機技術進行了系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。該方法采用雙軸傾角傳感器監(jiān)測人體的姿態(tài)（狀態(tài)）信息，利用BP神經網絡對人體多種日常與跌倒狀態(tài)進行粗分類，初步區(qū)分跌倒與非跌倒，對于易于與跌倒混淆的彎腰等動作，采用三段數(shù)據分析法進行進一步的分析確認，依據數(shù)學形態(tài)學、傾角變化率和跌倒與傾角關系函數(shù)等信號處理手段尋找確認監(jiān)測信號中傾向于跌倒的特征和可能的跌倒方向，在跌倒發(fā)生前及時報警或采

6、取保護措施。實驗表明，上述跌倒監(jiān)測與預警方法可以使96.21％的跌倒在即將發(fā)生時得到正確檢測，為減小跌倒造成的傷害提供了有效的預警時間，對于足下垂患者和其他老年人的保護具有重要的意義。
　　(3)針對足下垂患者運動康復與保健問題中存在的疑問和誤區(qū)，本文以功率自行車運動為例系統(tǒng)研究了無氧下肢運動對頸總動脈血液動力學特性所產生的影響，試圖對足下垂患者及其他人群的運動康復與保健提供有益的指導與參考。本文以不同性別的年輕健康被試作為研究對

7、象，使用功率自行車持續(xù)進行四組強度相同的無氧下肢運動訓練。用彩色超聲多普勒檢測系統(tǒng)分別檢測被試在靜息狀態(tài)和每組運動訓練后的頸總動脈管徑與軸心流速波形，同時記錄血壓和心率。依據經典血液動力學理論對檢測數(shù)據進行分析，計算頸總動脈的彈性模量和局部血液動力學參數(shù)。實驗與分析結果表明，上述無氧下肢運動后，被試心率增加，且隨著運動的累積，頸總動脈彈性模量呈增加趨勢;一個心動周期內軸心血流速度和流量率最大值與平均值上升，流速和流量率最小值下降;收縮壓

8、和平均壓增高，舒張壓無明顯改變;周向應變無明顯改變;切應力最大值有明顯增加趨勢，切應力最小值下降趨勢明顯;振蕩剪切指數(shù)也有增大趨勢。上述血液動力學特性變化表明:無氧下肢運動訓練可能降低頸總動脈的彈性功能，并對頸總動脈血液動力學產生負面影響。本文研究不僅為足下垂患者的康復運動選擇提供指導，對其他人群的運動鍛煉也提供了有益的參考。
　　本文的研究結果和結論，不僅有助于進一步開發(fā)足下垂自適應刺激康復系統(tǒng)和跌倒檢測與預警系統(tǒng)，同時也為正確