一种多维度共济失调评估系统

摘要

本发明公开了共济失调评估技术领域的一种多维度共济失调评估系统，包括步态分析绑带、足底压力采集鞋垫、表面肌电贴片、红外测距仪、指尖传感器、鼻尖传感器、脑电帽和处理器，所述指尖传感器和鼻尖传感器都是超小型空间定位传感器；所述脑电帽、足底压力采集鞋垫、所述指尖传感器和鼻尖传感器都与处理器数据连接，所述表面肌电测试仪与处理器数据连接，能够将患者在各种运动状态下的多种生理参数进行检测，并将这些生理参数整合在一起，可更好的全面分析共济失调患者的严重程度，并对共济失调的程度和情况提供数据化的指导辅助，还能对治疗后的前后数据进对比式的评估观察，使该整合数据具有高价值。

说明书

技术领域

本发明涉及共济失调评估技术领域，特别是涉及一种多维度共济失调评估系统。

背景技术

人体姿势的保持和随意运动的完成，与大脑、基节、小脑、前庭系统、深感觉等有密切的关系。这些系统的损害将导致运动的协调不良、平衡障碍等，这些症状体征称为共济失调。据症状可分为感觉性共济失调、前庭性共济失调、小脑性共济失调和遗传性共济失调四种类型，因为其病因繁多，同一种药物治疗不同原因的共济失调疗效差异很大，故现如今临床对本病的治疗缺乏有效的药物或方法。

共济失调的病因有小脑性共济失调、深感觉障碍性共济失调、大脑性共济失调、前庭性共济失调。

1.小脑性共济失调包括、小脑蚓部损害、小脑半球损害和全小脑共济失调。

2.深感觉障碍性共济失调包括：周围神经病变、后根病变、后索病变、丘脑病变和顶叶病变。

3.大脑性共济失调，常见于大脑额叶、顶叶、颞叶、枕叶、胼胝体部等部位的脑血管病，肿瘤，炎症，外伤，变性性疾病等。

4.前庭性共济失调，常见于急性迷路炎、内耳出血、前庭神经或前庭神经核的急性病变等。

引起共济失调常见的疾病有颞叶肿瘤、血管网织细胞瘤、溶血尿毒综合征、遗传性共济失调、小舞蹈病、慢性进行性舞蹈病、镇静安定类催眠药中毒、铅中毒、肉毒中毒等。

而因为病因种类繁多，病症程度也各有不同，难以辨识，目前共济失调的检查基本靠医生经验，难以对共济失调的程度和情况做出精准评估。

基于此，本发明设计了一种多维度共济失调评估系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多维度共济失调评估系统，能够将患者在各种运动状态下的多种生理参数进行检测，并将这些生理参数整合在一起，可更好的全面分析共济失调患者的严重程度，并对共济失调的程度和情况提供数据化的指导辅助，还能对治疗后的前后数据进对比式的评估观察，使该整合数据具有高价值。

本发明是这样实现的：一种多维度共济失调评估系统，包括：

步态分析绑带、足底压力采集鞋垫、表面肌电贴片、红外测距仪、指尖传感器、鼻尖传感器、脑电帽和处理器；

所述步态分析绑带上设置了步态传感器，所述步态分析绑带的两端设置了魔术贴，所述步态传感器上还设置了蓝牙天线，所述步态传感器通过蓝牙天线与处理器数据连接；

所述足底压力采集鞋垫上设置了多个压力传感器，多个所述压力传感器朝向脚掌面；

所述表面肌电贴片为表面肌电测试仪的检测贴片，所述表面肌电贴片能分离的贴附于踝关节和膝关节肌肉群；

所述红外测距仪还包括一个距离反射片，所述红外测距仪和距离反射片分别稳定安置在人体和墙壁上，且所述红外测距仪正对距离反射片设置；

所述指尖传感器和鼻尖传感器都是位移传感器；

且所述指尖传感器上还设置了动作轨迹记录装置；

所述脑电帽、足底压力采集鞋垫、所述指尖传感器和鼻尖传感器都与处理器数据连接，所述表面肌电测试仪与处理器数据连接。

进一步地，所述步态分析绑带有多个，多个所述步态分析绑带能拆除的分别捆绑在下肢各个活动关节部位，且每个所述步态分析绑带都通过各自的蓝牙天线与处理器数据连接；

所述步态传感器包括加速度传感器、陀螺仪和磁力计。

进一步地，所述脑电帽为32导联的脑电帽，所述脑电帽与处理器通过数据线或蓝牙天线数据连接。

进一步地，所述足底压力采集鞋垫包括左右脚一对，每个所述足底压力采集鞋垫内都设置了蓝牙天线，多个所述压力传感器通过蓝牙天线与处理器数据连接。

进一步地，所述处理器为计算机，所述表面肌电贴片、指尖传感器和鼻尖传感器与处理器通过数据线连接，所述红外测距仪通过蓝牙天线与处理器数据连接。

一种多维度共济失调评估方法，这种方法需要提供一种多维度共济失调评估系统，评估方法包括以下步骤：

步骤1，先将在指尖安置指尖传感器，也在鼻尖固定粘附鼻尖传感器，然后患者开始指鼻测试，所述鼻尖传感器保持静止，指尖传感器由手臂水平姿态到与鼻尖传感器接近，并通过处理器记录指尖传感器上动作轨迹记录装置的移动轨迹、速度、角速度信息，并核对指尖传感器与鼻尖传感器最终是否位置重合，如果重合，并将通过处理器将结果记录；

步骤2，在患者下肢捆绑多个步态分析绑带；

同时在双足鞋内铺垫足底压力采集鞋垫，在患者的踝关节、膝关节周围肌群表面肌电贴片，并在患者后背腰部稳定安置一个红外测距仪，头上佩戴脑电帽；

步骤3，引导患者站立至靠近安装距离反射片的墙壁，使距离反射片与红外测距仪位置高度相互正对，然后引导患者以正常步态行走，所述红外测距仪记录患者步行过程中身体重心的上下、左右位移数据；

所述步态传感器记录下肢步态周期以及下肢关节活动度；

所述脑电帽在患者进行规定路线的步行过程中采集实时脑电图数据；

压力传感器收集来自足趾、足前掌、足跟、足弓、足底外侧缘的压力，以及压强、冲量、负荷率的数据；

以上数据均传输给处理器记录分析；

步骤4，所述处理器将全部数据记录分析，并以时间为标准将所有的数据进行列比，比对相同时刻所有数据发生的即时变化。

其中，所述表面肌电贴片贴附于双侧下肢股外侧肌、股二头肌、胫前肌和腓肠肌内侧肌的肌腹；

多个所述步态分析绑带分别捆绑在双腿正面的髂后上棘连线的中点、股骨头与膝关节的中点、膝关节与踝关节的中点、足背侧中点处。

本发明的有益效果是：1、本发明通过步态分析绑带、足底压力采集鞋垫、表面肌电贴片、红外测距仪、指尖传感器、鼻尖传感器、脑电帽和处理器进行数据化的参数检测，使得患者的各项生理参数得到精准的测量，从而使得共济失调评估数据化，也更加精准，不再是靠经验观察进行评估；

2、本装置的数据是实时与处理器进行传输的，并且能够检测人体在运动状态下的数据，无论患者是受阻动作或者完成动作，都能进行实时评估，从而得到患者在实际操作的实时生理数据，使得数据变化与动作步骤进行实时关联，从而得到与动作本身有本质联系的数据，而不是单纯的某一项数值，达到与动作关联性检测的目的。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明步态分析绑带、足底压力采集鞋垫和表面肌电贴片的部分结构展示图；

图2为本发明红外测距仪结构示意图；

图3为本发明在人体佩戴状态示意图；

图4为本发明的表面肌电贴片在脚踝贴合示意图；

图5为本发明单个步态分析绑带结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-步态分析绑带，11-步态传感器，12-魔术贴，2-足底压力采集鞋垫，21-压力传感器，3-表面肌电贴片，4-红外测距仪，41-距离反射片，5-指尖传感器，51-鼻尖传感器，6-脑电帽，61-处理器。

具体实施方式

请参阅图1至5所示，本发明提供一种技术方案：一种多维度共济失调评估系统，包括：

步态分析绑带1、足底压力采集鞋垫2、表面肌电贴片3、红外测距仪4、指尖传感器5、鼻尖传感器51、脑电帽6和处理器61；

所述步态分析绑带1上设置了步态传感器11，所述步态分析绑带1的两端设置了魔术贴12，所述步态传感器11上还设置了蓝牙天线，所述步态传感器11通过蓝牙天线与处理器61数据连接；

所述足底压力采集鞋垫2上设置了多个压力传感器21，多个所述压力传感器21朝向脚掌面；

所述表面肌电贴片3为表面肌电测试仪的检测贴片，所述表面肌电贴片3能分离的贴附于踝关节和膝关节肌肉群；

所述红外测距仪4还包括一个距离反射片41，所述红外测距仪4和距离反射片41分别稳定安置在人体和墙壁上，且所述红外测距仪4正对距离反射片41设置；

所述指尖传感器5和鼻尖传感器51都是位移传感器；

且所述指尖传感器5上还设置了动作轨迹记录装置；

所述脑电帽6、足底压力采集鞋垫2、所述指尖传感器5和鼻尖传感器51都与处理器61数据连接，所述表面肌电测试仪与处理器61数据连接，能够将患者在各种运动状态下的多种生理参数进行检测，并将这些生理参数整合在一起，可更好的全面分析共济失调患者的严重程度，并对共济失调的程度和情况提供数据化的指导辅助，还能对治疗后的前后数据进对比式的评估观察，使该整合数据具有高价值。

其中，步态分析绑带1有多个，多个所述步态分析绑带1能拆除的分别捆绑在下肢各个活动关节部位，且每个所述步态分析绑带1都通过各自的蓝牙天线与处理器61数据连接；

所述步态传感器11包括加速度传感器、陀螺仪和磁力计，对患者的步态各种数据进行检测，形成动作关联；

脑电帽6为32导联的脑电帽6，所述脑电帽6与处理器61通过数据线或蓝牙天线数据连接，根据实际情况方便数据连接，并且对脑电实时数据传输；

足底压力采集鞋垫2包括左右脚一对，每个所述足底压力采集鞋垫2内都设置了蓝牙天线，多个所述压力传感器21通过蓝牙天线与处理器61数据连接，便于对脚底承受的压力变化进行实时监测；

处理器61为计算机，所述表面肌电贴片3、指尖传感器5和鼻尖传感器51与处理器61通过数据线连接，所述红外测距仪4通过蓝牙天线与处理器61数据连接，方便进行实时数据传输，不影响动作。

一种多维度共济失调评估方法，这种方法需要提供一种多维度共济失调评估系统，评估方法包括以下步骤：

步骤1，先将在指尖安置指尖传感器5，也在鼻尖固定粘附鼻尖传感器51，然后患者开始指鼻测试，所述鼻尖传感器51保持静止，指尖传感器5由手臂水平姿态到与鼻尖传感器51接近，并通过处理器61记录指尖传感器5上动作轨迹记录装置的移动轨迹、速度、角速度信息，并核对指尖传感器5与鼻尖传感器51最终是否位置重合，如果重合，并将通过处理器61将结果记录；

步骤2，在患者下肢捆绑多个步态分析绑带1；

同时在双足鞋内铺垫足底压力采集鞋垫2，在患者的踝关节、膝关节周围肌群表面肌电贴片3，并在患者后背腰部稳定安置一个红外测距仪4，头上佩戴脑电帽6；

步骤3，引导患者站立至靠近安装距离反射片41的墙壁，使距离反射片41与红外测距仪4位置高度相互正对，然后引导患者以正常步态行走，所述红外测距仪4记录患者步行过程中身体重心的上下、左右位移数据；

所述步态传感器11记录下肢步态周期以及下肢关节活动度；

所述脑电帽6在患者进行规定路线的步行过程中采集实时脑电图数据；

压力传感器21收集来自足趾、足前掌、足跟、足弓、足底外侧缘的压力，以及压强、冲量、负荷率的数据；

以上数据均传输给处理器61记录分析；

步骤4，所述处理器61将全部数据记录分析，并以时间为标准将所有的数据进行列比，比对相同时刻所有数据发生的即时变化。

其中，所述表面肌电贴片3贴附于双侧下肢股外侧肌、股二头肌、胫前肌和腓肠肌内侧肌的肌腹；

多个所述步态分析绑带1分别捆绑在双腿正面的髂后上棘连线的中点、股骨头与膝关节的中点、膝关节与踝关节的中点、足背侧中点处

在本发明的一个具体实施例中：

本发明实施例通过提供一种多维度共济失调评估系统，本发明所遇到的技术问题是：共济失调评估需要有多种评估方式：

一、体格检查：指鼻试验：嘱病人先伸直上肢，然后以其食指指触自己的鼻尖。试验时，先睁眼、后闭眼做此动作，若某侧肢体动作缓慢笨拙，手指活动时发生摇摆或颤动，且不能准确地指触到鼻尖上，为阳性。

轮替运动试验：嘱病人两手做快速翻转运动，若某侧肢体动作缓慢笨拙，为试验阳性。

跟膝胫试验：病人仰卧，嘱其抬高一侧下肢，以足跟置于对侧下肢膝盖上，再沿胫骨前方向下滑动，若足跟不能准确地置于膝盖上，亦不能直线地沿胫骨向下滑动，为试验阳性。

描图试验：检查时病人仰卧，嘱其以足在空间中描画三角形、圆形或正方形等图形，若不能完成此项运动者，为试验阳性。

昂白试验：嘱病人立正，两足并拢，双手向前平伸，于其睁眼和闭眼时，注意观察其有无摇摆或倾倒趋势。若闭眼时有摇摆或倾倒现象者，为试验阳性，又称为闭目难立征。

二、辅助检查

小脑性共济失调，应检查脑CT或MRI，以排除小脑肿瘤、转移瘤、结核瘤或脓肿及血管病及小脑变性及萎缩等。

深感觉障碍性共济失调，如定位病变位于周围神经应检查肌电图、体感诱发电位；如考虑在后根病变或后索病变应检查肌电图、诱发电位、病变部位的MRI，脑脊液检查，或脊髓造影检查。考虑在丘脑或顶叶时最好检查脑CT或MRI。

大脑性共济失调，以脑血管病、肿瘤、炎症、外伤、变性性疾病等多见，应检查脑CT或MRI、脑电图等。

前庭性共济失调，可检查电测听、听觉诱发电位、前庭功能检查等。

目前这些检查基本都靠人为主观检查，难以做到数据化，精确化，而辅助检查的设备只能单独的对人体生理数据进行检查，无法将设备检查的数据与共济失调进行比对关联，造成数据和病症难以匹配的情况，也就是不能确定检查所得数据的异常是否与共济失调有关，即使无关也无法判断，有关联也无法证实，给共济失调评估造成数据不准的困扰，尤其在介于临界值或者某一项参数介于临界值时，很难做到病症程度精准的评估。

本发明实施例通过提供一种多维度共济失调评估系统，本发明所解决的技术问题是：对共济失调进行数据化的检测评估，同时确保检测的数据与共济失调而造成的动作产生直接关联，从而达到对共济失调进行精准评估的目的。

实现了的技术效果为：1、本发明通过步态分析绑带1、足底压力采集鞋垫2、表面肌电贴片3、红外测距仪4、指尖传感器5、鼻尖传感器51、脑电帽6和处理器61进行数据化的参数检测，使得患者的各项生理参数得到精准的测量，从而使得共济失调评估数据化，也更加精准，不再是靠经验观察进行评估；

2、本装置的数据是实时与处理器进行传输的，并且能够检测人体在运动状态下的数据，无论患者是受阻动作或者完成动作，都能进行实时评估，从而得到患者在实际操作的实时生理数据，使得数据变化与动作步骤进行实时关联，从而得到与动作本身有本质联系的数据，而不是单纯的某一项数值，达到与动作关联性检测的目的。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明在制作时，需要先取得步态分析绑带1、足底压力采集鞋垫2、表面肌电贴片3、红外测距仪4、指尖传感器5、鼻尖传感器51、脑电帽6和处理器61；

步态分析绑带1为弹性绑带，长度各有不同，适用于人体各个部位，需要在腰部、大腿、小腿、脚背等多处进行绑束，从而将步态传感器11绑束在活动的关节上，并且步态分析绑带1有魔术贴12，魔术贴12范围可以增加，以适用于不同体型的患者；

而红外测距仪4和距离反射片41，需要一个装在人体腰部位置一个安装在对应的固定墙壁上，为了检测准确，距离反射片41可以制作面积较大，而红外测距仪4可以束缚在后背腰部位置，便于对患者的移动距离进行实时监测，从而判断患者的移动距离，将动态数据进行记录。

还要选取表面肌电测试仪，表面肌电测试仪的检测贴片为表面肌电贴片3，将表面肌电贴片粘附于踝关节、膝关节周围肌群，分析共济失调患者在规定路线步行过程中，肌肉的异常收缩及代偿过程，并将动作对应关联的电路图和数据匹配进行记录，得到动态动作数据；

在将指尖传感器5、鼻尖传感器51、脑电帽6都与处理器61数据连接，可以用蓝牙数据连接，也可以用数据线连接，以蓝牙为优先，便于佩戴动态，如果以数据线连接需要较长的数据线，而指尖传感器5和鼻尖传感器51是预先坐下测试的，只需要手指向鼻子即可，指尖传感器5和鼻尖传感器51是超小型空间定位传感器，只要位置发生偏差即可记录，并且会准确记录相差数值。

而脑电帽6需要选用32导联的脑电帽6，脑电帽6可以外购获得，属于成熟设备；脑电帽6需要患者在走路时动态佩戴，需要确保动态时与动作进行数据关联记录。

处理器61就是电脑，这些设备原本都是需要数据记录的，本系统中的处理器61将所有数据进行动态整合和关联记录。

步态传感器11与申请号是CN201710216250.2在2017年08月04日公开的三维步态与运动分析系统中的可穿戴传感器工作原理和结构相同，只是检测的数据部位不同，以及使用数据的方式不同，检测的目的也完全不同；

同样的足底压力采集鞋垫2就是常规的鞋垫，内部集成了电池、蓝牙天线以及压力传感器21，用于对足底压力进行检测，在2013年03月27日公开的申请号为CN201220518111.8的一种步态检测装置，本装置的足底压力采集鞋垫2原理和结构与其相同，只是本装置的压力传感器21的位置与其有所不同，因为本装置是为了检测共济失调，因此检测的数据所需位置也不同，本装置的压力传感器21需要根据动态足底压力分布，需要分布足趾、足前掌、足跟、足弓、足底外侧缘的压力，还需要通过压力传感器21检测压强、冲量、负荷率等参数；

指尖传感器5上的动作轨迹记录装置，为在2018年02月27日公开的申请号是CN201720484989.7的动作轨迹记录装置；与其原理相同，只是需要与指尖传感器5同步记录，便于对手指的精细轨迹精细记录。

本发明在使用时，先通过指尖传感器5上的动作轨迹记录装置，虚拟一个类似的三维空间坐标系，实际上只是将运动轨迹做出标准化的线型记录，前侧端为第一个动作肩前屈、上臂与肩膀同高、前臂伸直位、手腕伸直位，第二个动作肩外展、上臂与肩膀同高、前臂伸直位、手腕伸直位，做完这两个动作，并记录做这两个动作时指尖传感器5和鼻尖传感器51的相对位置，以此为边际，建立虚拟尺寸的三维空间坐标系，鼻尖传感器51保持固定，然后连接指尖传感器5和鼻尖传感器51，通过指尖传感器5上的动作轨迹记录装置可以勾画出指尖从手臂外展位移动到指尖与鼻尖重合或不重合时的轨迹、速度、角速度等信息，信息完整，而不再是简单的对准或者不对准，本装置通过记录手指的移动轨迹，能够记录从何处开始偏斜，从而进行精准的分析，并通过指尖传感器5和鼻尖传感器51最终是否对准，来判断被检测人员是否指鼻位置准确。

然后将步态分析绑带1束缚至合适位置，并且用魔术贴12扎紧，多个所述步态分析绑带1能拆除的分别捆绑在后腰脊椎处、股骨头与膝关节的前侧中点也就是大腿前侧、膝关节与踝关节的前侧中点即小腿尺骨处、足背侧中点也就是脚背上，使步态传感器11对下肢的步态进行检测，通过陀螺仪检测关节活动度，加速度传感器检测步行速度、步行时长等参数，而通过磁力计检测患者走出的方位是否准确，从而使得本装置的步态传感器11对患者的大腿、小腿、脚腕和脚背做出的动作形成准确的活动轨迹，从而分析和记录步态，将患者的动作分析精准，形成数据化的记录，再通过共济失调进行分析评估，而不再是眼睛观察患者走路姿态是否合格，本装置使得步态与正常人的步态进行完整精确的对比，而正常的步态是有标准数值的。

通过表面肌电贴片3对踝关节、膝关节周围肌群进行数据化分析记录，分析共济失调患者在规定路线步行过程中，肌肉的异常收缩及代偿过程；

老年人以及运动障碍患者已被发现在膝关节和踝关节中表现出高水平的肌肉共激活，神经系统疾病患者(如帕金森病)肌肉共收缩增加，共济失调患者为了获得更好的动态稳定性和多关节协调控制，可能需要减少他们的运动自由度。因此，在这些患者中，增强拮抗肌的联合收缩可以解释为一种补偿策略，而不是神经肌肉系统的主要缺陷。本系统使用表面肌电图分析了单个肌肉的肌电活动的时间和振幅特征，电极放置于肌肉的肌腹，位置为：双侧下肢股外侧肌、股二头肌、胫前肌和腓肠肌内侧肌，并且也能集成各种数据进行分析。

也会通过红外测距仪4和距离反射片41进行位移记录，记录患者身体腰部的重心处上下、左右位移情况；

本装置的脑电帽6对整个测试过程的脑部进行检测，对不同动作时，进行相应运动网络的分析和数据记录。

通过以上多维度测量分析共济失调的功能情况，其整合在一起可更好的全面分析共济失调患者的严重程度，为进一步康复治疗提供指导和治疗后的评估观察，具有很大的临床价值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。