用于平衡功能训练与评估的测力鞋.pdf

一种用于平衡功能训练与评估的测力鞋，包括前半鞋、后半鞋、前鞋垫、后鞋垫、足底压力传感器、无线传输模块，前半鞋和后半鞋滑套相连可相对滑动形成不同的鞋码，前鞋垫设置在前半鞋内，后鞋垫设置在后半鞋内，足底压力传感器设置在后鞋垫内。本发明的测力鞋配合平衡功能训练装置使用，可实现个性化减重步态训练。可以使患者在舒适的减重环境下进行下肢康复训练，适用于脑卒中患者，肌肉萎缩、神经损伤、运动损伤等引起下肢运动障碍患者的康复训练。

1.  一种用于平衡功能训练与评估的测力鞋，其特征在于：包括前半鞋、后半鞋、前鞋垫、后鞋垫和足底压力传感器，前半鞋和后半鞋滑套相连可相对滑动形成不同的鞋码，前鞋垫设置在前半鞋内，后鞋垫设置在后半鞋内，足底压力传感器设置在后鞋垫内。

2.  根据权利要求1所述的用于平衡功能训练与评估的测力鞋，其特征在于：所述足底压力传感器为两个，一个设置在后鞋垫的前端，另一个设置在后鞋垫的后端。

3.  根据权利要求2所述的用于平衡功能训练与评估的测力鞋，其特征在于：所述前鞋垫内还设有无线发送模块，该无线发送模块与足底压力传感器电信相连。

4.  根据权利要求1所述的用于平衡功能训练与评估的测力鞋，其特征在于：所述前半鞋和后半鞋分别由硬质鞋底和软质鞋面组合构成，在两硬质鞋底上分别设有可相互滑套相连的滑槽和滑轨。

5.  根据权利要求1所述的用于平衡功能训练与评估的测力鞋，其特征在于：所述前鞋垫为缓冲垫。

用于平衡功能训练与评估的测力鞋
技术领域
本发明涉及一种医疗康复器械，特别涉及一种用于平衡功能训练与评估的测力鞋。 
背景技术
据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率各为219/10万、100/10万、55.4/10万和6/10万。而且由于老龄化、自然灾害频发和意外事故增加的缘故，发病率在逐年增加。这些疾病和损伤会造成平衡功能障碍，乃至残疾。以目前存活的320～400万脑血管病重残患者为例，平衡功能障碍是主要致残因素之一。多个循证医学证据表明，平衡功能练习是改善功能的重要方式，而对平衡功能进行功能评定则是训练的前提和总结疗效的必要措施。 
国外发展平衡评定/训练系统多年，较先进的产品有ultracare和Biodex平衡测试训练系统等，国内平衡评定和训练的数字化设备发展则相对滞后，专利多局限为基础评定/训练设备。此类产品此都采用体积很大的测力平台，占用体积，不方便运输，而且以往的功能训练产品往往缺乏和视觉反馈训练，训练激发不起训练者的兴趣，使被训者对训练显得没有信心。这种长期而乏味的训练，影响康复进程，导致康复效果不理想。 
发明内容
本发明的目的，就在于解决上述问题，提供一种配合步行功能训练装置使用的用于平衡功能训练与评估的测力鞋。 
本发明的目的是这样实现的：一种用于平衡功能训练与评估的测力鞋，包括前半鞋、后半鞋、前鞋垫、后鞋垫和足底压力传感器，前半鞋和后半鞋滑套相连可相对滑动形成不同的鞋码，前鞋垫设置在前半鞋内，后鞋垫设置在后半鞋内，足底压力传感器设置在后鞋垫内。 
所述足底压力传感器为两个，一个设置在后鞋垫的前端，另一个设置在后鞋垫 的后端。 
所述前鞋垫内还设有无线发送模块，该无线发送模块与足底压力传感器电信相连。 
所述前半鞋和后半鞋分别由硬质鞋底和软质鞋面组合构成，在两硬质鞋底上分别设有可相互滑套相连的滑槽和滑轨。 
所述前鞋垫为缓冲垫。 
本发明的测力鞋配合平衡功能训练装置使用。可实现个性化减重步态训练。可以使患者在舒适的减重环境下进行下肢康复训练，适用于脑卒中患者，肌肉萎缩、神经损伤、运动损伤等引起下肢运动障碍患者的康复训练。 
附图说明
图1为本发明用于平衡功能训练与评估的测力鞋的结构示意图。 
具体实施方式
参见图1，本发明用于平衡功能训练与评估的测力鞋，包括前半鞋1、后半鞋2、前鞋垫3、后鞋垫4、缓冲器5、前端足底压力传感器6、后端足底压力传感器7、无线发送模块8、定位旋钮9。前半鞋和后半鞋滑套相连可相对滑动形成不同的鞋码，前鞋垫设置在前半鞋内，后鞋垫设置在后半鞋内，足底压力传感器设置在后鞋垫内。 
本发明中的前半鞋和后半鞋分别由硬质鞋底和软质鞋面组合构成，在两硬质鞋底上分别设有可相互滑套相连的滑槽和滑轨。 
本发明中的后鞋垫内还设有无线发送模块8，该无线发送模块与足底压力传感器电信相连，并与平衡功能训练装置的控制器无线通信相连，通过控制器将人体施加在脚上的压力传输至平衡功能训练装置的操作显示器显示，图中所示，9为定位旋钮，用于前半鞋和后半鞋之间滑动后的定位固定。 
本发明中的前鞋垫为缓冲垫。 
本发明用于平衡功能训练与评估的测力鞋分左右对称设计制造，使用时让人穿在脚上进行步行训练。特别是用于偏瘫患者、运动损伤患者等重症肢体活动能力差的患者，在减重状态下进行步行训练，步行中产生的压力由足底压力传感器捕捉并通过无线发送模块发送到平衡功能训练装置的控制器，再通过控制器将人体施加在 脚上的压力传输至平衡功能训练装置的主机进行评估，并送操作显示器显示，可以即时了解患者下肢的平衡能力和身体状态，有利于进行康复训练。 
该平衡训练评估鞋可以对人在步行器上的位置进行监测，以便对人在减重步行训练情况下的动态平衡状况进行评估。被训者双脚穿上该鞋，当左脚的重量压力传感器之和大于右脚，说明人的站位靠左。当右脚的重量压力传感器之和大于左脚，说明人的站位靠左，采用此方法不仅可以监测人在减重步行训练情况下的动态平衡状况，还可以认为纠正人的站位以实现更合理的下肢步行减重训练。为了能够对患者进行动态评估，在步行范围内，根据患者的步幅大小作出标记，使患者在步行器上训练时脚的位置达到标记时再进行迈脚以建立患者重力平衡的中心作为平衡训练参考点进行动态评估训练。 
患者动态平衡测试过程中的重心变化是动态姿势图参数评估的基础，在下面所述参数的计算中都要用到，一般人体重心(center of gratitude，COG)在第二骶骨前。该系统中的重心投影指的是人体重心在步幅标记中心的的投影，由于人体慢速步行平衡过程中的侧向力很小，因此人体重心投影位置测试原理就可以简化为： 
x＝[(F_A+F_B)·T_l-(F_C+F_D)·T_r]·L/(G·(T_l+T_r)) 
y＝[(F_B·T_l+F_D·T_r)-(F_A·T_l+F_C·T_r)]·M/(G·(T_l+T_r)) 
式中，L为O(0点为左右步行器检测平台中心)到传感器的X轴的距离，M为O点到传感器的Y轴的距离，G为减重后的患者人体的重量，F A，F B，F C，F D分别为四个传感器的读数的平均值，受力大小通过传感器测得，式中T_l为左侧步行器上有力作用的时间，T_r为右侧步行器上有力作用的时间。 
额状面摆动频率变化算法为：由上述动态平衡测试过程中的重心变化，再根据病人重心投影从左侧区域移动到右侧区域以及从右侧区域移动到左侧区域的次数与时间之比，即： 
η=NTl+Tr]]>
式中，N为重心投影从左侧区域到右侧区域以及从右侧区域到左侧区域摆动的次数，T_l为有力作用在左侧步行器上的时间，T_r为有力作用在右侧步行器上的时间。 
评估气囊减重动态步行训练时平均重心，反映了静止站立运动过程中，双下肢 用力的平衡情况，绝对值越小，表示平衡程度越好，正值越大，表明右下肢较左下肢更有力；负值越大，则相反。临床资料表明，平均重心投影值越大，身体对称性越差，如卒中偏瘫者。其定义为病人重心投影偏移距离之和与采集次数之比，计算方法为： 
G‾=Σi=1N|Gi|N]]>
式中，Gi为每次采集重心投影偏移的位置；i＝1、2、3、4……N(i、N为整数)，N为选择的测试时间内采集的点数。 
评估气囊支撑减重动态运动时额状面最大摆幅，反映患者双下肢在X方向上用力偏移程度的最大值。额状面最大摆幅越大表明患者在减重状态下，动态运动时左右两下肢用力差值，该差值与身体对称性有关，差值越大表明对称性差，稳定性弱。相关疾病如截肢者，偏瘫者。 
其定义为病人重心投影偏移正常重心投影零位的最大距离，其计算方法为： 
S max＝Max|Si| 
式中，Si为每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的长度，i＝1、2、3、4……N(i、N为整数)。 
评估气囊支撑减重动态运动时额状面平均摆幅，反映患者减重状态下，动态运动过程中在X方向上抖动剧烈程度及快慢，其值越大表明患者平衡能力越差，相关疾病如锥体外系疾病。其计算方法为： 
S‾=Σi=1N|Si|N]]>
式中，Si为每次采集的重心投影偏移正常重心投影零位的长度，i＝1、2、3、4……N(i、N为整数)，N为选择的测试时间内采集的点数。 
评估气囊支撑减重静止站立时重心投影移动轨迹总长度，反映了患者减重状态下，动态运动时重心投影移动轨迹总长度，其值越大表明重心投影偏移距离总和越长，患者平衡能力越差。 
根据轨迹分类(中心型、前后型、左右型、多中心型、弥散型)，来评估判断患者状态，正常为多中心型。多中心型重心投影移动轨迹总长度的计算方法为： 

式中，Xi，Y i为每次采集重心投影偏移位置的坐标。i＝0、1、2、3、4……N(i、N为整数)。 
评估气囊支撑减重动态运动时单位时间内重心投影移动轨迹总面积，反映了单位时间内身体控制重心的稳定性及平衡程度。在设定相同周期下，对不同康复训练期进行前后对比，确定训练效果，数值越大，反映稳定性及平衡越差，如帕金森病，小脑共济失调等。单位时间内重心投影移动轨迹总面积算法为： 
A=Σi=1nπ(xi2+yi2)NTc]]>
式中，Xi，Yi为每次采集重心投影偏移的位置的坐标。i＝0、1、2、3、4……N(i、N为整数)；Tc为每次采集的时间。 
评估气囊支撑减重动态运动时单位时间内额状面侧方摆速，反映在X轴方向上最大摆幅时重心投影的移动速度，其值越大，表示重心控制越差。相关疾病如扭转痉挛、舞蹈病等。其计算方法为： 
V=Smax-Smax′T]]>
式中，S′_max为额状面最大摆幅的前一个采样值，T为采样时间。 
患者在气囊支撑减重静态平衡训练中评估良好重心百分比的计算方法：在患者左右两脚用力对称均匀时，设其中心为正常重心零位，以偏离正常重心零位+50％代表重心全部落在右脚，以偏离正常重心零位-50％代表重心全部落在左脚，重心落在离正常重心零位各区域内(±5％、±5％至±10％、±10％至±20％、±20％至±30％)的时间比的计算公式如下： 
η3=n3N×100%]]>
式中，n3为重心在离正常重心零位上述各值(±5％、±5％至±10％、±10％至±20％、±20％至±30％)区域内范围内摆动的次数，N为选择的测试时间内采集的点数； 
重心落在离正常重心零位±5％的值越大，表明患者状态越好，±10％次之，±20％更次之、±30％次次之。例如某甲病人两次康复训练后控制在±5％以内的时 间比都是20％，而重心控制在±10％以内的时间百分比却有所提高，则同样可以证明康复训练的有效性。