VR康复训练

VR康复训练是什么

VR康复训练是什么

1、 概述

VR康复训练是什么 VR康复训练怎么应用?康复训练包括身体康复训练和心理康复训练,是指运动障碍动作不连贯、心理障碍的人群,通过在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活、自由运动、解除心理障碍的训练。

康复训练包括身体康复训练和心理康复训练,是指有各种运动障碍(动作不连贯、不能随心所动)和心理障碍的人群,通过在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活、自由运动、解除心理障碍的训练。

传统的康复训练不但耗时耗力,单调乏味,而且训练强度和效果得不到及时评估,很容易错失训练良机,而结合三维虚拟与仿真技术的康复训练就很好的解决了这一问题,并且还适用于心理患者的康复训练,对完全丧失运动能力的患者也有独特效果。

 


 

2、 应用领域

 

VR康复训练是什么

 

1、虚拟身体康复训练

身体康复训练是指使用者通过输入设备(如数据手套、动作捕捉仪)把自己的动作传入计算机,并从输出反馈设备得到视觉、听觉或触觉等多种感官反馈,最终达到最大限度的恢复患者的部分或全部机体功能的训练活动。这种训练方法,不但大大节约了训练的人力物力,而且有效增加了治疗的趣味性,激发了患者参与治疗的积极性,变被动治疗为主动治疗,提高治疗的效率。


2、虚拟心理康复训练

狭义的虚拟心理康复训练是指利用搭建的三维虚拟环境治疗诸如恐高症之类的心理疾病。广义上的虚拟心理康复训练还包括搭配“脑—机接口系统”、“虚拟人”等先进技术进行的脑信号人机交互心理训练。这种训练就是采用患者的脑电信号控制虚拟人的行为,通过分析虚拟人的表现实现对患者心理的分析,从而制定有效地康复课程。此外,还可以通过显示设备把虚拟人的行为展现出来,让患者直接学习某种心理活动带来的结果,从而实现对患者的治疗。这种心理训练方法为更多复杂的心理疾病指明了一条新颖、高效的训练之路。

 


 

3、 产品优势

 

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(1) 节省人力物力
(2) 更有趣味性
(3) 训练效果显著

 

 

虚拟现实在医学中的应用主要表现在三方面:运动康复、认知康复、远程康复。【1】

1、VR在运动康复中的应用

运动障碍是指以运动异常为特征的各种障碍,包括运动不能、舞蹈症、抽动等症状。当前,在运动障碍康复领域,对患者受损的运动功能进行康复性训练是VR技术最重要的用途,包括平衡和协调训练、行走及步态训练、上下肢康复训练。

●虚拟康复系统

Holden等开发了一套虚拟康复系统,通过模仿学习虚拟老师的动作,使患者有意识地习得各种肢体运动。系统中的虚拟软件包括一套基本的三维图形版本,可以针对患者的具体情况创建不同的治疗场景,场景通常表现为一些简单任务,例如用锤子钉钉子等。

目前,大约有20个虚拟的训练场景,每个场景又包含多种难度水平。在训练中,电磁运动追踪设备会同时记录虚拟老师和患者的动作,通过监控和对比他们肢体运动的轨迹差异,可以采用语言或线索匹配的方式为患者提供大量反馈信息。

2、VR在认知康复中的应用

据百科,认知是指人脑接受外界信息,经过加工处理转换成内在的心理活动,从而获取知识或应用知识的过程,包括记忆、语言、执行、计算和理解判断等方面。VR结合认知康复,可以在虚拟环境中为患者提供安全可控的刺激进行治疗,并能监控多种重要指标,表现出传统方法无法比拟的优势。

●VERA

美国费城的视觉技术应用有限公司开发了一款基于软件的筛查系统VERA,它让你对标准的视觉检查准确实行于电脑上,同时自动提供准确的结果报告和表格,VERA用自动跟踪的方法促进更优化的视觉治疗程序,并增强老师、患者、眼科医生和学校管理之间的联系。

3、VR在远程康复中的应用

VR结合网络通讯技术可以将一流的医疗资源传送到较落后的地区。


●外骨骼式远程康复系统

研制了一套3自由度外骨骼式远程康复系统,进行康复训练时,外骨骼系统可以带动人体上肢实现肩部的屈/伸运动、外摆/内收运动及肘部的屈/伸运动。

应用虚拟现实技术制作了一个虚拟人和一个虚拟场景,虚拟人处于虚拟场景中,它可以跟随患者一起运动,并可以在虚拟场景中进行漫游,增加了康复训练的趣味性,可获得更好的康复效果.


 

4、 治疗方案

 

目前来说,虚拟现实技术已经慢慢的渗透到了各个领域,不仅仅能够为人们的工作、娱乐服务,还能支持医疗方面的发展。【2】

患者在中风后,需要更频繁的使用肢体,才能在一定程度上恢复肢体力量,如果中风患者不会正确使用手臂力量来进行恢复训练,那么他康复的可能性就大大降低。传统的运动技能康复训练过程简单枯燥,易使患者失去兴趣和信心,而且传统治疗的工作量大,易疲劳,训练效率也较低。

为了弥补这一缺点,西班牙庞贝法布拉大学的研究员们开启了一个项目,基于虚拟现实结合认知系统和体感系统来帮助患者进行康复训练,该项目不仅能够帮助患者恢复四肢,最主要的是,能在恢复过程中更高效的帮助患者提振信心。

初步临床试验有20名患者参与,研究者让患者带上VR设备,然后尽量使用它们的四肢,四肢的动态都会用 Kinect体感所记录,而现实中的四肢动作会在虚拟现实的情境中增强,更容易操纵。

 

 

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虚拟情景互动康复训练系统(Anokan-VR)

(1)治疗形式
a.采用最新的计算机图形与图像技术,患者被放置在一个虚拟的环境,通过抠相技术,使患者可在屏幕上看到自己或以虚拟图形式出现,根据屏幕中情景的变化和提示做各种动作,以保持屏幕中情景模式的继续,直到最终完成训练目标。
b.可在治疗前利用智能人体运动捕捉技术,对患者进行人体识别定位,并在软件中设定训练目标,指定需要训练的部位,建立运动处方,完成一个时间段的运动训练后,临床报告会自动显示训练数据结果。


(2)产品描述
Anokan-VR系统利用一个时差测距的3D动作捕捉仪来创造出一个患者的3D图像。动作捕捉仪发射出红外线并且接收反射自患者的“回音”,任何身体移动的细节都可以被软件纪录下来。它在治疗时持续刺激患者的反应,激发患者的运动。该系统包括了五大模块软件:坐姿训练、站姿平衡训练 上肢综合训练、 步态行走训练、患者数据库功能。


(3)产品特点
a. 智能人体运动捕捉技术
独有的智能人体运动捕捉技术,可对患者进行人体识别定位功能,训练时不受外界干扰
b.多种治疗方案
包括坐姿训练、站姿平衡训练、上肢综合训练、步态行走训练,每个治疗方案有多种训练方式,为不同患者提供个性化治疗。
c.快速操作简单说明
每套软件训练前都有简单的操作说明,方便治疗师快速的使用
d.训练难易程序选择
软件根据患者需要设计,解决不同需求,每个训练模块可选择难易程度、游戏种类等相关设置
e.抠相技术
通过抠相技术,患者在屏幕中看到自己,可增加患者训练过程中的趣味性
f.患者数据库
强大的患者信息数据库功能,可对患者信息进行存储,建立独立的患者信息数据库。


(4)产品优越性
Anokan-VR虚拟现实技术可以帮助患者激发潜能。利用物理治疗加游戏的双重训练模式可以分散患者对于训练难度的注意力,患者发现自己可以比想象做的更好,让患者更加主动积极参与训练。它能帮助患者超越他们的极限并探索更多的可能性。


(5)产品应用
上肢关节活动范围训练下蹲运动、单腿屈膝等下肢运动
促进本体感觉与认知训练
多重感觉下的姿势控制训练
改善手眼协调能力
注意力分配
促进躯干稳定
全身关节活动度
(6)适用范围
骨科康复(髋关节、膝关节置换后)


 

5、 未来前景

 

【好处之一:让康复训练更有趣】【3】

血管外科专家张强医生最近在创业平台火石创造上进行了一次分享。张强医生认为,VR技术会在患者的康复训练方面得到广泛应用。

什么是VR技术?虚拟现实(VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,可使用户沉浸到该环境中。VR技术早在20世纪80年代初就被提出,但和医学的紧密联系是在近两年才得到关注。

张强说,虚拟现实还可以让需要运动康复的患者在一个安全的治疗环境中,体验到外界世界,让训练更加有趣。例如针对下肢动脉闭塞症的病人,通过运动训练的治疗效果有时是好于支架的。而运动训练要在医生指导下,治疗周期在三个月左右。病人有时会无法坚持。 若在病人步行时设置一种场景,在公园、在海边、或某个国家的大街上,这种训练对病人来说就不枯燥,会对训练动力和兴趣都有很大帮助。

另一位专家称之可作为 “意识上的麻醉药”。美国罗耀拉大学医院曾利用一个名为“SnowWorld”的VR游戏帮助缓解烧伤病人的伤痛。这个游戏的场景主要是冰雪世界,包括冰冷的河流、瀑布、雪人和企鹅等。 病人可飞跃冰雪覆盖的峡谷或者投掷雪球。此时他们的注意力集中于冰雪世界,伤痛可得到一定程度地缓解。

【好处之二:让医患沟通更直接】

医微讯CEO潘耿在分享会上特别提到了VR对患者的另一个好处——医学科普。他说,利用虚拟现实技术,可虚拟出一个关于手术的大概病因、病理、方案,以及手术的过程, 可以让患者更清晰地了解自己将接受怎样一场手术,“远比把一张冰冷的手术同意书放在患者面前要好得多”。

骨科汤医生坦言,近几年看专家门诊是“越来越累”——因为患者的问题越来越多。而且病人通常对自己的病情略懂,还有的会带着写满问题的小纸条来。但他觉得在和病人解释时又很困难,不可能把医学名词一个一个地解释一遍。给患者看图谱又总是平面。他常设想,假如能有一个三维模型,通过拉进、放大脊椎的模型,呈现出各种方案的过程,就可以大大提高沟通效率了。他所需要的其实是一种AR技术,即增强现实技术,可以将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间。潘耿说,如果能够把患者影像的3D重建和实体位置互相叠加,那医生在手术时,通过佩戴AR设备,就能实时观察到手术区域内重要神经以及血管的走向,也能明确指示出病灶的位置,这样手术控制力就会更强。 这在未来应用空间将比VR更有想象力。

【好处之三:让“被实验”的可能性降低】【3】

“以前医生练刀的机会都是在病人身上练的,所以经常说有名的医生都是踏过多少人的血液才走过来的,但这样付出的代价太大。”张强说。在过去的近百年时间里,医学生的成长都是先观摩手术,然后在老师的指导下进行手术。观摩手术时,“ 常需要艰难踮起脚尖,越过主刀医生肩膀,或是站在一个角落里观看手术”,VR直播手术的主刀外科医生ShafiAhmed将VR技术的介入形容为“ 一个破局者”,实习生通过VR可以更好地看到老师们是怎么处理在手术过程中出现的突发状况的。ShafiAhmed医生在2014年就曾带着谷歌眼镜为一名78岁的患者做肿瘤切除手术,让1.3万名学生与他用同一个视角亲历手术。“这样模拟训练的效果实际上就超过了真实的练刀。模拟训练可以在家里反复模拟,深化印象。这在病人身上是做不到的,因为病人的资源是有限的。”张强说。

同时, 公立医院一般承担教学医院的作用,患者虽然不喜欢被人观摩手术,但一般没法拒绝。当前模拟手术虽然在中国已有,但以前的模拟还不是还原真实场景,而未来在VR技术里,实习生可完全进入到手术室,然后在真实的场景里进行模拟手术,就更加接近于现实。

 


 

6、 参考资料

 1、VR 康复+互联网,玩法真的变了 搜狐[引用日期2014-08-19]

 2、中风之后恢复训练枯燥?也许VR技术能帮你 雷锋网[引用日期2015-6-9]

3、让医生激动的VR技术,对患者有什么好处? 搜狐[引用日期2015-6-9]

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