一种膝骨关节炎的功能评分方法及其系统与流程

本发明涉及膝关节功能评估，具体地，涉及一种膝骨关节炎的功能评分方法及其系统。

背景技术：

1、膝骨关节炎(knee osteoarthritis，koa)是一种以膝关节软骨变形、破坏及骨质增生为主要发病特点，最终会累及关节周围所有组织的慢性关节疾病[1]。koa在人群中发病率较高，尤其危害老年人的身体健康。国外研究显示koa在65岁以上人群中的放射学患病率可达50％以上，而在75岁以上人群中，这一数值更可达约80％。我国的koa患病人口同样巨大。一项纳入30项中国研究的荟萃分析显示，koa在中国的平均有症状患病率为18％，其中女性的患病率(19％)明显高于男性(11％)。随着人口老龄化的加重和肥胖人群持续增加，预计未来koa的发病率仍有不断上升的趋势。koa的主要临床表现是膝关节持续疼痛和活动障碍，严重影响患者站立、行走、上下楼梯等日常生活，到后期还会出现畸形和关节强直，最终导致残疾。koa对人群健康危害极大。相关研究结果表明koa已成为导致美国50岁以上男性失去工作能力的第二位因素，仅次于心血管系统疾病。更有研究分析显示到2020年，骨关节炎将成为全球范围内导致残疾的第四大疾病。因此对于koa的早期诊断和治疗对于保障和促进中老年人健康极为重要。

2、目前通常会采用hss(hospital for special surgery，膝关节评分系统)评分、womac(the western ontario andmcmaster universities osteoarthritis index，西安大略与麦克马斯特大学骨关节炎指数评分)、kss(knee society score，膝关节协会评分)等评分指标系统性对患者疼痛程度、关节功能状况、关节活动范围、僵硬程度进行评估和量化。然而目前的评分方式通常需要人工参与，且对于医生的检查经验要求较高，评估结果根据参与人经验的不同存在差异。

3、目前的评分方式主要是由人工参与并借助专业的评分设备，根据临床表现进行量表打分，得分越高说明膝关节功能越好。

4、现有技术存在的缺陷主要有：

5、1)现有的评估技术需要患者在医院专业人员的帮助下完成评估，无法自己远程居家完成膝关节评估任务，这增加了患者的经济负担和医院资源。

6、2)现有的评估方法操作繁琐、流程复杂，对医生和患者来说相对麻烦。

7、3)现有的用于步态以及膝关节活动范围估计的肢体跟踪技术存在价格昂贵、成本高的缺点，如三维步态捕捉系统(vicon)和等速(cybex)等设备均在几十到上百万，成本高。

8、4)现有的可穿戴传感设备的评估算法测量参数多，误差大。

9、因此急需一种能减少穿戴的传感器数量、自动计算患者的数据的模型集成方法，该模型集成方法能实现自动计算膝关节评分。

10、在上述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明提供一种解决上述技术问题的一种膝骨关节炎的功能评分方法及其系统。

2、本申请第一方面实施例提供一种膝骨关节炎的功能评分方法，其中，包括：

3、获取患者的膝关节传感器参数和膝关节图像序列，其中，膝关节传感器参数为惯性传感器采集的传感器数据，膝关节图像序列为步态捕捉单元采集的步态捕捉数据；

4、将膝关节图像序列输入到预先训练好的第一多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第一功能评价结果；

5、根据膝关节传感器参数获取患者膝关节的关节参数，将关节参数输入到预先训练好的第二多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第二功能评价结果；

6、于所述第一功能评价结果和所述第二功能评价结果中的对应的评价项之间的差值都在预设误差范围内时，第一功能评价结果或第二功能评价结果为功能评价预测结果。

7、本申请第二方面实施例提供一种膝骨关节炎的功能评分系统，其中，包括：

8、获取模块：用于获取患者的膝关节传感器参数和膝关节图像序列，其中，膝关节传感器参数为设置在患者小腿和大腿处的惯性传感器采集的传感器数据，膝关节图像序列为步态捕捉单元采集的步态捕捉数据，所述步态捕捉单元包括捕捉组件和设置在患者小腿、膝关节和大腿处的穿戴反馈组件，所述捕捉组件用于获取膝关节图像序列，膝关节图像序列包括穿戴反馈组件的反馈信息；

9、第一评估模块：将膝关节图像序列输入到预先训练好的第一多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第一功能评价结果；

10、第二评估模块：根据膝关节传感器参数获取患者膝关节的关节参数，将关节参数输入到预先训练好的第二多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第二功能评价结果；

11、验证模块：于所述第一功能评价结果和所述第二功能评价结果中的对应的评价项之间的差值都在预设误差范围内时，第一功能评价结果或第二功能评价结果为功能评价预测结果。

12、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，其中，包括存储器、处理器；

13、其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如上述任一所述的膝骨关节炎的功能评分方法。

14、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述任一所述的膝骨关节炎的功能评分方法。

15、本发明的有益效果：

16、通过至少三个步态捕捉单元获取膝关节图像序列，并根据膝关节图像序列获取得到对应的功能评价结果；通过至少两个惯性传感器获取传感器数据，并根据传感器数据获取得到对应的功能评价结果；并对两个功能评价结果的差值进行验证，并将通过验证的功能评价结果作为功能评价预测结果。实现了通过少数设备预测膝关节的功能评价结果；由于设备少，并且患者可自行穿戴，从而实现患者自行对膝关节功能的进行预测，实现了患者的居家监测膝关节功能；由于便携式功能评价设备是穿戴在患者身上，容易出现设备零件损坏的可能性，因此通过两种不同的测量方式分别获取得到对应的功能评价结果，并将两个功能评价结果的绝对值差值作为误差指标对结果进行验证，提高测量准确度，并于多次测量均不准确时提示患者设备故障。

17、上述技术实现要素：仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，所述将膝关节图像序列输入到预先训练好的第一多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第一功能评价结果，具体包括：

3.如权利要求2所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，所述将膝关节图像序列输入到预先训练好的第一步态参数计算模块中，获取得到膝关节的第一步态参数，具体包括：

4.如权利要求1所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，所述根据膝关节传感器参数获取患者膝关节的关节参数，将关节参数输入到预先训练好的第二多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第二功能评价结果，具体包括：

5.如权利要求4所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，所述根据膝关节传感器参数获取患者膝关节的关节参数，将关节参数输入到预先训练好的第二步态参数计算模块中，得到膝关节的第二步态参数，具体包括：

6.如权利要求1所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，所述于所述第一功能评价结果和所述第二功能评价结果中的对应的评价项之间的差值都在预设误差范围内时，第一功能评价结果或第二功能评价结果为功能评价预测结果，还包括：

7.如权利要求1所述的膝骨关节炎的功能评分方法，其特征在于，

8.一种膝骨关节炎的功能评分系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器；

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的膝骨关节炎的功能评分方法。

技术总结本发明公开了一种膝骨关节炎的功能评分方法及其系统，其中，获取患者的膝关节传感器参数和膝关节图像序列；将膝关节图像序列输入到预先训练好的第一多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第一功能评价结果；根据膝关节传感器参数获取患者膝关节的关节参数，将关节参数输入到预先训练好的第二多任务模型集成模块中，获取得到患者关节的第二功能评价结果；于第一功能评价结果和第二功能评价结果中的对应的评价项之间的差值都在预设误差范围内时，第一功能评价结果或第二功能评价结果为功能评价预测结果。本发明量通过少数设备预测膝关节的功能评价结果，实现远程监测膝关节功能，通过两个功能评价结果的差值对结果进行验证，提高测量准确度。技术研发人员：尚宏喜,岳家吉,杨泽诚,任小蓉受保护的技术使用者：深圳市第二人民医院（深圳市转化医学研究院）技术研发日：技术公布日：2024/8/16