本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)設(shè)備，尤其是涉及一種肺功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、肺作為人體重要的呼吸器官，其功能的正常與否對(duì)身體健康至關(guān)重要。對(duì)于兒童群體而言，肺部疾病的發(fā)生可能會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生嚴(yán)重影響。近年來(lái)，隨著環(huán)境變化等多種因素的影響，兒童肺部疾病呈現(xiàn)出多發(fā)和低齡化的趨勢(shì)。例如，肺炎及重癥肺炎、支氣管哮喘、胸廓畸形等常見(jiàn)兒童肺部疾病，在治療后往往需要進(jìn)行肺功能康復(fù)訓(xùn)練，以促進(jìn)肺部功能的恢復(fù)，降低疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，保障兒童未來(lái)的健康發(fā)育。

2、傳統(tǒng)的肺功能康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備，多是為成人設(shè)計(jì)，在應(yīng)用于兒童時(shí)存在諸多問(wèn)題。以常見(jiàn)的肺功能康復(fù)理療器為例，其主要由通過(guò)導(dǎo)氣管連接的主機(jī)以及吹氣嘴構(gòu)成。這類設(shè)備對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)，存在以下明顯缺陷：

3、1、缺乏針對(duì)性設(shè)計(jì)：設(shè)備的口含嘴等部件未充分考慮兒童口腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸和材質(zhì)選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致兒童在使用過(guò)程中出現(xiàn)不適，甚至造成對(duì)口唇、口腔黏膜的損傷，影響兒童使用的積極性和依從性。

4、2、訓(xùn)練方式枯燥：訓(xùn)練過(guò)程通常只是簡(jiǎn)單的呼氣、吸氣操作，缺乏趣味性，對(duì)于天性活潑、注意力難以長(zhǎng)時(shí)間集中的兒童來(lái)說(shuō)，很難主動(dòng)堅(jiān)持完成訓(xùn)練，從而影響康復(fù)效果。

5、3、無(wú)法直觀評(píng)估訓(xùn)練效果：兒童難以直觀了解自己的訓(xùn)練效果，若依靠專業(yè)人員評(píng)估，又可能因兒童對(duì)訓(xùn)練感受表述不準(zhǔn)確，導(dǎo)致訓(xùn)練負(fù)荷安排不合理，過(guò)輕則達(dá)不到訓(xùn)練目的，過(guò)重則可能對(duì)兒童肺部造成不必要的損傷。

6、4、缺乏個(gè)性化訓(xùn)練方案：現(xiàn)有的訓(xùn)練設(shè)備大多采用統(tǒng)一的訓(xùn)練模式，未能根據(jù)兒童的年齡、病情嚴(yán)重程度、肺功能初始狀況等個(gè)體差異制定個(gè)性化訓(xùn)練方案，無(wú)法滿足不同兒童的康復(fù)需求。

7、目前，雖有部分針對(duì)兒童的康復(fù)訓(xùn)練嘗試結(jié)合游戲形式，但在呼吸訓(xùn)練與游戲的融合度、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性以及個(gè)性化調(diào)整方面仍存在不足。例如，一些簡(jiǎn)單的吹氣游戲，僅僅是將吹氣作為啟動(dòng)游戲的單一條件，未與肺功能訓(xùn)練的關(guān)鍵指標(biāo)（如氣流流速、流量、呼吸節(jié)律等）緊密結(jié)合，無(wú)法準(zhǔn)確反映訓(xùn)練效果，也難以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練強(qiáng)度的科學(xué)調(diào)整。

8、綜上所述，研發(fā)一種專門適用于兒童的、能夠有效解決上述問(wèn)題的肺功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)具有迫切的現(xiàn)實(shí)需求，這不僅有助于提高兒童肺功能康復(fù)訓(xùn)練的效果，更對(duì)保障兒童的健康成長(zhǎng)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種肺功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種肺功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：

3、口含嘴：內(nèi)置氣流傳感器，用于獲取呼吸訓(xùn)練過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給主機(jī)模塊；

4、主機(jī)模塊：包含數(shù)據(jù)處理器，接收氣流傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)；

5、游戲訓(xùn)練模塊：包含若干種游戲類型，根據(jù)訓(xùn)練兒童的自身?xiàng)l件選擇不同的游戲類型進(jìn)行訓(xùn)練；

6、激勵(lì)反饋模塊：根據(jù)游戲過(guò)程中的任務(wù)完成度及訓(xùn)練指標(biāo)強(qiáng)度，主機(jī)模塊反饋即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)以激發(fā)兒童的訓(xùn)練積極性；

7、個(gè)性化訓(xùn)練模塊：根據(jù)訓(xùn)練兒童自身?xiàng)l件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)其內(nèi)置的康復(fù)模型，生成個(gè)性化的訓(xùn)練方案，并且動(dòng)態(tài)調(diào)整訓(xùn)練方案。

8、優(yōu)選的，還包括：

9、呼吸輔助裝置：在吸氣困難時(shí)，提供正壓輔助，在呼氣時(shí)，用于調(diào)節(jié)阻力，呼吸輔助裝置包括小型呼吸輔助泵，與主機(jī)模塊連接，根據(jù)游戲類型和實(shí)時(shí)呼吸狀況自動(dòng)調(diào)整輔助力度；

10、互動(dòng)模塊：主機(jī)模塊連接互聯(lián)網(wǎng)，參與同種游戲類型的相同強(qiáng)度的兒童在線比拼或合力完成挑戰(zhàn)。

11、優(yōu)選的，主機(jī)模塊包括主機(jī)本體和套設(shè)在主機(jī)本體外圍的外殼，主機(jī)本體用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及儲(chǔ)存，外殼包括不同的主題風(fēng)格，依據(jù)兒童的個(gè)人喜好進(jìn)行更換；主機(jī)本體上設(shè)置有操作顯示屏和燈光模塊，操作顯示屏上包括登錄界面、主題設(shè)置界面、游戲選擇界面、結(jié)果查看界面、個(gè)性化訓(xùn)練方案查看界面以及即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)獲取界面；燈光模塊根據(jù)在主題設(shè)置界面所選擇的主題進(jìn)行投影，用于增強(qiáng)游戲訓(xùn)練過(guò)程的真實(shí)感。

12、優(yōu)選的，游戲訓(xùn)練模塊具體包括：

13、難度級(jí)別設(shè)置：根據(jù)兒童登錄后顯示的基本信息、肺功能基礎(chǔ)狀況以及過(guò)往訓(xùn)練數(shù)據(jù)，制定初始游戲難度；在不斷訓(xùn)練過(guò)程中，根據(jù)個(gè)性化訓(xùn)練模塊提供的訓(xùn)練方案，實(shí)時(shí)調(diào)整游戲難度；

14、呼吸參數(shù)設(shè)置：針對(duì)不同的游戲類型和訓(xùn)練階段，設(shè)定呼吸目標(biāo)參數(shù)，包括吹氣力度、吸氣深度、呼吸頻率和呼氣時(shí)長(zhǎng)；同時(shí)，設(shè)置呼吸參數(shù)的范圍，若兒童的呼吸參數(shù)超出或低于安全范圍，則語(yǔ)音助手提示兒童調(diào)整呼吸方式或調(diào)整游戲難度；

15、訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)設(shè)置：包括單次訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)和休息間隔的設(shè)置，單次訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)結(jié)合兒童的體力及注意力集中程度在操作顯示屏上進(jìn)行設(shè)置，并且依據(jù)訓(xùn)練過(guò)程，實(shí)時(shí)調(diào)整單次訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)；休息間隔的時(shí)長(zhǎng)小于單次訓(xùn)練的時(shí)長(zhǎng)。

16、優(yōu)選的，激勵(lì)反饋模塊具體包括：

17、獎(jiǎng)勵(lì)類型設(shè)置：包括虛擬獎(jiǎng)勵(lì)、游戲類型解鎖或主題界面的解鎖，以及將虛擬獎(jiǎng)勵(lì)與現(xiàn)實(shí)獎(jiǎng)勵(lì)進(jìn)行結(jié)合的方式；

18、反饋方式設(shè)置：包括視覺(jué)反饋、聽(tīng)覺(jué)反饋和觸覺(jué)反饋；

19、獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則設(shè)置：根據(jù)不同的游戲類型及游戲強(qiáng)度、結(jié)合游戲訓(xùn)練過(guò)程中的任務(wù)完成度，從而匹配相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)；還包括連續(xù)簽到獎(jiǎng)勵(lì)，設(shè)置連續(xù)完成任務(wù)或達(dá)到訓(xùn)練指標(biāo)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制；

20、個(gè)性化獎(jiǎng)勵(lì)設(shè)置：根據(jù)不同兒童的愛(ài)好、個(gè)體差異及訓(xùn)練進(jìn)展，為不同能力水平的兒童提供相適應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。

21、優(yōu)選的，視覺(jué)反饋具體為：通過(guò)設(shè)置在游戲界面的獎(jiǎng)勵(lì)區(qū)域，當(dāng)兒童完成任務(wù)或達(dá)成某項(xiàng)訓(xùn)練指標(biāo)時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)區(qū)域出現(xiàn)在操作顯示屏的中心，并彈出動(dòng)畫效果或文字提示，同時(shí)，語(yǔ)音助手播放獎(jiǎng)勵(lì)內(nèi)容及鼓勵(lì)兒童的話語(yǔ)；聽(tīng)覺(jué)反饋為：獎(jiǎng)勵(lì)彈出時(shí)，同時(shí)播放音樂(lè)，用于強(qiáng)化獎(jiǎng)勵(lì)的喜悅感；觸覺(jué)反饋包括兒童訓(xùn)練過(guò)程中使用的座椅，座椅與主機(jī)本體連接，當(dāng)觸發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，座椅產(chǎn)生觸覺(jué)反饋。

22、優(yōu)選的，個(gè)性化訓(xùn)練模塊具體包括：

23、數(shù)據(jù)收集與整理：包括登錄后獲取的兒童基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、醫(yī)護(hù)人員導(dǎo)入的醫(yī)學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)時(shí)采集的訓(xùn)練數(shù)據(jù)；

24、構(gòu)建康復(fù)模型，并通過(guò)其內(nèi)置的機(jī)器學(xué)習(xí)算法持續(xù)優(yōu)化；

25、將收集的數(shù)據(jù)輸入至康復(fù)模型中，生成針對(duì)該兒童的訓(xùn)練方案，方案包括游戲類型的選擇、訓(xùn)練強(qiáng)度的設(shè)定、訓(xùn)練時(shí)間的安排以及訓(xùn)練頻率的設(shè)置；

26、調(diào)整機(jī)制：包括動(dòng)態(tài)調(diào)整和周期性調(diào)整，動(dòng)態(tài)調(diào)整為根據(jù)訓(xùn)練過(guò)程中的采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整訓(xùn)練方案；周期性調(diào)整為在周期時(shí)間內(nèi)，綜合分析過(guò)往數(shù)據(jù)，對(duì)訓(xùn)練方案進(jìn)行全面調(diào)整。

27、優(yōu)選的，個(gè)性化訓(xùn)練模塊還包括：可視化報(bào)告生成和遠(yuǎn)程調(diào)整，定期將兒童的康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成可視化訓(xùn)練報(bào)告，展示兒童的訓(xùn)練進(jìn)展與成效，便于家長(zhǎng)和醫(yī)護(hù)人員了解兒童的康復(fù)狀態(tài)；醫(yī)護(hù)人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登錄主機(jī)系統(tǒng)，查看兒童的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并給出專業(yè)判斷，對(duì)康復(fù)模型生成的訓(xùn)練方案進(jìn)行調(diào)整。

28、優(yōu)選的，操作顯示屏還包括訓(xùn)練成就展示界面，登錄后，在此界面直觀展示兒童在訓(xùn)練過(guò)程中的各項(xiàng)成就；同時(shí)，還包括社交分享界面，在此界面支持兒童將訓(xùn)練成就和獲得的獎(jiǎng)勵(lì)分享到社交平臺(tái)，與家人、朋友分享，還能查看其他兒童分享的內(nèi)容，通過(guò)點(diǎn)贊和評(píng)估激發(fā)兒童的訓(xùn)練積極性。

29、因此，本發(fā)明采用上述一種肺功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，具有以下有益效果：

30、（1）精準(zhǔn)適配個(gè)體差異：能夠根據(jù)每個(gè)兒童的獨(dú)特身體條件和肺功能狀況制定個(gè)性化的訓(xùn)練方案，使訓(xùn)練更加精準(zhǔn)有效；

31、（2）科學(xué)指導(dǎo)訓(xùn)練過(guò)程：通過(guò)康復(fù)模型及其內(nèi)置的優(yōu)化算法，保證訓(xùn)練方式、強(qiáng)度和頻率的合理性，有助于提高康復(fù)效果；

32、（3）激發(fā)兒童訓(xùn)練積極性：通過(guò)將訓(xùn)練過(guò)程與游戲結(jié)合，增加了訓(xùn)練的趣味性，同時(shí)，不同的游戲類型及強(qiáng)度，使兒童體驗(yàn)到進(jìn)步與成就感，從而激發(fā)其訓(xùn)練積極性和主動(dòng)性，提高訓(xùn)練的依從性；

33、（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)優(yōu)化：根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)訓(xùn)練方案進(jìn)行調(diào)整，保障訓(xùn)練的最佳效果；

34、（5）促進(jìn)醫(yī)患合作：可視化報(bào)告與遠(yuǎn)程調(diào)整，加強(qiáng)了醫(yī)患之間的合作和溝通，有助于形成良好的康復(fù)支持體系，工程促進(jìn)兒童的康復(fù)。

35、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。