虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及康復訓練領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的康復訓練需要專業(yè)治療師的指導，以治療師的手法操作為主，利用一些簡單的輔助器械，使患者恢復一定的運動和協(xié)調(diào)能力。這種訓練方法的缺點如下:
[0003](I)耗費人力物力較大，一名專業(yè)治療師同時只能指導一名患者的治療；
[0004](2)治療過程比較單調(diào)，不容易引起患者的興趣；
[0005](3)治療場地有限，患者需要在特定的地點(如醫(yī)院或康復中心)進行訓練；
[0006](4)訓練強度和訓練效果不易評估，訓練場所和日常生活場所的差異不利于患者在日常生活中的康復。
[0007]一直以來，這些運動訓練工作都需要在醫(yī)護人員的幫助下進行，這給醫(yī)療工作者帶來了很大的工作負擔，而且無法對訓練的效果及時進行客觀的評定，不利于醫(yī)療工作者幫助患者確定訓練的步驟和強度，如:關(guān)節(jié)活動、訓練方法、時間長短、強度大小等。因此，設(shè)計一種能自動幫助患者進行康復訓練并能檢測訓練效果的康復器械對康復醫(yī)療來說是非常必要的。
[0008]目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在運動障礙康復訓練領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，例如，針對腦卒中患者的康復訓練。國外已經(jīng)出現(xiàn)不少成熟的產(chǎn)品，例如，美國伊利諾大學的CAVE系統(tǒng)，Motek的CAREN系統(tǒng)等。但是這類產(chǎn)品注重于用戶沉浸式的體驗，整套設(shè)備成本較高，并且需要大量的空間。國內(nèi)醫(yī)院由于患者過多，通?？臻g受限，且醫(yī)護人員不足，顯然上述系統(tǒng)并不適用于國內(nèi)大部分醫(yī)院；并且針對康復早期，特別是仍然臥床的患者，目前市場上還沒有相應(yīng)的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)及方法，以至少解決現(xiàn)有的康復訓練系統(tǒng)成本高，占用空間大的問題。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)，包括:運動捕捉設(shè)備、可移動設(shè)備以及處理設(shè)備，所述處理設(shè)備安裝在所述可移動設(shè)備上，構(gòu)成床旁一體設(shè)備，所述處理設(shè)備與所述運動捕捉設(shè)備連接，其中，所述運動捕捉設(shè)備，連接至患者的肢體，用于實時獲取所述患者的肢體動作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備包括:數(shù)據(jù)接收模塊、處理模塊和顯示模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收所述運動捕捉設(shè)備獲取的所述肢體動作數(shù)據(jù)；所述處理模塊用于根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動信號以驅(qū)動三維人物模型的動作變化，以及根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)對所述患者的訓練情況進行評估，得到評估結(jié)果；所述顯示模塊用于根據(jù)所述驅(qū)動信號實時顯示所述三維人物模型的動作變化，以及顯示所述評估結(jié)果。
[0011]在一個實施例中，所述運動捕捉設(shè)備包括四個可穿戴的傳感器，分別連接至所述患者的腰部及單側(cè)的肩、肘、腕，用于實時檢測所述患者的腰部、肩、肘和腕的角度變化，以獲取所述肢體動作數(shù)據(jù)；所述傳感器包括加速計和陀螺儀，其中，所述加速計用于檢測連接部位的加速度，所述陀螺儀用于檢測連接部位的角速度。
[0012]在一個實施例中，所述運動捕捉設(shè)備還包括:數(shù)據(jù)交換模塊和電源管理模塊，其中，所述數(shù)據(jù)交換模塊用于按照預設(shè)的時間間隔向所述處理設(shè)備發(fā)送所述肢體動作數(shù)據(jù)，所述電源管理模塊用于向所述運動捕捉設(shè)備提供電能。
[0013]在一個實施例中，所述處理模塊，具體用于將所述肢體動作數(shù)據(jù)與當前訓練模式下預設(shè)的動作數(shù)據(jù)進行比較，得到所述評估結(jié)果，其中，訓練模式包括:被動訓練模式、健側(cè)帶動患側(cè)訓練模式和主動訓練模式，所述評估結(jié)果包括:訓練動作、訓練時間、所述患者的動作是否到位、所述患者的動作重復次數(shù)、所述患者的動作的速度和/或力量是否達標、得分以及所述患者的活動能力。
[0014]在一個實施例中，所述預設(shè)的動作數(shù)據(jù)包括:動作類型、根據(jù)所述患者的身體情況設(shè)置的肢體在每個方向上的活動范圍、動作的重復次數(shù)、速度、力量。
[0015]在一個實施例中，所述處理模塊，具體用于計算當前肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值與上次肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值的空間距離，將所述空間距離與預設(shè)的容差范圍進行比較，如果所述空間距離處于所述容差范圍之外，則過濾掉所述當前肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值；并根據(jù)過濾處理后得到的數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動信號，以驅(qū)動所述三維人物模型的動作變化。
[0016]在一個實施例中，所述可移動設(shè)備包括:設(shè)備主體以及連接至所述設(shè)備主體下端的可移動機構(gòu)。
[0017]在一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括:打印設(shè)備，連接至所述處理設(shè)備，用于打印所述評估結(jié)果。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練方法，基于上述虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)，該方法包括:處理設(shè)備根據(jù)輸入的第一信息，確定當前訓練模式以及所述當前訓練模式下預設(shè)的動作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備向運動捕捉設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)請求；所述運動捕捉設(shè)備接收到所述數(shù)據(jù)請求后，實時檢測患者的腰部及單側(cè)的肩、肘、腕的角度變化，以獲取所述肢體動作數(shù)據(jù)，并按照預設(shè)的時間間隔向所述處理設(shè)備發(fā)送所述肢體動作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備接收所述運動捕捉設(shè)備發(fā)送的所述肢體動作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動三維人物模型的動作變化并實時顯示；以及根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)對所述患者的訓練情況進行評估并顯示評估結(jié)果。
[0019]在一個實施例中，所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)對所述患者的訓練情況進行評估包括:將所述肢體動作數(shù)據(jù)與當前訓練模式下預設(shè)的動作數(shù)據(jù)進行比較，得到所述評估結(jié)果，其中，訓練模式包括:被動訓練模式、健側(cè)帶動患側(cè)訓練模式和主動訓練模式，所述評估結(jié)果包括:訓練動作、訓練時間、所述患者的動作是否到位、所述患者的動作重復次數(shù)、所述患者的動作的速度和/或力量是否達標、得分以及所述患者的活動能力。
[0020]在一個實施例中，所述預設(shè)的動作數(shù)據(jù)包括:動作類型、根據(jù)所述患者的身體情況設(shè)置的肢體在每個方向上的活動范圍、動作的重復次數(shù)、速度、力量。
[0021]在一個實施例中，所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動三維人物模型的動作變化并實時顯示包括:計算當前肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值與上次肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值的空間距離，將所述空間距離與預設(shè)的容差范圍進行比較，如果所述空間距離處于所述容差范圍之外，則過濾掉所述當前肢體動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標值；根據(jù)過濾處理后得到的數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動信號驅(qū)動所述三維人物模型的動作變化，并實時顯示所述三維人物模型的動作變化。
[0022]在一個實施例中，在根據(jù)所述肢體動作數(shù)據(jù)對所述患者的訓練情況進行評估之后，所述方法還包括:打印所述評估結(jié)果。
[0023]通過本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)及方法，運動捕捉設(shè)備和虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，以床旁一體設(shè)備為載體，實時跟蹤記錄人體關(guān)節(jié)活動，并通過三維人物模型顯示人體運動過程，通過視覺、聽覺、本體感覺的生物反饋機制促進腦功能重塑，達到改善患者肢體運動功能的目的。并且整個系統(tǒng)成本較低，占地面積小，移動方便，可置于患者床旁，可以針對康復早期的臥床患者進行康復訓練，降低了康復治療過程中對治療師和治療場地的依賴程度，適用于國內(nèi)醫(yī)院空間受限，醫(yī)護人員不足的現(xiàn)狀。
【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0025]圖1是本發(fā)明實施例的虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例的處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施例的運動捕捉設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例的虛擬現(xiàn)實床旁康復訓練方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)