用于評估對象的運動范圍的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及運動評價的領域，并且具體涉及一種用于評估對象的運動范圍的系統 和方法。
【背景技術】
[0002] 半邊癱瘓（偏癱）是腦卒中的最普通的癥狀之一。腦卒中后遺癥患者可以通過康 復鍛煉來恢復對肢體的功能使用。可以進行臨床量表評價以得到關于腦卒中后遺癥患者的 健康狀態的信息，以便于確定針對腦卒中后遺癥患者的適當的康復鍛煉計劃。
[0003] 運動范圍是臨床量表評價中的最重要的一個。其是對在腦卒中后遺癥患者的身體 部分中存在多少移動的描述，并且可以通過測量從開始位置到移動的其他全部范圍的末端 的度數來評估。測量運動范圍的可能的方式是借助于角度計。因此，臨床醫生在評估運動 范圍的過程期間是非常繁忙的：他需要一直口頭校正患者的姿勢、同時引導患者如何進行 評估、在患者不能實現目標時阻止患者、并且使用角度計測量角度。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種用于評估對象的運動范圍的經改進的系統和方法。
[0005] 根據本發明的一方面，提供了一種用于評估對象的運動范圍的系統，所述系統包 括：
[0006] 標記物，其被配置為被分別附接到所述對象的身體部分的至少兩個關節；
[0007] 圖像捕捉設備，其用于在所述對象正在帶著被附接到所述身體部分的所述至少兩 個標記物進行鍛煉時捕捉所述標記物的圖像，以及
[0008] 評估設備，其被配置為與所述圖像捕捉設備進行通信，其中，所述評估設備包括： 確定單元，其被配置為確定由所述對象進行的所述鍛煉對于所述對象的所述身體部分的運 動范圍的評估是否有效；以及計算單元，其被配置為在所述鍛煉是有效的情況下根據與所 述有效鍛煉相關的所述圖像來計算與所述對象的所述身體部分的運動范圍相關的參數。
[0009] 由于以上的系統能夠自動評估對象的運動范圍，因此可以在評估運動范圍的過程 期間大大降低臨床醫生的工作負擔。而且，由于在該過程期間確定鍛煉針對運動范圍的有 效性，因此也可以改進對運動范圍的評估的準確度。
[0010] 根據本發明的實施例，用于評估對象的運動范圍的所述系統還包括用于接收信號 的用戶接口，所述評估設備根據所述信號來確定所述鍛煉是否有效。
[0011] 根據本發明的另一實施例，所述計算單元被配置為根據在所述身體部分處于所述 最大移動位置時獲得的所述標記物的坐標和/或在所述身體部分處于初始位置時獲得的 所述標記物的坐標來計算所述參數。
[0012] 根據本發明的另一實施例，所述確定單元包括：
[0013] 第一子單元，其用于基于在所述身體部分處于所述初始位置時獲得的所述標記物 的坐標來設定所述關節中的一個的標準移動軌跡，以及
[0014] 第二子單元，其用于根據在所述身體部分處于所述最大移動位置時獲得的被附接 到所述關節中的所述一個的所述標記物的坐標與所述標準移動軌跡中的對應的坐標之間 的距離偏移來確定所述鍛煉是否有效。
[0015] 根據本發明的另一實施例，所述確定單元包括用于根據以下的時間來確定所述鍛 煉是否有效的子單元：在所述時間期間所述身體部分保持處于所述最大移動位置。
[0016] 根據本發明的另一實施例，所述確定單元包括用于根據進行所述鍛煉的速度來確 定所述鍛煉是否有效的子單元。
[0017] 根據本發明的另一方面，提供了一種用于評估對象的運動范圍的方法，其中，標記 物被分別附接到所述對象的身體部分的至少兩個關節，所述方法包括以下步驟：
[0018] a)當所述對象以被附接有所述至少兩個標記物的所述身體部分進行鍛煉時，通過 圖像捕捉設備來捕捉所述標記物的圖像；
[0019] b)確定由所述對象進行的所述鍛煉對于所述對象的所述身體部分的運動范圍的 評估是否有效；并且
[0020] c)在所述鍛煉有效的情況下根據與所述有效鍛煉相關的所述圖像來計算與所述 對象的所述身體部分的運動范圍相關的參數。
[0021] 參考結合附圖做出的說明，本發明的其他目的和優勢將變得更加明顯并且容易理 解。
【附圖說明】
[0022] 下文中將結合實施例并參考附圖對本發明做出更詳細的說明和解釋，其中：
[0023] 圖1是根據本發明的實施例的用于評估對象的運動范圍的系統的示意圖；
[0024] 圖2a_圖2e是示出了對肩外展鍛煉、肩屈曲鍛煉、肩內/外旋轉鍛煉和肘屈曲鍛 煉的最大移動角度的計算的圖；并且
[0025] 圖3是根據本發明的實施例的用于評估對象的運動范圍的方法的流程圖。
[0026] 附圖中相同的附圖標記指示類似或對應的特征和/或功能。
【具體實施方式】
[0027] 在下文中將參考附圖更詳細地描述本發明的實施例。
[0028] 圖1是根據本發明的實施例的用于評估對象的運動范圍的系統的示意圖，在圖示 的實施例中系統包括被分別附接到對象的肩、肘和手腕的三個標記物ll〇a、110b、110c，以 及被定位在對象的前面的圖像捕捉設備120。在其他實施例中，系統可以包括被附接到對象 的身體部分的各自的關節的兩個、四個或更多個標記物。圖像捕捉設備120用于在對象正 在帶著被附接到身體部分的標記物進行鍛煉時捕捉標記物的圖像。
[0029] 另外，系統還包括評估設備（未示出），所述評估設備被配置為與圖像捕捉設備 120進行通信。評估設備包括：確定單元，其被配置為確定由對象進行的鍛煉對于對象的身 體部分的運動范圍的評估是否有效；以及計算單元，其被配置為在鍛煉有效的情況下根據 與有效鍛煉相關的圖像來計算與對象的身體部分的運動范圍相關的參數。例如，計算單元 可以被配置為根據在身體部分處于最大移動位置時獲得的標記物的坐標和/或在身體部 分處于初始位置時獲得的標記物的坐標來計算這些參數。
[0030] 在一個說明性范例中，如以下表1中列出的，由對象進行的鍛煉可以包括肩外展 鍛煉、肩屈曲鍛煉、肩內/外旋轉鍛煉和肘屈曲鍛煉。因此，對于運動范圍相關的參數的計 算可以是對這些鍛煉的最大移動角度的計算。
[0031] 表1:
[0032]
[0033]
[0034] 圖2a-圖2e依次是示出了對肩外展鍛煉、肩屈曲鍛煉、肩內/外旋轉鍛煉和肘屈 曲鍛煉的最大移動角度的計算的圖。在圖2a_圖2e中，X軸指示平行于對象的軀干的橫軸 的方向，y軸指示平行于對象的軀干的縱軸的方向，并且z軸指示垂直于對象的軀干被定位 在其中的平面的方向。
[0035] 如圖2a所示，，可以根據在手臂處于最大移動位置時獲得的標記物110a、IlOc在 X軸和y軸上的坐標RU R3來直接計算肩外展鍛煉的最大移動角度Asa。更具體地，肩外展 鍛煉的最大移動角度Asa通過以下來確定：
[0036] Asa= arccot ((y3-yl) / (x3-xl))
[0037] 另一方面，因為由圖像捕捉設備120捕捉的圖像是二維圖像，所以不能確定標記 物110a、110b、IlOc在ζ軸上的坐標。因此，如圖2b所示，可以根據在手臂處于最大移動位 置時獲得的標記物IlOaUlOc在y軸上的坐標yl、y3以及臂長Ll來計算肩屈曲鍛煉的最 大移動角度Asf。另外，可以根據在手臂處于初始位置時獲得的標記物110a、IlOc在X軸和 y軸上的坐標來計算臂長1^。因此，肩屈曲鍛煉的最大移動角度Asf通過以下來確定：
[0038]
[0039] 其中，xlJP x3 別是在手臂處于初始位置時獲得的標記物IlOaUlOc在X軸上 的坐標，并且ylJP y3 別是在手臂處于初始位置時獲得的標記物110a、IlOc在y軸上的 坐標。
[0040] 類似地，可以根據在手臂處于最大移動位置時獲得的標記物110b、IlOc在X軸和y 軸上的坐標R2、R3以及下臂長L2來計算肩內旋轉的最大移動角度A &、肩外旋轉鍛煉的最 大移動角度Asot、以及肘屈曲鍛煉的最大移動角度Arf。更具體地，這些鍛煉的最大移動角度 通過以下來確定：
[0041]
[0042]
[0043]
[0044] 其中，y2 i是在手臂處于初始位置時獲得的標記物IlOb在X軸和y軸上的 坐標。
[0045] 根據本發明的實施例，確定單元可以借助于第一子單元和第二子單元來確定由對 象進行的鍛煉對于對象的身體部分的運動范圍的評估是否有效。具體而言，第一子單元被 用于基于在身體部分處于