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    体彩广西11选5结果: 一种上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201410159102.8

    申请日:

    2014.04.18

    公开号:

    CN104997523A

    公开日:

    2015.10.28

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):A61B 5/22申请日:20140418|||公开
    IPC分类号: A61B5/22; A61B5/11; G06F19/00(2011.01)I 主分类号: A61B5/22
    申请人: 东北大学
    发明人: 王建辉; 方晓柯; 张程; 李醒; 纪雯
    地址: 110004辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
    优先权:
    专利代理机构: 沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001 代理人: 樊南星
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410159102.8

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2015.11.25|||2015.10.28

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法,其使用自校正AHP-模糊分析评价法,将临床运动功能评价内容转化为上肢康复机器人评价的指标体系,利用上肢康复机器人数据采集功能,将上肢康复机器人运动功能评价指标进行量化,给出各评价指标的评定标准;并在此基础上确定上肢康复机器人评价指标的递阶层次关系及评语体系,建立上肢康复机器人运动功能评价模型;对上肢康复机器人康复训练运动功能进行评价。本发明通过将临床运动功能评价内容转化为上肢康复机器人评价的指标体系,所述自校正AHP-模糊分析评价法在上肢康复评价中的可行性和有效性,并与临床运动功能的评价结果相吻合。本发明具有可预期的较为巨大的经济和社会价值。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法,其特征在于:其使用自校正AHP-模糊分析评价法,将临床运动功能评价内容转化为上肢康复机器人评价的指标体系,利用上肢康复机器人数据采集功能,将上肢康复机器人运动功能评价指标进行量化,给出各评价指标的评定标准;同时,利用自校正AHP-模糊分析评价法,并在此基础上确定上肢康复机器人评价指标的递阶层次关系及评语体系,建立上肢康复机器人运动功能评价模型;对上肢康复机器人康复训练运动功能进行评价;其中:
    (一)所述自校正AHP-模糊分析评价法的具体步骤和内容依次要求如下:
    (1)设定评价指标的因素集U:假定某类事物由n个因素决定,选取各因素组成集合,构成该事物的因素集U={u1,u2,…,un};若将因素ui,(i=1,2,…,n)继续划分,则ui={ui1,ui2,…,uij}(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),以此类推uij={uij1,uij2,…,uijk},如此划分下去;
    (2)建立评价指标的层次结构:依照因素集的分类,将评价指标问题条理化、层次化,构造出一个层次分析的结构模型;在模型中,将复杂问题分解,分解后各组成部分称为元素,这些元素又按属性分成若干组,形成不同层次;
    (3)确定评语集V:评语集是由对评判对象可能做出的评判结果所组成的集合,V={v1,v2,…,vk},其中vk,k=1,2,…,p是V的等级,评语集V是与因素集U相应的评价集合;
    (4)请专家对各层次元素标度进行评判:为保证评分的客观性及准确性,邀请该领域专业技术人员组成专家组,利用“1-9”标度法对各层次元素之间标度进行评判,综合各位专家的评分,给出判断矩阵A中元素aij的比例标度;
    (5)元素标度自校正:针对步骤(4)中专家评判的差异性,为避免极端意见的出现,将判断矩阵中的元素aij的比例标度进行自校正分析,设n位专家对评价对象所定标度aij的值为ri(i=1,…,n),其分析步骤为:
    ①计算n位专家对各评价对象所定标度的平均值
    r‾=Σi=1nrin---(7)]]>
    ②计算n专家所定的标度的标准差Si
    Si=[1nΣi=1n(ri-r‾)2]12,i=1,...,n---(8)]]>
    若Si≤1则认为是合格标度,反之则为不合格标度,由此删除极端意见;
    (6)构造判断矩阵并进行一致性检验:确定元素比例标度后,根据AHP分析法中构造判断矩阵及层次单排序的方法,建立判断矩阵,得出各层次的排序权重向量W,并利用权重向量W对判断矩阵的一致性进行检验;若CR>0.1,认为判断矩阵一致性不可接受,则返回到步骤(4)请专家重新对元素标度进行评判并构造判断矩阵;若CR≤0.1时,则满足一致性检验,进行下一个步骤;
    (7)建立隶属度函数:隶属函数的构造采用梯型分布函数和线性函数相结合的方法,设a,b,c,d为相邻的分级标准且a<b<c<d,则隶属度函数可表示为:
    μ(x;a,b.,c,d)=0xax-ab-aa<xb1b<xdd-xd-cc<xd0d<x---(9)]]>
    (8)模糊综合评价:多因素多层次系统的多级模糊综合评价的方法为:先按最低层次的各因素进行综合评价,然后再按上一层次的各因素进行综合评价,以此类推向更上一层评价,直到最高层次得出总的综合评价结果;具体计算过程如下:
    ①一级模糊综合评价:如步骤(1)所示,设U={u1,u2,…,un},其中ui,(i=1,2,…,n)为U的因素,ui={ui1,ui2,…,uij}(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),以此类推uij={uij1,uij2,…,uijk},设第i类中第j个因素uij隶属于评价集合中第k个元素的隶属度为rijk(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;k=1,2,…,p),则因素uij的模糊评价矩阵为:
    Ri=ri11ri12...ri1pri21ri22...ri2p............rin1rim2...rimp(i=1,2,...,n)]]>
    其中,Ri矩阵的行数为第i类中因数的个数,Ri矩阵的列数为评价集内的元素个数;
    因此,第i类因素的模糊综合评价结果为:
    其中,Wi为第i类因素的权重集;
    ②二级模糊综合评价:二级模糊综合评价的单因素评价矩阵是一级模糊综合评价矩阵,按照一级模糊综合评价所假设内容,因素U的模糊评价矩阵为
    其中rik=bik(i=1,2,…,n;k=1,2,…,p);
    二级模糊综合评价结果为:
    其中,W为因素U的权重集;
    ③多级模糊综合评价:按照一、二级模糊综合评价的方法以此类推,多级模糊综合评判就是从最底层开始,向上逐层运算,最后利用合成算子将权重集W与各被评事物的模糊评价矩阵R进行合成,得到各被评事物的模糊综合评价结果向量B,多级模糊综合评价的一般形式为:
    其中j为评价集内的元素个数;
    (9)归一化处理:得出具有可比性的综合评价结果;
    (二)确立隶属度函数的内容要求依次如下:在上肢康复机器人运动功能评价中,上肢康复机器人运动功能评价的评语集V={v1,v2,v3,v4,v5}设定五个评语等级,分别为:优秀、良好、中等、及格和较差;以此来表示脑卒中上肢偏瘫患者运动功能的恢复效果;其中:v1=优秀,分数在[90,100]之间;v2=良好,分数在[80,89]之间;v3=中等,分数在[70,79]之间;v4=及格,分数在[60,69]之间;v5=较差,分数在[50,59]之间;
    以此为基础确定上肢康复机器人运动功能评价隶属度函数,式中i=1,2,3,j=1,2;
    μv1(uij)=1uij&GreaterEqual;90(uij-80)1080uij<90---(14)0uij<80]]>
    μv2(uij)=(uij-70)1070uij<80(90-uij)1080uij<900uij<70,or,uij&GreaterEqual;90---(15)]]>
    μv3(uij)=(uij-60)1060uij<70(80-uij)1070uij<800uij<60,or,uij&GreaterEqual;80---(16)]]>
    μv4(uij)=(uij-50)1050uij<60(70-uij)1060uij<700uij<50,or,uij&GreaterEqual;70---(17)]]>
    μv5(uij)=1ui&GreaterEqual;60(60-uij)1050uij<60---(18);0uij<50]]>
    (三)所述上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法中,建立综合评价模型的内容要求依次如下:根据隶属度函数,对被评价数据的各因素进行量化处理,通过对单因素进行评价,建立单因素评价向量,最终构建模糊评价矩阵;
    由上肢康复机器人评价隶属度函数可得:
    肌力水平u11的隶属度为:[μv1(u11),μv2(u11),μv3(u11),mv4(u11),μv5(u11)](19)
    关节活动度u12的隶属度为:[μv1(u12),μv2(u12),μv3(u12),μv4(u12),μv5(u12)](20)
    沿正确方向运动程度u21的隶属度为
    [μv1(u21),μv2(u21),μv3(u21),μv4(u21),μv5(u21)](21)
    规定动作运动时间u22的隶属度为
    [μv1(u22),μv2(u22),μv3(u22),μv4(u22),μv5(u22)](22)
    运动轨迹平滑度u31的隶属度为:[μv1(u31),μv2(u31),μv3(u31),μv4(u31),μv5(u31)](23)
    运动轨迹一致性u32的隶属度为:[μv1(u32),μv2(u32),μv3(u32),μv4(u32),μv5(u32)](24) 则各模糊评价矩阵为:
    肌力与关节活动度模糊评价矩阵
    Ru1=μv1(u11),μv2(u11),μv3(u11),μv4(u11),μv5(u11)μv1(u12),μv2(u12)μv3(u12)μv4(u12)μv5(u12)---(25)]]>
    平衡功能模糊评价矩阵
    Ru2=μv1(u21),μv2(u21),μv3(u21),μv4(u21),μv5(u21)μv1(u22),μv2(u22)μv3(u22)μv4(u22)μv5(u22)---(26)]]>
    协调功能模糊评价矩阵
    Ru3=μv1(u31),μv2(u31),μv3(u31),μv4(u31),μv5(u31)μv1(u32),μv2(u32)μv3(u32)μv4(u32)μv5(u32)---(27)]]>
    依据自校正AHP模糊分析评价法步骤(8),上肢康复机器人运动功能模糊综合评价矩阵为
    其中,

    2.  按照权利要求1所述上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法,其特征在于:所述上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法中,自校正AHP-模糊分析评价法中,建立基于自校正AHP-模糊分析的上肢康复机器人运动功能评价模型的内容要求依次如下:
    其一,建立评价指标体系:
    上肢康复机器人运动功能评价通过肌力及关节活动度评定、平衡功能评定及协调功能评定三个方面来进行;其中,肌力及关节活动度可通过上肢康复机器人系统的检测功能采集肌力数据和测量关节活动角度;平衡功能通过设定测试动作由患者完成规定测试动作的运动时间及运动方向两方面来进行测定;协调功能同样通过设定测试动作由患者完成规定测试动作的轨迹平滑度及轨迹一致性两方面进行测定;
    根据自校正AHP-模糊分析评价法,将上肢康复机器人运动功能评价指标进行逐层分解及树形排序,确定康复评价指标体系因素集U:U={u1,u2,u3}
    其中,u1为肌力与关节活动度评价,u1={u11,u12},u11为肌力水平,u12为关节活动度;u2为平衡功能评价,u2={u21,u22},u21为沿正确方向运动程度,u22为规定动作运动时间;u3为协调功能评价,u3={u31,u32},u31为运动轨迹平滑度,u32为运动轨迹一致性;
    其二,指标评定标准:将上肢康复机器人运动功能指标的评定方法进行量化,给出上肢康复机器人运动功能评价指标的评定标准如下:
    (1)肌力及关节活动度功能评定标准:上肢康复机器人肌力及关节功能评定主要利用系统的检测功能对肌力水平以及关节活动度进行测定;其中:
    1)肌力水平Smuscle:肌力即肌肉收缩时产生的力量,根据肌力情况一般均将肌力分为0~ⅴ级,ⅴ级为正常值,这里以ⅴ级肌力为标准值;
    Smuscle=|1nΣi=1nFm-Fr|Fr×100%,(n=0.1,2,...n)]]>
    其中,Fm—实际肌力测量值;Fr—参考肌力标准值;n—采样点数;
    2)关节活动度Srange
    Srange=|1nΣi=1nSm-Sr|S×100%,(n=0.1,2,...n)]]>
    其中,Sm—实际关节达到的最大弧度;Sr—参考关节弧度的标准值;—同一方向上各关节独立动作的平均弧度;n—采样点数;
    (2)平衡功能评定标准:在平衡功能评定中,以点对点直线运动为规定测试动作;
    1)沿正确方向运动的程度Sdirection:
    Sdirection=1nΣi=1nV&OverBar;xiV&OverBar;xi-V&OverBar;yi×100%,(n=0,1,2,...,n)]]>
    其中,—x,y方向上n次横向平移运动的速度分量的平均值;n—采样点数;
    2)规定动作的运动时间ST:
    ST=N/F(s)
    其中,N—特定的康复路径下的运动数量;F(s)—对手臂位移做记录的打点器的频率;
    (3)协调功能评定标准:上肢康复机器人协调功能评定由患者完成规定测试动作的轨迹平滑度及轨迹一致性进行测定;
    1)运动轨迹平滑度Ssmooth:
    Sdirection=1nΣi=1nV&OverBar;xiV&OverBar;xi-V&OverBar;yi×100%,(n=0,1,2,...,n)]]>
    其中,—x,y方向上n次横向平移运动的速度分量的平均值;n—采样点数;
    2)运动轨迹一致性Srepeat:通过Vyi的标准偏差来评测运动轨迹重复运动的一致性:
    Srepeat=1nΣi=1n(Vyi-V&OverBar;yi)2×100%,(n=0,1,2,...,n)]]>
    其中,Vyi—y方向上n次横向平移运动的速度分量;—y方向上n次横向平移运动的速度分量的平均值;n—采样点数。

    3.  按照权利要求2所述上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法,其特征在于:所述上肢康复机器人康复训练运动功能评价方法中,构建评语体系的内容要求依次如下:在上肢康复机器人运动功能评价中设立五个评语,分别为优秀、良好、中等、及格和较差,以此来表示脑卒中上肢偏瘫患者运动功能的恢复效果,上肢康复机器人运动功能评价的评语集为:V={v1,v2,v3,v4,v5};其中:v1=优秀,分数在[90,100]之间;v2=良好,分数在[80,89]之间;v3=中等,分数在[70,79]之间;v4=及格,分数在[60,69]之间;v5=较差,分数在[50,59]之间;确定权重系数的相关要求如下:
    (1)标度评判:要求至少三位临床康复医师组成专家组,以调查问卷的形式对各层次元素进行标度评判;调查问卷根据AHP分析法的形式设计,在同一个层次对影响因素的重要性进行两两比较,衡量尺度划分为五个等级,分别是绝对重要、十分重要、比较重要、稍微重要、同样重要,分别对应9,7,5,3,1的数值;为保证元素标度的准确性,按照自校正AHP-模糊分析评价法步骤(5)进行标度自校正;
    综合各位专家的评分,构建各层次判断矩阵表如表9、表10、表11及表12所示:
    表9上肢康复机器人运动功能综合评价判断矩阵表
    上肢康复机器人运动功能综合评价U肌力与关节活动度功能u1平衡功能u2协调功能u3肌力与关节活动度功能u111/31/3平衡功能u2 11协调功能u3  1
    表10肌力与关节活动度功能判断矩阵表
    肌力与关节活动度功能u1肌力水平u11关节活动度u12肌力水平u1111关节活动度u12 1
    表11平衡功能判断矩阵表
    平衡功能u2沿正确方向运动的程度u21规定动作的运动时间u22沿正确方向运动的程度13规定动作的运动时间 1
    表12协调功能判断矩阵表
    协调功能u3运动轨迹平滑度u31运动轨迹一致性u32运动轨迹平滑度u3113运动轨迹一致性u32 1
    (2)求取各层次权重:利用求和法计算各层次权重,由式(1)~(3)得:
    WU=(0.1429,0.4286,0.4286)T
    Wu1=(0.5000,0.5000)T
    Wu2=(0.7500,0.2500)T
    Wu3=(0.7500,0.2500)T
    (3)一致性检验:对各判断矩阵进行一致性检验,以准则U为例,由式(4)、(5)得:
    AW=λmaxW=11/31/33113110.14280.42860.42860.42861.28591.2859,λmax=3]]>
    则一致性指标CI=(λmax-n)/(n-1)=0;
    一致性比例CR=CI/RI=0<0.1,准则U下的判断矩阵是一致的。

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