2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)設(shè)計研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、論述題1.請結(jié)合具體康復(fù)案例，論述運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)在提升患者治療依從性和康復(fù)效果方面的潛在作用及實現(xiàn)途徑。2.以可穿戴傳感器為例，闡述其在運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)中的應(yīng)用場景、關(guān)鍵技術(shù)和面臨的主要挑戰(zhàn)。二、簡答題1.在設(shè)計運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)時，需要考慮哪些關(guān)鍵的用戶需求？如何通過系統(tǒng)設(shè)計滿足這些需求？2.簡述機(jī)器學(xué)習(xí)在運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)中的幾種主要應(yīng)用方式，并舉例說明。3.闡述運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)設(shè)計過程中，數(shù)據(jù)隱私與倫理保護(hù)的重要性及需要采取的關(guān)鍵措施。三、系統(tǒng)設(shè)計題1.假設(shè)需要為一類慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者設(shè)計一個基于智能手機(jī)的智能康復(fù)訓(xùn)練與監(jiān)測系統(tǒng)。請簡述該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計思路，包括主要功能模塊、硬件選型建議（至少提及兩種傳感器）以及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程。2.設(shè)計一個運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)的評估模塊。請說明該模塊需要評估哪些關(guān)鍵指標(biāo)（針對上肢或下肢康復(fù)，自選其一），說明數(shù)據(jù)采集方法，并簡述如何利用算法進(jìn)行康復(fù)效果或功能恢復(fù)的初步判斷。四、研究設(shè)計題假設(shè)你正在進(jìn)行一項研究，旨在評估某款智能康復(fù)設(shè)備對改善肩袖損傷患者肩關(guān)節(jié)活動度的效果。請簡述你的研究設(shè)計思路，包括研究對象的選擇與招募、干預(yù)方案（使用該智能設(shè)備的具體方式）、數(shù)據(jù)收集方法（需要收集哪些數(shù)據(jù)）、以及預(yù)期的數(shù)據(jù)分析方法。五、創(chuàng)新方案題當(dāng)前的運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)在個性化指導(dǎo)方面仍有提升空間。請?zhí)岢鲆粋€具有創(chuàng)新性的系統(tǒng)功能或服務(wù)模式設(shè)想，旨在為患者提供更精準(zhǔn)、更具個性化的康復(fù)指導(dǎo)和反饋，并說明其設(shè)計理念、關(guān)鍵技術(shù)和預(yù)期優(yōu)勢。試卷答案一、論述題1.答案:運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)可通過個性化訓(xùn)練計劃、實時動作捕捉與反饋、游戲化互動、社交激勵機(jī)制等方式提升患者治療依從性。系統(tǒng)可根據(jù)患者能力動態(tài)調(diào)整訓(xùn)練難度，實時反饋動作準(zhǔn)確性，增加趣味性；通過可穿戴設(shè)備監(jiān)測患者是否按計劃執(zhí)行訓(xùn)練，及時提醒和鼓勵；治療師可通過系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控患者進(jìn)展，提供指導(dǎo)，增強(qiáng)患者信心。在康復(fù)效果方面，系統(tǒng)可精確量化關(guān)節(jié)活動度、肌力、平衡能力等指標(biāo)，建立長期追蹤記錄，客觀評估康復(fù)進(jìn)展，為治療決策提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)精準(zhǔn)康復(fù)。解析思路:考察對系統(tǒng)功能及其價值的理解。需結(jié)合康復(fù)需求（依從性、效果評估）和系統(tǒng)特性（個性化、實時反饋、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)化）進(jìn)行闡述，并舉例說明具體實現(xiàn)方式及其如何解決問題。2.答案:可穿戴傳感器（如加速度計、陀螺儀、肌電傳感器、心率帶等）可應(yīng)用于監(jiān)測患者日常活動模式、康復(fù)訓(xùn)練中的運(yùn)動表現(xiàn)（關(guān)節(jié)角度、速度、力量）、生理指標(biāo)（心率、呼吸、皮電反應(yīng)）等。關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器的選型與佩戴優(yōu)化、信號采集與預(yù)處理（濾波、去噪）、特征提?。〞r域、頻域、時頻分析）、數(shù)據(jù)傳輸（藍(lán)牙、Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)）以及云平臺數(shù)據(jù)存儲與分析。主要挑戰(zhàn)在于傳感器的精度和穩(wěn)定性、長時間佩戴的舒適度與依從性、復(fù)雜環(huán)境下的信號干擾、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性與安全性、以及如何從海量數(shù)據(jù)中提取有意義的康復(fù)信息并轉(zhuǎn)化為實用的臨床指導(dǎo)。解析思路:考察對傳感器應(yīng)用、關(guān)鍵技術(shù)和挑戰(zhàn)的認(rèn)知。需列舉傳感器類型及康復(fù)應(yīng)用場景，說明涉及的核心技術(shù)環(huán)節(jié)（從硬件到軟件），并準(zhǔn)確指出該領(lǐng)域普遍面臨的技術(shù)難題。二、簡答題1.答案:關(guān)鍵用戶需求包括：個性化的康復(fù)計劃與指導(dǎo)、實時的動作反饋與糾錯、便捷的數(shù)據(jù)記錄與分享、舒適的佩戴體驗、安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控、及時的治療師溝通與支持、以及清晰易懂的信息呈現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計需通過智能算法生成個性化計劃，利用傳感器和視覺技術(shù)提供實時反饋，采用用戶友好的界面和可穿戴設(shè)備提升體驗，利用移動網(wǎng)絡(luò)和云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控，集成通訊功能方便醫(yī)患互動，并注重數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)。解析思路:考察對用戶中心設(shè)計原則在康復(fù)場景下的理解。需從患者和治療師的角度出發(fā)，列出核心需求，并簡要說明系統(tǒng)應(yīng)如何通過具體功能或技術(shù)手段來滿足這些需求。2.答案:機(jī)器學(xué)習(xí)在運(yùn)動康復(fù)智能治療系統(tǒng)中的應(yīng)用方式包括：①運(yùn)動姿態(tài)識別與動作質(zhì)量評估：利用深度學(xué)習(xí)算法分析視頻或傳感器數(shù)據(jù)，自動識別患者動作，評估其準(zhǔn)確性、幅度、速度等，提供實時反饋。②康復(fù)效果預(yù)測：基于患者的歷史數(shù)據(jù)（訓(xùn)練表現(xiàn)、生理指標(biāo)等），建立預(yù)測模型，預(yù)測其康復(fù)進(jìn)程、預(yù)后情況或潛在風(fēng)險（如再損傷風(fēng)險）。③個性化康復(fù)計劃推薦：根據(jù)患者的個體差異、康復(fù)階段和進(jìn)展，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)或推薦算法動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化康復(fù)訓(xùn)練內(nèi)容與強(qiáng)度。④異常檢測與預(yù)警：通過分析患者行為模式或生理信號，識別偏離正?？祻?fù)路徑的跡象，及時發(fā)出預(yù)警。解析思路:考察對AI技術(shù)在特定領(lǐng)域應(yīng)用場景的理解。需列舉至少兩種不同的應(yīng)用方向，并簡述其基本原理和作用，體現(xiàn)對機(jī)器學(xué)習(xí)能力的掌握。3.答案:數(shù)據(jù)隱私與倫理保護(hù)至關(guān)重要，因為系統(tǒng)會收集大量涉及個人健康信息的敏感數(shù)據(jù)?；颊哂袡?quán)了解其數(shù)據(jù)如何被收集、使用和存儲。需要采取的關(guān)鍵措施包括：①遵守相關(guān)法律法規(guī)（如GDPR、個人信息保護(hù)法），制定明確的隱私政策并告知用戶。②數(shù)據(jù)加密：在傳輸和存儲過程中對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。③訪問控制：實施嚴(yán)格的權(quán)限管理，確保只有授權(quán)人員才能訪問患者數(shù)據(jù)。④匿名化/去標(biāo)識化：在可能的情況下對數(shù)據(jù)進(jìn)行匿名化處理，用于研究分析時保護(hù)患者身份。⑤安全審計：定期進(jìn)行安全評估和漏洞掃描，確保系統(tǒng)安全。⑥告知同意：在收集數(shù)據(jù)前獲得患者的明確同意。解析思路:考察對數(shù)據(jù)安全和倫理規(guī)范的認(rèn)識。需強(qiáng)調(diào)隱私保護(hù)的重要性，并列舉具體的技術(shù)和管理措施，體現(xiàn)對相關(guān)法律法規(guī)和最佳實踐的了解。三、系統(tǒng)設(shè)計題1.答案:整體架構(gòu)采用分層設(shè)計，包括：感知層（用戶交互層），如智能手機(jī)APP、可穿戴傳感器（加速度計、陀螺儀監(jiān)測步態(tài)或平衡，肌電傳感器監(jiān)測肌肉活動）；網(wǎng)絡(luò)層，通過移動網(wǎng)絡(luò)（4G/5G）或Wi-Fi將數(shù)據(jù)傳輸至云平臺；平臺層（核心層），包括數(shù)據(jù)存儲（數(shù)據(jù)庫）、數(shù)據(jù)處理與分析引擎（執(zhí)行算法）、以及應(yīng)用邏輯（管理用戶、計劃、反饋）；服務(wù)層，提供API接口供APP調(diào)用；應(yīng)用層（用戶終端），即患者使用的智能手機(jī)APP，用于展示計劃、執(zhí)行訓(xùn)練、接收反饋、記錄數(shù)據(jù)；以及遠(yuǎn)程監(jiān)控端（治療師端APP或Web界面），用于查看患者數(shù)據(jù)、調(diào)整計劃。數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)：傳感器采集數(shù)據(jù)->通過手機(jī)APP預(yù)處理->通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至云平臺->云平臺存儲、分析處理->生成反饋/更新計劃->通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至手機(jī)APP->患者查看/執(zhí)行。硬件選型建議：加速度計、陀螺儀用于姿態(tài)和步態(tài)分析；肌電傳感器用于肌肉活動評估。解析思路:考察系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計能力。需畫出或清晰描述分層結(jié)構(gòu)，說明各層功能，明確數(shù)據(jù)流向，提出具體的硬件設(shè)備建議，并解釋其合理性。2.答案:評估模塊需評估的關(guān)鍵指標(biāo)（以肩關(guān)節(jié)康復(fù)為例）：肩關(guān)節(jié)主動活動度（前屈、后伸、內(nèi)收、外展、外旋、內(nèi)旋），肩袖肌力（如通過等長收縮或抗阻測試評估），疼痛程度（如使用VAS或NRS評分），功能性指標(biāo)（如臂舉試驗、抬腕試驗評分，或完成日常活動的時間/質(zhì)量）。數(shù)據(jù)采集方法：使用可穿戴傳感器（如IMU固定在肩部或手臂）捕捉關(guān)節(jié)角度變化；使用智能量表APP讓患者自評疼痛；使用等速肌力測試儀或?qū)Ｓ肁PP進(jìn)行肌力測試；記錄治療師進(jìn)行的臨床評估結(jié)果。算法初步判斷：利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如回歸模型）分析康復(fù)數(shù)據(jù)序列，識別活動度/肌力變化的趨勢和速率；與正常值數(shù)據(jù)庫或患者基線值進(jìn)行比較，判斷改善程度；建立分類模型（如SVM）預(yù)測患者是否達(dá)到特定康復(fù)節(jié)點(diǎn)或存在異常風(fēng)險。解析思路:考察評估模塊的設(shè)計細(xì)節(jié)。需明確評估維度（客觀指標(biāo)+主觀指標(biāo)），說明多樣化的數(shù)據(jù)采集手段，并闡述如何利用算法（機(jī)器學(xué)習(xí)）對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和初步解讀，以支持康復(fù)決策。四、研究設(shè)計題答案:研究設(shè)計思路：①研究對象：招募符合肩袖損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)、病程在特定范圍（如3-6個月）、年齡在特定區(qū)間（如18-60歲）、有一定文化程度且同意參與研究的志愿者。進(jìn)行篩選和知情同意。②干預(yù)方案：將受試者隨機(jī)分為兩組，對照組（傳統(tǒng)康復(fù)治療）和實驗組（在傳統(tǒng)康復(fù)治療基礎(chǔ)上，每日使用該智能康復(fù)設(shè)備進(jìn)行指定訓(xùn)練，如虛擬現(xiàn)實肩關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練、肌力練習(xí)游戲等，持續(xù)預(yù)定周數(shù)）。明確設(shè)備使用指導(dǎo)、頻率、時長及傳統(tǒng)康復(fù)治療方案。③數(shù)據(jù)收集方法：基線時收集人口學(xué)信息、病史、關(guān)節(jié)活動度、肌力、疼痛評分等。干預(yù)期間，使用智能設(shè)備自動記錄設(shè)備使用情況（時長、頻率、完成度、錯誤率）。干預(yù)結(jié)束后，再次測量關(guān)節(jié)活動度、肌力、疼痛評分，并進(jìn)行功能量表評估（如SF-36）?？煽紤]使用問卷評估患者滿意度。④預(yù)期數(shù)據(jù)分析方法：采用配對樣本t檢驗或重復(fù)測量方差分析比較兩組干預(yù)前后及干預(yù)效果的差異。使用獨(dú)立樣本t檢驗比較兩組干預(yù)結(jié)束時各指標(biāo)的差異。對分類變量（如依從性）使用卡方檢驗。可進(jìn)行相關(guān)性分析，探討設(shè)備使用數(shù)據(jù)與康復(fù)效果的關(guān)系。解析思路:考察研究設(shè)計能力。需遵循標(biāo)準(zhǔn)研究設(shè)計流程（提出問題-設(shè)計方案-收集數(shù)據(jù)-分析數(shù)據(jù)），在關(guān)鍵環(huán)節(jié)（對象選擇、干預(yù)措施、數(shù)據(jù)指標(biāo)、分析方法）做出合理、具體、可操作的設(shè)計。五、創(chuàng)新方案題答案:設(shè)想：開發(fā)一個基于“虛擬康復(fù)教練+社群激勵”模式的個性化智能康復(fù)指導(dǎo)平臺。設(shè)計理念：利用增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）技術(shù)，在患者進(jìn)行日常訓(xùn)練時提供實時、可視化的動作指導(dǎo)和反饋，如同一個隨身的虛擬教練。結(jié)合AI算法分析患者的動作數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整訓(xùn)練計劃和難度。同時，建立一個安全的患者社群，通過排行榜、挑戰(zhàn)賽、經(jīng)驗分享、同伴支持等方式增加訓(xùn)練趣味性和依從性。關(guān)鍵技術(shù)：AR開發(fā)引擎（如ARKit,ARCore）、動作捕捉與姿態(tài)估計算法、個性化推薦算法（基于患者數(shù)據(jù)）、社