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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與康復(fù)評定傳感器在虛擬現(xiàn)實康復(fù)評定系統(tǒng)中的主要功能是什么？真實感極強的場景和視覺、聽覺、觸覺等信息的反饋，很容易讓患者沉浸在設(shè)計的場景中進行訓(xùn)練。除了具有很高的沉浸性，虛擬場景還可以和患者進行人機交互，患者把自己的主觀意愿融進到虛擬場景中，極大的增強了患者積極參與訓(xùn)練的信心。綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到下肢康復(fù)機器人可以解決傳統(tǒng)運動治療的諸多不足，為康復(fù)訓(xùn)練提供了一種新穎有效的訓(xùn)練方法。計算機技術(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動能力的重要條件，但簡單的重復(fù)訓(xùn)練會使患者產(chǎn)生消極情緒，不利于進一步訓(xùn)練。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)刺激神經(jīng)運動皮質(zhì)區(qū)可以使患者的運動功能得到恢復(fù)。正是基于上述理論，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)訓(xùn)練可以達到重復(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)機器人引入虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)建立的虛擬場景具有友好交互的優(yōu)勢患者與系統(tǒng)可以進行交互，避免因操作不當(dāng)、運動尺度過大等意外事故的發(fā)生。并且還可以在虛擬場景中設(shè)定機械腿運動角度、速度等相關(guān)參數(shù)，來貼合患者的康復(fù)心理，達到患者在訓(xùn)練過程中保持樂觀心態(tài)的目的。如何用體感控制器（如LeapMotion）評定關(guān)節(jié)活動度？通過虛擬目標(biāo)和軌跡曲線幫助并引導(dǎo)患者規(guī)范訓(xùn)練動作，根據(jù)訓(xùn)練過程中的軌跡以及伸夠和放置結(jié)果對患者的活動度進行綜合測評。在虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練中，結(jié)合碰撞機制，通過測評在限定時間內(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)的運動角度都可用于評定關(guān)節(jié)活動度。對于肩關(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)的運動軌跡進行移動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)自身的最大運動范圍（θD），貨架離患者患側(cè)肩部的最大距離不超過角色化身的上肢長度，患者在屈曲或外展肩關(guān)節(jié)過程中，為獲取更高處的目標(biāo)貨物需要進行更大范圍的運動，系統(tǒng)在這一過程中取最大屈曲角和外展角％為關(guān)節(jié)活動度的評定提供相應(yīng)依據(jù)。如何用Kinect評定步態(tài)功能？（1）虛擬現(xiàn)實上肢關(guān)節(jié)活動度檢測原理以Kinect體感檢測系統(tǒng)為例，將Kinect采集的受訓(xùn)肢體的運動信息與訓(xùn)練項目的虛擬場景中相對應(yīng)的虛擬對象綁定，使該虛擬對象能隨著患者受訓(xùn)肢體的運動而運動。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)實時記錄的骨骼模型標(biāo)志點的空間位置坐標(biāo)，即可計算得到上肢完成虛擬現(xiàn)實任務(wù)時主要關(guān)節(jié)的角度變化及活動度。（2）虛擬現(xiàn)實上肢運動任務(wù)設(shè)計患者對虛擬角色的控制方式為利用Kinect實現(xiàn)的體感控制，整個過程包含3個步驟：伸夠和抓取一移動一放置。在購物架前，目標(biāo)貨物的位置會根據(jù)任務(wù)內(nèi)容進行詳細(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)定的運動軌跡曲線移動并將其放置到購物車內(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。請說明行走能力評定的主要參數(shù)指標(biāo)和技術(shù)方法。對行走功能進行評定一方面可以掌握患者的運動功能狀態(tài)，另一方面有助于判斷行走功能康復(fù)訓(xùn)練過程是否有效。傳統(tǒng)的行走功能可以通過步態(tài)分析進行評定，由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)能提供多樣化的人機交互運動生理參數(shù)檢測方法，虛擬場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)實技術(shù)的行走功能評定已經(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，它是運用生物力學(xué)和運動學(xué)手段對步行行為方式進行的定量分析研究。下肢關(guān)節(jié)運動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)周期劃分為擺動相和支撐相兩個階段再進一步測量分析步長、步幅、步頻等基本參數(shù)，步態(tài)基本參數(shù)的定義。請說明平衡能力評定的主要參數(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定。身體重心變化是平衡功能評定的關(guān)鍵指標(biāo)，身體重心檢測是平衡功能評定的基礎(chǔ)，實際應(yīng)用中常以壓力中心（COP）表征身體重心，并以此進行計算作為反映平衡功能的參數(shù)指標(biāo)。平衡檢測技術(shù)方法有：觀察法、量表測試法、儀器測量法等（1）觀察法：定性觀察坐、站、行走等過程中的平衡狀態(tài)。（2）量表測試法：釆用主觀評定，包括Berg平衡量表、“站立一走”計時測試、Tinnetti平衡與步態(tài)量表。（3）儀器測量法：是近年來發(fā)展較快的定量測定平衡功能的方法，主要測量人體中心位置，移動的面積和形態(tài)。請舉例說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)在神經(jīng)心理康復(fù)評定中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實評定應(yīng)用于注意過程領(lǐng)域注意過程是個體實現(xiàn)高級認(rèn)知功能的必要條件，能使個體在執(zhí)行不同任務(wù)時劃分其認(rèn)知功能，并保持對所選擇任務(wù)的加工和處理。對于注意障礙的傳統(tǒng)評定包括：紙筆測試、對不同信號刺激的反應(yīng)時間測試、行為評定技術(shù)等?；诩埞P的傳統(tǒng)評定測試主要有線段等分、取消任務(wù)、臨摹和畫圖等。但這些方法無法再現(xiàn)個體的生活場景，因此