[發明專利]一種基于虛擬現實和慣性動捕的腦卒中康復訓練系統

有效

• 申請號: 201810748613.1
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN108854034B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 莊建軍;李雨軒;邱正;馬輝;劉晗桐;楊柳;曾慶宇;鄧宇翔
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;G06F3/01;G16H20/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

本發明公開了一種基于虛擬現實和慣性動捕的腦卒中康復訓練系統，包括動作捕捉設備、虛擬現實人機交互設備以及反饋設備；所述動作捕捉設備與所述虛擬現實人機交互設備通信連接，所述虛擬現實人機交互設備與所述反饋設備通信連接。本發明基于虛擬現實技術和動作捕捉技術，探索了一種新型的治療和康復的系統。用技術代替了傳統醫師的職位，節省了大量人力。利用虛擬現實技術將治療過程游戲化，使治療過程不再枯燥乏味。另外，新型技術的加入，節省了大量的治療成本。

技術領域

本發明涉及虛實交互控制系統領域，具體涉及一種基于虛擬現實和慣性動捕的腦卒中康復訓練系統。

背景技術

“腦卒中”(cerebral stroke)又稱“中風”、“腦血管意外”(cerebralvascularaccident，CVA)，是一種急性腦血管疾病，是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷的一組疾病，包括缺血性和出血性卒中。缺血性卒中的發病率高于出血性卒中，占腦卒中總數的60％～70％。頸內動脈和椎動脈閉塞和狹窄可引起缺血性腦卒中，年齡多在40歲以上，男性較女性多，嚴重者可引起死亡。出血性卒中的死亡率較高。調查顯示，城鄉合計腦卒中已成為我國第一位死亡原因，也是中國成年人殘疾的首要原因，腦卒中具有發病率高、死亡率高和致殘率高的特點。

腦卒中的康復訓練需要很長的周期。傳統的機械訓練方法需要醫生一對一輔導訓練，而醫生相對于患者的數量過于稀少，因此傳統的訓練方法效率低下、枯燥乏味且浪費財力。

發明內容

發明目的：本發明針對腦卒中患者，公開了一種基于虛擬現實和慣性動捕的康復訓練系統，本發明將虛擬現實技術和動作捕捉技術結合并運用于中風病人的康復治療過程，為中風病人的長期康復提供了一種新的途徑。

技術方案：

一種基于虛擬現實和慣性動捕的腦卒中康復訓練系統，包括動作捕捉設備、虛擬現實人機交互設備以及反饋設備；所述動作捕捉設備與所述虛擬現實人機交互設備通信連接，所述虛擬現實人機交互設備與所述反饋設備通信連接；

所述動作捕捉設備包括數據采集單元、數據傳輸單元和數據處理單元；所述數據采集單元為安裝在患者各個關節部位的節點慣性傳感器；所述數據傳輸單元安裝在所述數據采集單元上；所述數據處理單元通過所述數據傳輸單元與所述數據采集單元連接；所述數據處理單元根據反向運動學算法處理所述數據采集單元采集的數據，通過Unity 3D軟件建立起對應患者實時動作狀態的三維模型；

所述虛擬現實人機交互設備包括游戲任務訓練模塊和訓練效果評估模塊；患者通過所述游戲任務訓練模塊選定需要康復的肢體部位及相應的游戲任務進行康復訓練，所述游戲任務為康復訓練任務；所述訓練效果評估模塊對患者康復訓練的過程進行評分；實時采集所述數據處理單元建立的的患者實時動作狀態的三維模型，對比患者實時動作狀態與標準動作的相似程度并進行評估；

所述反饋設備對患者的訓練效果評估結果進行反饋。

所述反饋設備為PC、手機、平板、VR眼鏡中的一種或多種。

所述虛擬現實人機交互設備還包括用戶信息錄入模塊，所述用戶信息錄入模塊用于注冊患者檔案和登陸訓練系統；所述注冊患者檔案包括患者年齡、性別、身高、體重、肢體長度、患病時間以及訓練次數。

所述患者通過所述用戶信息錄入模塊根據患者的實際身體數據調整虛擬場景中的虛擬人物的大小和比例。

所述虛擬現實人機交互設備內設有不同的訓練場景，根據患者個人喜好選擇。

所述游戲任務訓練模塊設有訓練難度，分為ABC三個等級；所述訓練難度由動作幅度和動作頻率決定，由醫師或者患者根據個人情況自由選擇。