本發(fā)明屬于醫(yī)學領域，具體涉及一種豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復方法、系統(tǒng)、設備。

背景技術：

1、腦卒中會造成不同程度的感覺、運動、日常生活(行為)能力、言語、認知和情感等功能障礙，阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展的重大公共衛(wèi)生問題。

2、循證醫(yī)學證實康復是降低致殘率最有效的方法，目前臨床多采用感覺關聯(lián)、肌力增強、關節(jié)活動度、神經(jīng)發(fā)育療法(如bobath法和本體感覺神經(jīng)肌肉促進技術)和中醫(yī)康復等方法，但總體療效尚不滿意。超過50％患者遺留部分肢體功能障礙，超過10-18％患者遺留言語和認知障礙，超過30％患者遺留認知缺損，超過20-40％患者殘留抑郁癥狀。因此亟需在治療理念和技術上尋求新的突破點來改善臨床預后。

3、vr技術可以使患者以自然方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互，通過視、聽等刺激促進患者大腦的代償性功能重塑，目前已成為國內(nèi)外研究的熱點。虛擬現(xiàn)實包括“非沉浸式”系統(tǒng)(如nintendo?wii?fit、vr?wii、you?grabber?system等)和“沉浸式”系統(tǒng)(如卡倫系統(tǒng)、意大利vrrs系統(tǒng)等)，用于日常行為、感覺運動、步態(tài)平衡、言語和認知等功能康復。

4、而目前虛擬現(xiàn)實康復訓練技術較多關注視聽場景帶來的趣味性和沉浸度，導致其臨床療效處于瓶頸期。因此，建立基于豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復方案是當前康復醫(yī)學的重大需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復方法、系統(tǒng)、設備，使用vr技術結合多感官刺激和康復機器人共同配合以解決常規(guī)豐富環(huán)境或康復機器人治療腦卒中后功能障礙療效欠佳的技術問題。

2、本發(fā)明所采用的技術方案為：

3、一種豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復方法，所述方法包括：

4、首先全面評估腦卒中患者的功能障礙，然后判定腦卒中患者功能障礙的類型及嚴重程度，確定腦卒中患者的康復目標；

5、根據(jù)腦卒中患者的康復目標，設置適合腦卒中患者的訓練場景和訓練任務，所述訓練場景包括虛擬場景和真實場景；

6、腦卒中患者在訓練場景下進行訓練任務，在做訓練任務的時候給腦卒中患者施加多感官刺激；

7、腦卒中患者在康復機器人的協(xié)助下完成訓練任務。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述多感官刺激包括視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激；視覺刺激由提供虛擬場景的vr眼鏡提供；所述聽覺刺激與虛擬場景匹配；所述觸覺刺激由康復機器人提供且康復機器人協(xié)助腦卒中患者完成訓練任務中的外周運動。

9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，每一個訓練任務都是腦卒中患者在虛擬場景和真實場景下，同時施加訓練任務對應的視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激，實現(xiàn)功能皮質(zhì)中樞環(huán)路的功能重塑，康復機器人協(xié)助腦卒中患者完成訓練任務對應的外周運動并反饋至功能皮質(zhì)中樞環(huán)路，完成功能中樞環(huán)路和反饋通路的閉環(huán)重建。

10、是在虛擬場景的基礎上，融合康復機器人的運動輔助技術和多感官刺激反饋，通過康復機器人輔助患肢體在自然運動空間內(nèi)做正確軌跡、路徑層面和受力層面的跟隨、模仿肢體運動訓練或肢體運動想象訓練，構建具有“感官刺激-行為想象-運動輔助-神經(jīng)反饋”的“運動輔助+多感官刺激”的虛實融合康復方法。

11、而感官刺激則是由vr眼鏡提供的虛擬場景下的視覺刺激、耳機提供的與虛擬場景匹配的聽覺刺激，不同材質(zhì)的康復機器人軌道提供不同觸覺刺激；

12、行為想象則是虛擬場景中的任務需要患者進行行為想象；

13、運動輔助則是康復機器人輔助患者進行運動；

14、神經(jīng)反饋則是一系列多感官刺激和執(zhí)行任務產(chǎn)生的外周運動，外周運動對中樞有反饋。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，對于感覺功能和日常行為能力障礙，在虛擬場景和真實場景下執(zhí)行感覺任務，腦卒中患者接收視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激，患者大腦(運動中樞、視覺中樞和聽覺中樞)得到反饋后，感官刺激作用大腦就是對感覺皮質(zhì)的重塑，大腦協(xié)調(diào)調(diào)動外周完成運動，而外周運動則是康復機器人在虛擬場景和真實場景下根據(jù)虛擬場景的任務幫助腦卒中患者運動，促通外周-脊髓-丘腦-感覺皮質(zhì)的感覺傳導通路并反饋至感覺皮質(zhì)，并通過獎賞-學習機制幫助腦卒中患者恢復感覺功能。

16、對于感覺任務是在虛擬場景中展現(xiàn)，腦卒中患者先閉眼接受聽覺刺激和觸覺刺激，再睜眼接受聽覺刺激和觸覺刺激，完成視覺-聽覺-觸覺的感覺皮質(zhì)的功能重塑。

17、在感覺任務的進行中，任務是由簡單到復雜，每完成一項，患者都會得到言語、視覺和聽覺上的鼓勵。

18、觸覺刺激是讓患肢與不同材質(zhì)的材料接觸摩擦，提供真實場景的刺激。

19、比如對于雙手識別冷熱、不同形狀、不同材質(zhì)的物體的感覺任務，患者先從閉眼觸碰，到睜眼觸碰，建立視覺和觸覺的聯(lián)系，同時伴隨這聽覺刺激，實現(xiàn)視覺-聽覺-觸覺的整合。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，對于運動功能和日常行為能力障礙，在虛擬場景和真實場景下執(zhí)行運動任務，腦卒中患者接收視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激，康復機器人在虛擬場景和真實場景下根據(jù)虛擬場景的任務幫助腦卒中患者完成感覺刺激對應的外周運動，外周運動激活大腦相關運動皮質(zhì)的多巴胺系統(tǒng)，促進初級運動皮質(zhì)的功能重塑；通過獎賞-學習機制重建腦卒中患者患肢對應的皮質(zhì)功能區(qū)的運動記憶環(huán)路，實現(xiàn)運動功能的恢復。

21、患者運動時，會實時反饋至大腦，大腦及時調(diào)整患者運動姿勢、步伐等防止患者摔倒，這是一種本能。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，對言語功能障礙，在虛擬場景和真實場景下執(zhí)行語言任務，腦卒中患者接收視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激，通過鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)激活言語中樞，促進言語皮質(zhì)功能區(qū)相關皮質(zhì)的中樞環(huán)路的代償性重塑；

23、主要是多感官刺激促進大腦言語功能系統(tǒng)的“詞匯的心理語言加工模型”中聲音分析、視覺分析和字形分析，改善聲音-語言轉換、語音-字形轉換、字形-語音轉換，進而整體恢復受損的言語功能。

24、康復機器人在虛擬場景和真實場景下根據(jù)虛擬場景的任務幫助腦卒中患者完成對應的外周運動，興奮運動相關皮質(zhì)；

25、通過獎賞-學習機制促進言語皮質(zhì)功能區(qū)相關皮質(zhì)的中樞環(huán)路的代償性重塑，實現(xiàn)言語功能的恢復。

26、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，對認知功能和日常生活能力障礙，在虛擬場景和真實場景下執(zhí)行認知任務，腦卒中患者接收視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激，增強多巴胺和膽堿能系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)的傳導功能，改善患者的注意力和記憶力；

27、通過虛擬場景讓腦卒中患者接受身臨其境的體驗，增強其空間信息編碼和檢索能力，促使程序性記憶啟動，進而恢復空間記憶；

28、通過虛擬-獎賞機制，提高腦卒中患者的注意力，進一步激活認知相關的默認網(wǎng)絡、注意網(wǎng)絡、執(zhí)行網(wǎng)絡、記憶網(wǎng)絡，恢復患者認知功能中的注意、警覺、記憶和執(zhí)行功能；

29、康復機器人在虛擬場景和真實場景下根據(jù)虛擬場景的任務幫助腦卒中患者進行局部/全身的功法訓練(太極拳/八段錦)，影響背外側前額葉、腹內(nèi)側前額葉、海馬腦區(qū)，改善患者的整體認知功能。

30、本發(fā)明還提供了一種豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復系統(tǒng)，所述康復系統(tǒng)包括：

31、視覺刺激模塊，用于給腦卒中患者提供虛擬場景和視覺刺激；

32、聽覺刺激模塊，用于給腦卒中患者提供與虛擬場景匹配的聽覺刺激；

33、觸覺刺激模塊，用于給腦卒中患者提供觸覺刺激；

34、虛擬場景模塊，用于給腦卒中患者提供對應的虛擬康復場景并發(fā)布訓練任務；

35、真實場景模塊，用于給腦卒中患者提供真實康復場景；

36、康復機器人控制模塊，用于控制康復機器人幫助患者完成訓練任務對應的功能反饋。

37、本發(fā)明還提供了一種康復設備，包括vr眼鏡、聽覺刺激設備、觸覺刺激設備、處理器和康復機器人；

38、vr眼鏡提供虛擬場景、視覺刺激并展示訓練任務；

39、聽覺刺激設備根據(jù)虛擬場景提供對應的聽覺刺激，使用耳機提供；

40、觸覺刺激設備提供真實場景下的觸覺刺激，使用不同材質(zhì)的康復機器人軌道充當；

41、康復機器人協(xié)助腦卒中患者根據(jù)訓練任務做出運動反饋；

42、處理器，執(zhí)行所述的豐富環(huán)境聯(lián)合康復機器人的康復方法。

43、有益效果：

44、本發(fā)明針對腦卒中患者的具體障礙類型和程度，融合vr技術結合多感官刺激和康復機器人，構建以人為中心的人-機-環(huán)境緊耦合行為優(yōu)化決策模型，使得真實環(huán)境和虛擬環(huán)境的視力覺感知達到高度一致性，使得虛擬現(xiàn)實環(huán)境中視、聽、觸多模態(tài)信息感知和運動控制反饋形成雙向交互系統(tǒng)，有效增強參與者(人)、真實環(huán)境(實物)和虛擬環(huán)境(虛物)三者之間的無縫融合，達到自然逼真的和諧人機交互。