一种可穿戴式吞咽康复训练装置、系统及方法

本发明涉及吞咽康复医疗设备，具体涉及一种可穿戴式吞咽康复训练装置、控制系统及训练方法。

背景技术：

1、吞咽功能障碍是脑卒中、头颈部肿瘤放化疗、老年生理机能退化等人群的高发并发症，易导致误吸、肺部感染、营养不良等继发问题，严重影响患者的健康水平与生活质量。舌肌力量下降、咽部感觉减退、吞咽反射延迟是吞咽障碍的核心病理表现，临床康复多通过舌肌力量训练、咽部感觉刺激等干预手段改善患者吞咽功能。

2、现有吞咽康复训练设备主要分为口腔内训练器具与体表刺激设备两大类。在口腔训练器具层面，部分舌肌训练装置采用手持式结构，依赖患者或医护人员手动把持，训练过程中装置易发生移位，稳定性不足，且难以实现持续、实时的数据监测；部分固定式训练装置虽具备压力采集功能，但多为一体化结构，口腔接触组件无法快速拆卸更换，既存在交叉感染的潜在风险，也难以适配不同口腔尺寸的患者。同时，现有舌部压力采集装置多为单点或整体压力检测，无法区分舌尖、舌体中部、舌根的分区压力分布，难以精准识别舌位变化，也无法对局部舌肌力量进行针对性评估。

3、在体表刺激设备层面，现有咽部振动刺激装置多以独立贴片或手持治疗仪的形式存在，无法与口腔内训练装置形成联动控制，刺激模式较为单一，通常仅能输出固定参数的体表振动，无法根据患者的主动训练动作实时匹配刺激时机，难以形成有效的感觉反馈强化。此外，多数设备仅针对咽部单一区域设置刺激，缺少对下颌咬肌、下颌下肌群等吞咽相关肌群的针对性刺激，对口腔-咽部多区域的感觉输入改善作用有限。

4、除此之外，当前多数吞咽康复训练设备缺乏系统化的量化评估能力，训练效果的评价高度依赖康复医师的主观观察与临床经验，缺少舌肌力量水平、有效训练次数、肌群激活状态等客观量化指标，不利于精准跟踪患者的功能恢复进程，也为训练方案的动态调整带来不便。部分搭载数据采集功能的设备，也普遍存在伸舌动作误判率高、数据维度单一的问题，无法为康复评估提供充分、可靠的数据支撑。

5、因此，开发一种兼具佩戴稳定性、使用卫生性、多模态训练与量化评估功能的吞咽康复训练方案，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种可穿戴式吞咽康复训练装置，包括柔性穿戴组件与可更换口腔训练组件，所述柔性穿戴组件与可更换口腔训练组件通过插拔式快拆结构连接；

2、所述柔性穿戴组件包括头戴绑带、u型下颌托以及颈部固定带，所述u型下颌托的底部前端设置有连接件，所述连接件中部设置有插拔卡槽，所述插拔卡槽内部集成有密封气路接口与多组弹性传感对接探针；

3、所述可更换口腔训练组件为独立模块化结构，包括咬合基座以及自咬合基座中部向内侧水平延伸的气囊式舌训练台；所述咬合基座的外侧居中设置有与所述插拔卡槽适配的插头，所述插头内部对应集成有气路接头与传感触点；当所述插头沿插拔卡槽推入并卡合到位时，所述气路接头与气路接口自动密封连通，所述传感触点与传感对接探针一一对应导通；

4、所述气囊式舌训练台为中空密封的柔性气囊结构，其内部的舌尖区域、舌体中部区域、舌根区域分别预埋有无源薄膜压力传感触点，各所述压力传感触点均紧密贴合于气囊内壁。

5、优选地，所述头戴绑带的两端分别连接于u型下颌托的两侧上部，绑带两端设置有长度调节区，同时采用魔术贴作为长度调节区的连接及调节结构；头戴绑带前部内侧设置有透气记忆泡棉材质的缓冲衬垫；所述u型下颌托的外层为医用级柔性硅胶，内部嵌装医用级聚碳酸酯支撑骨架；所述颈部固定带两侧分别设置有向后延伸的调节固定带，两条调节固定带的末端设置有魔术贴搭扣结构的可调节闭合结构。

6、优选地，所述咬合基座为适配人体口腔形态的u型结构，外层为食品接触级医用柔性硅胶，内部嵌装薄片状刚性支撑骨架；咬合基座的上下表面设置有与人体牙列形态匹配的弧形咬合槽；咬合基座的颊侧外壁与内壁分别设置有一体成型的半球形柔性刺激凸点；所述u型下颌托上的振动可通过支撑骨架、插拔连接结构传导至咬合基座，并作用于所述柔性刺激凸点。

7、优选地，所述u型下颌托内侧对应人体双侧咬肌、下颌下肌群的体表投影位置，分别嵌设有第一微型振动马达；所述颈部固定带内侧对应人体双侧梨状隐窝的体表投影位置，分别嵌设有第二微型振动马达；所述u型下颌托与颈部固定带的内侧还嵌设有银氯化物材质的体表肌电电极，用于采集下颌舌骨肌、胸锁乳突肌的表面肌电信号。

8、优选地，本发明还公开了一种吞咽康复训练控制系统，包括外置主控盒以及上述的可穿戴式吞咽康复训练装置；所述外置主控盒通过数据传输线路与所述可穿戴式吞咽康复训练装置连接，外置主控盒内部集成有主控单元、压力采集模块、气泵驱动模块、振动驱动模块，主控盒表面设置有人机交互模块；所述压力采集模块通过传感对接探针与各压力传感触点信号连接，内置多通道信号放大电路与模数转换电路，用于同步采集舌尖、舌中、舌根三个点位的实时压力数据并将处理后的数字信号传输至主控单元；

9、所述气泵驱动模块通过气路软管与气路接口连接，进而与气囊式舌训练台形成密闭气路；气泵驱动模块内置微型静音气泵、比例电磁阀与高精度压力传感器，用于精确控制气囊的充气速率、放气速度与内部压力维持；

10、所述振动驱动模块分别与全部微型振动马达电连接，支持每一路振动马达的独立控制，用于分别调节各马达的振动频率、振动强度与启停时序；

11、所述人机交互模块采用触控液晶显示屏，集成参数设置、实时监测、数据查询功能界面；

12、所述主控单元分别与压力采集模块、气泵驱动模块、振动驱动模块、人机交互模块电连接，作为系统的核心控制与数据处理单元，用于根据采集的压力数据进行舌位识别与伸舌动作计数，并控制多种康复训练模式的有序运行。

13、优选地，所述主控单元内置舌位判定模块与伸舌计数模块；

14、所述舌位判定模块用于根据舌尖、舌中、舌根三个区域的压力占比实时判定舌体位置：当舌尖区压力占比大于总压力的60%时，判定为舌前伸位；当舌根区压力占比大于总压力的50%时，判定为舌后缩位；其余状态判定为舌中位；

15、所述伸舌计数模块用于基于舌位变化的时序特征与预设压力阈值判定有效伸舌动作，区分并统计有效次数与无效次数：当舌尖区压力上升至预设阈值，且舌根区压力降至基准值的30%以下时，判定为伸舌动作起始；若伸舌状态保持时长不小于0.3s，且后续舌尖压力回落至阈值以下、舌根压力恢复至基准范围，则判定为一次有效伸舌，有效计数加一；不满足时长或压力变化条件的动作判定为无效动作并单独统计。

16、优选地，本发明还公开了一种吞咽康复训练方法，基于上述的吞咽康复训练控制系统实现，包括以下步骤：

17、s1、装配与佩戴：选取与患者口腔尺寸适配的可更换口腔训练组件，将咬合基座外侧的插头对准u型下颌托前端的插拔卡槽水平推入，直至卡扣卡合到位，自动完成气路密封连通与传感信号导通对接；患者佩戴柔性穿戴组件，调整头戴绑带与颈部固定带的长度至舒适贴合状态，将咬合基座置于口腔内，上下牙列对应咬合于弧形咬合槽中，舌体自然放置于气囊式舌训练台上方，完成佩戴准备；

18、s2、参数配置：通过人机交互模块录入患者基本信息，根据康复评估结果选择对应的训练模式，设置训练参数；参数配置完成后，系统执行预自检，确认气路密封性、传感信号与振动功能正常，进入待训练状态；

19、s3、训练执行与监测：启动训练后，气泵驱动模块首先控制气囊式舌训练台充气至设定工作压力并维持稳定；训练过程中，压力采集模块以设定采样频率实时采集三点位压力数据并传输至主控单元；主控单元实时计算各区域压力占比，识别舌体所处位置，统计有效伸舌次数与无效次数，并根据当前训练模式控制各微型振动马达输出对应参数的振动刺激；

20、s4、训练终止与数据输出：当达到预设训练终止条件时，系统自动控制气囊快速泄压，停止所有振动刺激，生成本次训练报告并存储训练数据。

21、优选地，步骤s3中的训练模式包括舌肌力量训练模式、被动感觉刺激模式与综合训练模式：

22、s3.1舌肌力量训练模式下，气囊维持设定恒压，患者主动进行前伸舌、后缩舌的往复训练，系统实时记录伸舌次数、压力峰值、压力维持时长数据；

23、s3.2被动感觉刺激模式下，气囊按预设频率执行脉冲充放气，形成节律性的舌体压力刺激，同时多部位微型振动马达按预设参数同步输出振动刺激；

24、s 3.3综合训练模式下，主动伸舌训练与被动刺激交替进行，系统根据患者的伸舌节奏自动匹配刺激输出时机，在患者完成伸舌动作的瞬间同步触发振动刺激。

25、优选地，步骤s4中，训练过程中若气囊压力超过安全上限、压力数据出现异常波动或患者触发紧急放气按键时，系统立即执行快速泄压并暂停训练；

26、生成的训练报告包含训练时长、伸舌总次数、有效次数、有效率、肌力评估指标、刺激参数信息，支持历史训练数据查询、趋势分析与报表导出。

27、本发明与现有技术相比的优点在于：

28、（1）本发明采用柔性穿戴组件与可更换口腔训练组件的插拔式快拆结构，通过头戴绑带、u型下颌托与颈部固定带构成的一体式柔性支撑结构，适配人体头颈部生理轮廓，提升了佩戴稳定性与长时间佩戴的舒适度；同时口腔训练组件可独立更换，能够支持单人专用或一次性使用，有助于降低交叉感染风险；插拔结构可同步实现气路密封连通与传感信号导通，操作便捷。

29、（2）本发明能够构建多模态协同刺激体系，通过u型下颌托与颈部固定带上的多组微型振动马达，可分别对下颌肌群、咽部对应区域输出定向振动刺激；同时振动可传导至口腔内的柔性刺激凸点，对颊黏膜、舌侧部形成触觉刺激；结合气囊式舌训练台的压力训练，可同时实现肌群激活、感觉敏感性改善与舌肌力量提升，覆盖多维度康复需求。

30、（3）本发明采用舌尖、舌中、舌根三分区的压力传感布局，配合舌位判定逻辑与有效伸舌计数算法，可实时识别舌体位置、区分有效与无效训练动作，能够为康复评估提供客观的量化数据，有助于减少主观评估的偏差，便于康复医师跟踪患者功能恢复情况，动态调整训练方案。

31、（4）本发明设置多种训练模式，舌肌力量训练模式可支持患者主动舌肌训练，被动感觉刺激模式适用于肌力较弱、无法完成主动训练的患者，综合训练模式可根据患者伸舌节奏同步触发刺激输出，形成感觉反馈强化；不同模式可适配不同障碍程度与康复阶段的患者，适用范围较广。

32、（5）本发明配置多重安全防护机制，可对气囊压力异常、传感数据异常波动以及用户紧急操作做出响应，快速执行气囊泄压并暂停训练，有利于提升设备使用的安全性。