虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練需要專業(yè)治療師的指導(dǎo)，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(fù)一定的運(yùn)動(dòng)和協(xié)調(diào)能力。這種訓(xùn)練方法的缺點(diǎn)如下:
[0003](I)耗費(fèi)人力物力較大，一名專業(yè)治療師同時(shí)只能指導(dǎo)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(diǎn)(如醫(yī)院或康復(fù)中心)進(jìn)行訓(xùn)練；
[0006](4)訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練效果不易評估，訓(xùn)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(fù)。
[0007]一直以來，這些運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練工作都需要在醫(yī)護(hù)人員的幫助下進(jìn)行，這給醫(yī)療工作者帶來了很大的工作負(fù)擔(dān)，而且無法對訓(xùn)練的效果及時(shí)進(jìn)行客觀的評定，不利于醫(yī)療工作者幫助患者確定訓(xùn)練的步驟和強(qiáng)度，如:關(guān)節(jié)活動(dòng)、訓(xùn)練方法、時(shí)間長短、強(qiáng)度大小等。因此，設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練并能檢測訓(xùn)練效果的康復(fù)器械對康復(fù)醫(yī)療來說是非常必要的。
[0008]目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)訓(xùn)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(fù)訓(xùn)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(xué)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(yàn)，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(hù)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(fù)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(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，以至少解決現(xiàn)有的康復(fù)訓(xùn)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(gè)方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括:運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備、可移動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備連接，其中，所述運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備，連接至患者的肢體，用于實(shí)時(shí)獲取所述患者的肢體動(dòng)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(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備獲取的所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)；所述處理模塊用于根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)三維人物模型的動(dòng)作變化，以及根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對所述患者的訓(xùn)練情況進(jìn)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(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)顯示所述三維人物模型的動(dòng)作變化，以及顯示所述評估結(jié)果。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備包括四個(gè)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(shí)時(shí)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(dòng)作數(shù)據(jù)；所述傳感器包括加速計(jì)和陀螺儀，其中，所述加速計(jì)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(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)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(yù)設(shè)的時(shí)間間隔向所述處理設(shè)備發(fā)送所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)，所述電源管理模塊用于向所述運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備提供電能。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理模塊，具體用于將所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)與當(dāng)前訓(xùn)練模式下預(yù)設(shè)的動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到所述評估結(jié)果，其中，訓(xùn)練模式包括:被動(dòng)訓(xùn)練模式、健側(cè)帶動(dòng)患側(cè)訓(xùn)練模式和主動(dòng)訓(xùn)練模式，所述評估結(jié)果包括:訓(xùn)練動(dòng)作、訓(xùn)練時(shí)間、所述患者的動(dòng)作是否到位、所述患者的動(dòng)作重復(fù)次數(shù)、所述患者的動(dòng)作的速度和/或力量是否達(dá)標(biāo)、得分以及所述患者的活動(dòng)能力。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的動(dòng)作數(shù)據(jù)包括:動(dòng)作類型、根據(jù)所述患者的身體情況設(shè)置的肢體在每個(gè)方向上的活動(dòng)范圍、動(dòng)作的重復(fù)次數(shù)、速度、力量。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理模塊，具體用于計(jì)算當(dāng)前肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值與上次肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值的空間距離，將所述空間距離與預(yù)設(shè)的容差范圍進(jìn)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(dāng)前肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值；并根據(jù)過濾處理后得到的數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)所述三維人物模型的動(dòng)作變化。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述可移動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0017]在一個(gè)實(shí)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(gè)方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練方法，基于上述虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)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(dāng)前訓(xùn)練模式以及所述當(dāng)前訓(xùn)練模式下預(yù)設(shè)的動(dòng)作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備向運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)請求；所述運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備接收到所述數(shù)據(jù)請求后，實(shí)時(shí)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(dòng)作數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔向所述處理設(shè)備發(fā)送所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備接收所述運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備發(fā)送的所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)；所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)三維人物模型的動(dòng)作變化并實(shí)時(shí)顯示；以及根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對所述患者的訓(xùn)練情況進(jìn)行評估并顯示評估結(jié)果。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對所述患者的訓(xùn)練情況進(jìn)行評估包括:將所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)與當(dāng)前訓(xùn)練模式下預(yù)設(shè)的動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到所述評估結(jié)果，其中，訓(xùn)練模式包括:被動(dòng)訓(xùn)練模式、健側(cè)帶動(dòng)患側(cè)訓(xùn)練模式和主動(dòng)訓(xùn)練模式，所述評估結(jié)果包括:訓(xùn)練動(dòng)作、訓(xùn)練時(shí)間、所述患者的動(dòng)作是否到位、所述患者的動(dòng)作重復(fù)次數(shù)、所述患者的動(dòng)作的速度和/或力量是否達(dá)標(biāo)、得分以及所述患者的活動(dòng)能力。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的動(dòng)作數(shù)據(jù)包括:動(dòng)作類型、根據(jù)所述患者的身體情況設(shè)置的肢體在每個(gè)方向上的活動(dòng)范圍、動(dòng)作的重復(fù)次數(shù)、速度、力量。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理設(shè)備根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)三維人物模型的動(dòng)作變化并實(shí)時(shí)顯示包括:計(jì)算當(dāng)前肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值與上次肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值的空間距離，將所述空間距離與預(yù)設(shè)的容差范圍進(jìn)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(dāng)前肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)值；根據(jù)過濾處理后得到的數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述三維人物模型的動(dòng)作變化，并實(shí)時(shí)顯示所述三維人物模型的動(dòng)作變化。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，在根據(jù)所述肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)對所述患者的訓(xùn)練情況進(jìn)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(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，以床旁一體設(shè)備為載體，實(shí)時(shí)跟蹤記錄人體關(guān)節(jié)活動(dòng)，并通過三維人物模型顯示人體運(yùn)動(dòng)過程，通過視覺、聽覺、本體感覺的生物反饋機(jī)制促進(jìn)腦功能重塑，達(dá)到改善患者肢體運(yùn)動(dòng)功能的目的。并且整個(gè)系統(tǒng)成本較低，占地面積小，移動(dòng)方便，可置于患者床旁，可以針對康復(fù)早期的臥床患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，降低了康復(fù)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(hù)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(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)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(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的虛擬現(xiàn)實(shí)床旁康復(fù)訓(xùn)練方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)