CN104935652A - 一种基于神经训导的一对多康复训练的分布式控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于神经训导的一对多康复训练的分布式控制方法，属于计算机辅助的分布式肢体、躯干及颈部功能障碍患者自主式康复训练技术领域，其特征在于，是在一个分布式计算机通信控制网络中实现音配像的配音讲解经络传导与肢体运动的潜能开发虚拟模拟训练信息包的推介下，体疗师利用肢体运动，借助人机对话方式对患者进行实时训练，上位机提供了主动启动控制、被动启动控制、随机调用控制以及重新启动控制四种控制模式，实现了一对多的计划内训练，随机请求式训练的兼容，实现了上位机对下位机的实时图像监控，同时用中断处理方式保证了训练的安全性以及训练的延续性，本发明在实现患者自主训练加快治疗进程的同时也达到了分布式训练控制的目的。
Description
技术领域
本发明属于计算机辅助的分布式肢体功能障碍的患者自主康复技术领域。
背景技术
自20世纪40年代成立独立的康复医学科以来，国内外通用的物理治疗PT(physical therapy)方法，包括bobath(发明人名字)、Rood(发明人名字)、Brunnstrom(发明人名字)、PNF(Proprioceptive Neuromuscular Facilitation本体感神经肌肉促进法)和MRP(motor relearning program)等，均为徒手操作方法，均不需要设备，常以“一张治疗床、一个治疗师、徒手给患者进行以被动关节活动、原始反射和输入性刺激为主的康复训练模式”。该种一对一被动运动为主的训练模式，除了治疗效率低和治疗师劳动强度大之外，尚由于缺乏患者的主动运动，促进中枢神经发生可塑性变化和功能重组的作用甚小，故这种方法恢复丧失的运动功能的作用甚微。
发明内容
本发明的目的在于，是在一个分布式计算机通信控制网络***中依次按以下步骤实现的：
步骤(1)，构建一个基于神经训导的一对多康复训练的分布式计算机通信控制网络，包括：一台上位机以及n台按网络传输控制协议与所述上位机进行双向通信控制的下位机，n为有限的正整数，其中：
上位机,包括：
多屏幕的双图像的实时训练或/和虚拟模拟训练的显示屏，简称多屏幕显示屏，
所述上位机：
至少还包括下述各功能模块组件1：
数据库模块11，控制模式选择模块12，虚模信息包缓存模块13，上位机存储模块14，上位机中断处理模块15，上位机无线通信模块16，实时或虚模训练图像显示用的显示驱动模块17，上位机故障报警模块18，其中：
控制模式选择模块12，以下简称模式选择模块12，设有：主动启动控制模式、被动启动控制模式、重新启动控制模式以及随机调用实时训练图像用的随机调用控制模式，并设定各种模式的编号，其中：
主动启动控制模式，简称主动模式，按设定的分布式康复训练日程计划以无线方式定时、成批地向各所述下位机下传康复训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，下传时间，下位机序号，操作员姓名，虚模训练信息包类别及序号》，所述类别为需康复的功能障碍类别，序号为所述类别内的虚模信息包的序号，
被动启动控制模式，简称被动模式，应各所述下位机的随机需要，下传随机训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，下传时间，下传机序号，操作员姓名，虚模训练信息包类别及序号》，
重新启动控制模式，简称重启模式，在所述上下位机中，任何 一方在消除导致中断的因素后，向对方主动发出的请求重新启动受中断的康复训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，本机序号，重启时间，操作员以及虚模训练信息包的类别及序号》，
随机调用控制模式，简称随机模式，对应的随机调用虚模训练数组为：《控制模式序号，上位机序号，调用时间，操作员，被调用的下位机序号，待调用的虚模训练信息包类别及序号》，以便上位机实时监控，
数据库模块11，是一种康复训练用的虚模训练信息包数据库，至少包括：音配像的配音讲解经络传导与肢体运动关系的潜能开发虚模训练信息包，肢体运动康复治疗用的所述虚模训练信息包，康复对象至少包括上肢和下肢，躯干和头颈，
上位机存储模块14，存储的信息至少包括：潜能开发虚模信息包的类别号和序号，各所述虚模训练信号的类别号及序号，上位机及各所述下位机的下述信息：序号，产品信息，维修信息，操作员信息，启动用的密钥，以及上位机工作日志，其中至少包括：使用日期、操作员、控制模式及编号、对应下位机的序号、下位机操作员、涉及的虚模训练信息包类别号及序号、中断信息，
中断处理模块15，设有：中断处理数组，包括以下数据项：《请求方序号、中断请求操作员、请求中断的时刻、被中断的训练信息包的序号及类别号》，
下位机，设有下述功能模块2，包括：控制模块21，肢体康复治疗模块22，下位机存储模块23，下位机无线通信模块24，虚模训练 包信息的双图像显示驱动模块25，缓存模块27，中断处理模块28以及故障报警模块26，除此之外，***还设有CCD摄像头及虚模训练用的多屏幕双图像显示屏，其中：
控制模块21，至少设有：向上位机发出的修改本机存储信息的请求数组，数据项为：《本机序号，操作员，请求时间，更改所涉及的存储信息及更改结果》，实时训练结束的请求数组，还要接收来自所述上位机的存储信息和更改消息，
下位机存储模块23，存储患者信息以及进行过的康复训练项目名称，虚模训练信息类别、序号以及康复进度，
步骤2，所述上位机依次按以下步骤控制各所述下位机进行一对多的分布式肢体康复训练：
步骤(2.1)，所述上位机在通电后先使用本机密码开机，再在各下位机接通电源后用各下位机密钥打开各下位机，
步骤(2.2)，所述上位机和下位机分别初始化：
所述上位机建立所述数据库，并借助所述缓存模块27，把所述数据库内的数据全部无线存入所述上位机存储模块14，
所述下位机把从所述上位机下载的存储信息经下位机缓存模块27输入所述下位机存储模块23，初始时为空，
步骤(2.3)，所述上位机执行主动模式，从所述上位机存储模块14中调出各所述下位机按康复训练日程计划提出的所需要的虚模训练信息包经上位机缓存模块13缓存后，以无线方式下传至各对应的所述下位机的肢体康复训练用的存储模块23，同时下传的还有所述的 虚模康复训练用的潜能开发虚模训练信息包，在所述上位机的双屏幕显示屏上播放配音图像，此时，上位机操纵台上设置的各所述下位机的工况显示灯为绿色，进入主动模式，
步骤(2.4)，各所述下位机在收到步骤(2.3)发出的潜能开发虚模信息及所需的虚模信息后，在所述下位机的虚模训练用的双图像显示屏上显示，同时启动CCD摄像头拍摄训练过程并实时存入所述下位机的缓存模块27，供所述上位机实时调取监督，此时下位机操作台上的工况显示灯为绿色，进入康复训练阶段，
步骤(2.5)，在各所述下位机进入康复训练阶段下，所述上位机启动随机调用控制模式选择模块12，随机控制任一下位机的控制模块21，从缓存模块27调出并向所述上位机发出康复训练实时训练图像供上位机播放使用，上位机操作台上的对应下位机的绿色工况显示灯进入闪烁状态，
同时，上位机的中断处理模块15或对应下位机的中断处理模块28一旦在收到中断信号后进行中断处理，相应上位机或下位机的工况显示灯由绿变红，上位机操作台上的对应下位机的工况显示灯也由绿变红，在重启模式时，又都变成绿色，
步骤(2.6)，在执行步骤(2.3)-步骤(2.5)时，已完成实时康复训练任务的下位机，向所述上位机发出康复训练完成的信息进行被动模式，相应位置的工况显灯变成黄色，等待新的康复任务的到来，
步骤(2.7)，一旦所有的所述下位机当天的康复训练任务全部执行完毕，所有的下位机的和所述上位机的工况显示灯全部熄灭，程序终 止。
在康复训练用的虚模信息数据库中还包括：婴幼儿肢体康复的虚模训练信息包，偏瘫、截瘫、面瘫、小儿脑瘫神经康复训导虚模训练信息包，肺功能障碍神经康复训导虚模训练信息包，认知功能障碍神经康复训导虚模训练信息包、吞咽功能障碍神经康复训导虚模训练信息包、***功能障碍神经康复训导虚模训练信息包以及视力障碍神经康复虚模训练信息包，，采用了基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议Zigbee。
本发明的效果在于，能一对多的同时满足多个功能障碍患者，满足全身各关节主动抗阻下的主动运动训练的需要，
附图说明：
图1.本发明的程序流程框图，
图2.本发明的***框图。
具体实施方式
本发明所述的潜能开发虚模训练信息是一个推介神经训导康复训练方法的康复训练。
本发明所述的虚模训练信息，是一种针对某类肢体功能障碍而提出的供体疗师实际训练使用的音配像的康复训练包。
开机加上电源后，整个***初始化。
上位机执行主动模式：从数据库模块调取所述的潜能开发虚模信息经缓存后以无线形式发往各下位机缓存模块，同时，在上位机的 多屏幕显示屏上播放，对传输过程进行监控，而各下位机则经缓存模块传送至肢体康复训练模块存储并同时在双图像显示屏上播放向患者进行推介。与此同时，上位机操作员即体疗师按日程，按各下位机预定的康复训练类别及序号按需向各下位机发送虚模训练信息包，供下位机在CCD摄像机辅助下边配音讲解边训练，在下位机的多屏幕双图像显示屏上进行虚模训练和实时训练的对比下做音配像训练，
在下位机操作员即体疗师进行康复训练时，上位机任意调取至少一个康复训练图像在多屏幕显示屏(为所述多屏幕的双图像的虚模或实时显示屏的简称)上显示供过程随机监督使用，与此同时，上位机及下位机分别判别各自的中断处理模块是否收到来自对方的中断处理请求信号，随时准备启动中断操作。一旦导致中断的因素消失便启动重启模式，向对方提供重新启动的需求，
上位机接到下位机发来的训练结束信息后，一旦这些已完成训练任务的下位机接到新任务而提出被动启动控制需求时，便开始对所述已完成当前任务的下位机发送新的虚模训练信息包，
上位机接到所有下位机都已完成的训练任务的信息时，便完成了日训练计划，程序结束。
本发明在实现了一对多的训练项目的同时，也保证了上位机对下位机的实时监督，以及下位机在执行计划外训练任务时的自主性。
Claims (3)
1.一种基于神经训导的一对多康复训练的分布式控制方法，其特征在于，是在一个分布式计算机通信控制网络***中依次按以下步骤实现的：
步骤(1)，构建一个基于神经训导的一对多康复训练的分布式计算机通信控制网络，包括：一台上位机以及n台按网络传输控制协议与所述上位机进行双向通信控制的下位机，n为有限的正整数，其中：
上位机,包括：
多屏幕的双图像的实时训练或/和虚拟模拟，以下简称虚模训练的显示屏，简称多屏幕显示屏，
所述上位机：
至少还包括下述各功能模块组件(1)：
数据库模块(11)，控制模式选择模块(12)，虚模信息包缓存模块(13)，上位机存储模块(14)，上位机中断处理模块(15)，上位机无线通信模块(16)，实时或虚模训练图像显示用的显示驱动模块(17)，上位机故障报警模块(18)，其中：
控制模式选择模块(12)，以下简称模式选择模块(12)，设有：主动启动控制模式、被动启动控制模式、重新启动控制模式以及随机调用实时训练图像用的随机调用控制模式，并设定各种模式的编号，其中：
主动启动控制模式，简称主动模式，按设定的分布式康复训练日程计划以无线方式定时、成批地向各所述下位机下传康复训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，下传时间，下位机序号，操作员姓名，虚模训练信息包类别及序号》，所述类别为需康复的功能障碍类别，序号为所述类别内的虚模信息包的序号，
被动启动控制模式，简称被动模式，应各所述下位机的随机需要，下传随机训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，下传时间，下传机序号，操作员姓名，虚模训练信息包类别及序号》，
重新启动控制模式，简称重启模式，在所述上下位机中，任何一方在消除导致中断的因素后，向对方主动发出的请求重新启动受中断的康复训练用的虚模训练数组，其中的数据项为：《控制模式编号，本机序号，重启时间，操作员以及虚模训练信息包的类别及序号》，
随机调用控制模式，简称随机模式，对应的随机调用虚模训练数组为：《控制模式序号，上位机序号，调用时间，操作员，被调用的下位机序号，待调用的虚模训练信息包类别及序号》，以便上位机实时监控，
数据库模块(11)，是一种康复训练用的虚模训练信息包数据库，至少包括：音配像的配音讲解经络传导与肢体运动关系的潜能开发虚模训练信息包，肢体运动康复治疗用的所述虚模训练信息包，康复对象至少包括上肢和下肢，躯干和头颈，
上位机存储模块(14)，存储的信息至少包括：潜能开发虚模信息包的类别号和序号，各所述虚模训练信号的类别号及序号，上位机及各所述下位机的下述信息：序号，产品信息，维修信息，操作员信息，启动用的密钥，以及上位机工作日志，其中至少包括：使用日期、操作员、控制模式及编号、对应下位机的序号、下位机操作员、涉及的虚模训练信息包类别号及序号、中断信息，
中断处理模块(15)，设有：中断处理数组，包括以下数据项：《请求方序号、中断请求操作员、请求中断的时刻、被中断的训练信息包的序号及类别号》，
下位机，设有下述功能模块(2)，包括：控制模块(21)，肢体康复治疗模块(22)，下位机存储模块(23)，下位机无线通信模块(24)，虚模训练包信息的双图像显示驱动模块(25)，缓存模块(27)，中断处理模块(28)以及故障报警模块(26)，除此之外，***还设有CCD摄像头及虚模训练用的多屏幕双图像显示屏，其中：
控制模块(21)，至少设有：向上位机发出的修改本机存储信息的请求数组，数据项为：《本机序号，操作员，请求时间，更改所涉及的存储信息及更改结果》，实时训练结束的请求数组，还要接收来自所述上位机的存储信息和更改消息，
下位机存储模块(23)，存储患者信息以及进行过的康复训练项目名称，虚模训练信息类别、序号以及康复进度，
步骤(2)，所述上位机依次按以下步骤控制各所述下位机进行一对多的分布式肢体康复训练：
步骤(2.1)，所述上位机在通电后先使用本机密码开机，再在各下位机接通电源后用各下位机密钥打开各下位机，
步骤(2.2)，所述上位机和下位机分别初始化：
所述上位机建立所述数据库，并借助所述缓存模块(27)，把所述数据库内的数据全部无线存入所述上位机存储模块(14)，
所述下位机把从所述上位机下载的存储信息经下位机缓存模块(27)输入所述下位机存储模块(23)，初始时为空，
步骤(2.3)，所述上位机执行主动模式，从所述上位机存储模块(14)中调出各所述下位机按康复训练日程计划提出的所需要的虚模训练信息包经上位机缓存模块(13)缓存后，以无线方式下传至各对应的所述下位机的肢体康复训练用的存储模块(23)，同时下传的还有所述的虚模康复训练用的潜能开发虚模训练信息包，在所述上位机的双屏幕显示屏上播放配音图像，此时，上位机操纵台上设置的各所述下位机的工况显示灯为绿色，进入主动模式，
步骤(2.4)，各所述下位机在收到步骤(2.3)发出的潜能开发虚模信息及所需的虚模信息后，在所述下位机的虚模训练用的双图像显示屏上显示，同时启动CCD摄像头拍摄训练过程并实时存入所述下位机的缓存模块(27)，供所述上位机实时调取监督，此时下位机操作台上的工况显示灯为绿色，进入康复训练阶段，
步骤(2.5)，在各所述下位机进入康复训练阶段下，所述上位机启动随机调用控制模式选择模块(12)，随机控制任一下位机的控制模块(21)，从缓存模块(27)调出并向所述上位机发出康复训练实时训练图像供上位机播放使用，上位机操作台上的对应下位机的绿色工况显示灯进入闪烁状态，
同时，上位机的中断处理模块(15)或对应下位机的中断处理模块(28)一旦在收到中断信号后进行中断处理，相应上位机或下位机的工况显示灯由绿变红，上位机操作台上的对应下位机的工况显示灯也由绿变红，在重启模式时，又都变成绿色，
步骤(2.6)，在执行步骤(2.3)-步骤(2.5)时，已完成实时康复训练任务的下位机，向所述上位机发出康复训练完成的信息进行被动模式，相应位置的工况显灯变成黄色，等待新的康复任务的到来，
步骤(2.7)，一旦所有的所述下位机当天的康复训练任务全部执行完毕，所有的下位机的和所述上位机的工况显示灯全部熄灭，程序终止。
2.根据权利要求1所述的一种基于神经训导的一对多康复训练的分布式控制方法，其特征在于，在康复训练用的虚模信息数据库中还包括：婴幼儿肢体康复的虚模训练信息包，偏瘫、截瘫、面瘫、小儿脑瘫神经康复训导虚模训练信息包，肺功能障碍神经康复训导虚模训练信息包，认知功能障碍神经康复训导虚模训练信息包、吞咽功能障碍神经康复训导虚模训练信息包、***功能障碍神经康复训导虚模训练信息包以及视力障碍神经康复虚模训练信息包。
3.根据权利要求1所述的一种基于神经训导的一对多康复训练的分布式控制方法，其特征在于，采用了基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议Zigbee。
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