虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)-習(xí)題及答案 ch07

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與康復(fù)評(píng)定傳感器在虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)評(píng)定系統(tǒng)中的主要功能是什么？真實(shí)感極強(qiáng)的場(chǎng)景和視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等信息的反饋，很容易讓患者沉浸在設(shè)計(jì)的場(chǎng)景中進(jìn)行訓(xùn)練。除了具有很高的沉浸性，虛擬場(chǎng)景還可以和患者進(jìn)行人機(jī)交互，患者把自己的主觀意愿融進(jìn)到虛擬場(chǎng)景中，極大的增強(qiáng)了患者積極參與訓(xùn)練的信心。綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到下肢康復(fù)機(jī)器人可以解決傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)治療的諸多不足，為康復(fù)訓(xùn)練提供了一種新穎有效的訓(xùn)練方法。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展促使許多新技術(shù)的誕生，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是其中之一。重復(fù)訓(xùn)練是康復(fù)訓(xùn)練中最基本有效的訓(xùn)練方法，它是讓患者重新獲得運(yùn)動(dòng)能力的重要條件，但簡(jiǎn)單的重復(fù)訓(xùn)練會(huì)使患者產(chǎn)生消極情緒，不利于進(jìn)一步訓(xùn)練。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)刺激神經(jīng)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)可以使患者的運(yùn)動(dòng)功能得到恢復(fù)。正是基于上述理論，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)訓(xùn)練可以達(dá)到重復(fù)訓(xùn)練、正確反饋和激發(fā)訓(xùn)練積極性等康復(fù)訓(xùn)練要求，使患者更輕松愉悅地參與訓(xùn)練?？祻?fù)機(jī)器人引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以解決傳統(tǒng)康復(fù)療法的不足提高康復(fù)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的虛擬場(chǎng)景具有友好交互的優(yōu)勢(shì)患者與系統(tǒng)可以進(jìn)行交互，避免因操作不當(dāng)、運(yùn)動(dòng)尺度過(guò)大等意外事故的發(fā)生。并且還可以在虛擬場(chǎng)景中設(shè)定機(jī)械腿運(yùn)動(dòng)角度、速度等相關(guān)參數(shù)，來(lái)貼合患者的康復(fù)心理，達(dá)到患者在訓(xùn)練過(guò)程中保持樂(lè)觀心態(tài)的目的。如何用體感控制器（如LeapMotion）評(píng)定關(guān)節(jié)活動(dòng)度？通過(guò)虛擬目標(biāo)和軌跡曲線幫助并引導(dǎo)患者規(guī)范訓(xùn)練動(dòng)作，根據(jù)訓(xùn)練過(guò)程中的軌跡以及伸夠和放置結(jié)果對(duì)患者的活動(dòng)度進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。在虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)訓(xùn)練中，結(jié)合碰撞機(jī)制，通過(guò)測(cè)評(píng)在限定時(shí)間內(nèi)患者是否伸夠到目標(biāo)貨物，是否放置到正確位置，以及訓(xùn)練關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度都可用于評(píng)定關(guān)節(jié)活動(dòng)度。對(duì)于肩關(guān)節(jié)的屈曲和外展任務(wù)，目標(biāo)貨物將出現(xiàn)在患者正面或側(cè)面的貨架上，患者需保持肘關(guān)節(jié)伸展并屈曲或外展肩關(guān)節(jié)，使患肢的手部沿著預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)以伸夠貨架上的物品，患者需要盡力沿軌跡并盡量獲取高處的貨物以展現(xiàn)自身的最大運(yùn)動(dòng)范圍（θD），貨架離患者患側(cè)肩部的最大距離不超過(guò)角色化身的上肢長(zhǎng)度，患者在屈曲或外展肩關(guān)節(jié)過(guò)程中，為獲取更高處的目標(biāo)貨物需要進(jìn)行更大范圍的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)在這一過(guò)程中取最大屈曲角和外展角％為關(guān)節(jié)活動(dòng)度的評(píng)定提供相應(yīng)依據(jù)。如何用Kinect評(píng)定步態(tài)功能？（1）虛擬現(xiàn)實(shí)上肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度檢測(cè)原理以Kinect體感檢測(cè)系統(tǒng)為例，將Kinect采集的受訓(xùn)肢體的運(yùn)動(dòng)信息與訓(xùn)練項(xiàng)目的虛擬場(chǎng)景中相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象綁定，使該虛擬對(duì)象能隨著患者受訓(xùn)肢體的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。由于患者上肢關(guān)節(jié)已經(jīng)映射到Kinect設(shè)定的骨骼模型上，根據(jù)實(shí)時(shí)記錄的骨骼模型標(biāo)志點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)，即可計(jì)算得到上肢完成虛擬現(xiàn)實(shí)任務(wù)時(shí)主要關(guān)節(jié)的角度變化及活動(dòng)度。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)上肢運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)患者對(duì)虛擬角色的控制方式為利用Kinect實(shí)現(xiàn)的體感控制，整個(gè)過(guò)程包含3個(gè)步驟：伸夠和抓取一移動(dòng)一放置。在購(gòu)物架前，目標(biāo)貨物的位置會(huì)根據(jù)任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定，患者需要伸夠并在觸碰到目標(biāo)貨物后，沿著設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線移動(dòng)并將其放置到購(gòu)物車(chē)內(nèi)。初始的貨物位置和目標(biāo)位置之間存在多種組合，包括相同水平面、不同水平面和同一豎直面等，從而使康復(fù)任務(wù)的訓(xùn)練范圍包含肩關(guān)節(jié)的屈曲伸展和外展內(nèi)收、肘關(guān)節(jié)的屈曲伸展以及多種自由度的復(fù)合訓(xùn)練。請(qǐng)說(shuō)明行走能力評(píng)定的主要參數(shù)指標(biāo)和技術(shù)方法。對(duì)行走功能進(jìn)行評(píng)定一方面可以掌握患者的運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)，另一方面有助于判斷行走功能康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程是否有效。傳統(tǒng)的行走功能可以通過(guò)步態(tài)分析進(jìn)行評(píng)定，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能提供多樣化的人機(jī)交互運(yùn)動(dòng)生理參數(shù)檢測(cè)方法，虛擬場(chǎng)景下的行走功能康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)也可以更加靈活，因此基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的行走功能評(píng)定已經(jīng)不僅僅局限于步態(tài)參數(shù)分析。步態(tài)分析是一種在臨床上得到廣泛應(yīng)用的步態(tài)參數(shù)分析方法，它是運(yùn)用生物力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)手段對(duì)步行行為方式進(jìn)行的定量分析研究。下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的功能主要是行走功能和維持身體平衡功能，其中行走功能的主要表現(xiàn)是步態(tài)特征。傳統(tǒng)的步態(tài)分析是將步態(tài)周期劃分為擺動(dòng)相和支撐相兩個(gè)階段再進(jìn)一步測(cè)量分析步長(zhǎng)、步幅、步頻等基本參數(shù)，步態(tài)基本參數(shù)的定義。請(qǐng)說(shuō)明平衡能力評(píng)定的主要參數(shù)指標(biāo)和技術(shù)方法。參數(shù)指標(biāo)：身體重心及其變化特征是反映人體平衡功能的重要指標(biāo)，而壓力中心（COP）因其能很好地反映身體重心變化而被廣泛用于平衡功能的評(píng)定。身體重心變化是平衡功能評(píng)定的關(guān)鍵指標(biāo)，身體重心檢測(cè)是平衡功能評(píng)定的基礎(chǔ)，實(shí)際應(yīng)用中常以壓力中心（COP）表征身體重心，并以此進(jìn)行計(jì)算作為反映平衡功能的參數(shù)指標(biāo)。平衡檢測(cè)技術(shù)方法有：觀察法、量表測(cè)試法、儀器測(cè)量法等（1）觀察法：定性觀察坐、站、行走等過(guò)程中的平衡狀態(tài)。（2）量表測(cè)試法：釆用主觀評(píng)定，包括Berg平衡量表、“站立一走”計(jì)時(shí)測(cè)試、Tinnetti平衡與步態(tài)量表。（3）儀器測(cè)量法：是近年來(lái)發(fā)展較快的定量測(cè)定平衡功能的方法，主要測(cè)量人體中心位置，移動(dòng)的面積和形態(tài)。請(qǐng)舉例說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)心理康復(fù)評(píng)定中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)定應(yīng)用于注意過(guò)程領(lǐng)域注意過(guò)程是個(gè)體實(shí)現(xiàn)高級(jí)認(rèn)知功能的必要條件，能使個(gè)體在執(zhí)行不同任務(wù)時(shí)劃分其認(rèn)知功能，并保持對(duì)所選擇任務(wù)的加工和處理。對(duì)于注意障礙的傳統(tǒng)評(píng)定包括：紙筆測(cè)試、對(duì)不同信號(hào)刺激的反應(yīng)時(shí)間測(cè)試、行為評(píng)定技術(shù)等?；诩埞P的傳統(tǒng)評(píng)定測(cè)試主要有線段等分、取消任務(wù)、臨摹和畫(huà)圖等。但這些方法無(wú)法再現(xiàn)個(gè)體的生活場(chǎng)景，因此