基于无线加速度传感器网络的医疗辅助康复系统

论文摘要

本文提出一套基于无线加速度传感器网络、远程测控技术和跨平台智能终端的医疗辅助康复系统。对比传统辅助康复系统,本系统在肢体受创病人的辅助康复过程的多个方面和环节表现出较大的优势,利用高敏感度的三轴加速度传感器精确记录身体各主要关节的运动轨迹和力度,并在超标情况给出语音提示,克服了以往系统非柔性、依赖个人经验、无法精确记录和场地受限等缺点。提供一种架构在多种传输介质上的透明网络,并实现了PC、PDA、手机等智能终端的实时接入,使医生、病人、病人家属不再受到时间和空间上的制约,可以在任何地方接入此网络,病人可以在家进行康复训练,系统将实时数据和视频发送给医生或病人家属,身处异地的医生们可以通过此网络进行会诊,并与病人交换意见。此外还可利用积累的临床信息创建医疗数据仓库,并在此数据仓库中进行数据挖掘。随着医疗界对加速度曲线的接触增多,希望日后的医生看到关节加速度曲线时,如同看到心电图那般,很容易可以得知该关节的病理情况。针对康复训练的过程痛苦而枯燥的情况,提出“康复训练过程游戏化”的概念,将肢体动作控制的游戏融入到康复训练过程中,使训练过程变得有趣而多样化,利于分散病患对肢体疼痛的注意力,让训练取得更好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 医疗康复系统现状和前景
• 1.3 无线传感器网络研究现状和前景
• 1.4 本文研究的主要内容及意义
• 1.4.1 加速度测量的无线网络化、模块化
• 1.4.2 将网络化的精确运动模式检测引入医学界
• 1.4.3 实现加速度计在PC、PDA和手机三大智能平台的开发库
• 1.4.4 提出康复过程游戏化的概念
• 1.4.5 为可植入式无线传感器网络进行前期探索
• 第二章 基于无线传感器网络的医疗辅助康复系统概述
• 2.1 系统架构
• 2.1.1 可佩带式无线传感器网络
• 2.1.2 中继服务器
• 2.1.3 数据处理终端
• 2.2 与现有系统相比的优势
• 2.2.1 现有系统的不足
• 2.2.2 基于无线加速度传感器网络的医疗辅助康复系统的优势
• 2.3 系统预期效果
• 2.4 方案推广可行性分析
• 2.4.1 市场需求
• 2.4.2 价格因素
• 第三章 无线传感器网络节点硬件设计
• 3.1 双核无线加速度传感器网络节点架构
• 3.2 器件选型
• 3.2.1 三轴加速度传感器:MXR9500G/M
• 3.2.2 低功耗监控微控制器:ATmega168V
• 3.2.3 高性能微处理器:MC9S08GT60
• 3.2.4 ZigBee协议与射频芯片:MC13192
• 3.3 电路设计
• 3.4 射频天线设计
• 3.5 节点封装
• 3.6 功耗测评
• 第四章 无线传感器网络协议设计
• 4.1 主流无线传感器网络协议介绍
• 4.1.1 基于数据的路由协议
• 4.1.2 基于层次的路由协议
• 4.1.3 基于位置的路由协议
• 4.1.4 基于网络流的路由协议
• 4.2 适用于医疗康复系统的无线传感器网络协议设计
• 4.3 网络协议在硬件节点上的实现
• 4.4 网络协议性能实测
• 第五章 跨平台医疗辅助康复系统软件设计
• 5.1 PC平台
• 5.1.1 PC平台本地数据采集系统
• 5.1.2 规范动作与提示策略
• 5.1.3 PC平台B/S架构远程观测辅助系统
• 5.1.4 PC平台语音识别、提示功能
• 5.2 PDA平台架构
• 5.2.1 PDA平台本地数据采集
• 5.2.2 PDA平台B/S架构远程观测辅助系统
• 5.3 手机J2ME平台便携数据采集终端
• 5.4 流媒体服务器在远程医疗辅助康复中的应用
• 第六章 系统实测案例分析
• 6.1 韧带拉伤康复训练
• 6.2 偏瘫步态检测及康复训练
• 6.3 实测康复效果评估
• 第七章 康复训练过程的游戏化
• 7.1 三维手机游戏控制器
• 7.2 用手翻阅电子书
• 7.3 虚拟现实游览器
• 第八章 总结与展望
• 8.1 主要工作总结
• 8.2 下一步工作方向
• 致谢语
• 参考文献
• 附录