我國前臂截肢患者人數(shù)眾多,佩戴肌電控制前臂假肢可改善患者生活質(zhì)量并彌補患者心理創(chuàng)傷。在截肢者安裝假肢前,對其殘留肢體進行康復(fù)訓(xùn)練,有助于促進患處血液循環(huán),保持神經(jīng)肌肉的活力,幫助患者適應(yīng)肌電假肢控制并提高假肢控制效果。目前,肢體康復(fù)訓(xùn)練方法訓(xùn)練設(shè)備昂貴,訓(xùn)練過程枯燥,而且缺少直觀有效的康復(fù)評估方法。隨著科技的不斷進步,虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸被應(yīng)用在了康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,因此本課題基于圖像識別與表面肌電分析技術(shù),提出了一種面向前臂截肢患者的虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng),然后設(shè)計有效的康復(fù)評估方法,增強了康復(fù)訓(xùn)練過程的趣味性和交互性。本課題采用雙目結(jié)構(gòu)光攝像頭（Realsense435i）對受試者上肢殘肢運動動作進行捕捉,通過膚色分割的方法獲取上肢殘肢輪廓的二值圖,并對其進行膨脹、腐蝕等形態(tài)學(xué)操作去除噪聲干擾,之后利用輪廓跟蹤法獲取主要手臂輪廓,再使用Zhang快速并行細化算法,取得受試者前臂圖像的端點與拐點。這些點經(jīng)過K均值聚類得到前臂兩端的端點坐標,結(jié)合深度圖像獲取兩端點深度信息,最終成功識別截肢者的前臂殘肢位姿,以控制虛擬現(xiàn)實環(huán)境中虛擬手的空間位姿狀態(tài)。同時,通過肌電采集模塊（Myo臂環(huán)）,獲取截肢者殘... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

我國各類殘疾人口數(shù)量比Figure1.1TheratioofthenumberofcoupleswithvariousdisabilitiesinChina

面向前臂截肢患者的虛擬現(xiàn)實康復(fù)方法研究2復(fù)訓(xùn)練，有助于促進截肢處肌肉的血液循環(huán)，能夠提高該處肌肉活力，同時防止殘肢肌肉萎縮。殘留肌肉的肌力越好，越有利于改善肌電控制假肢的效果。所以說假肢安裝前的康復(fù)訓(xùn)練非常重要，為后續(xù)假肢裝配等進一步康復(fù)工作做好準備�，F(xiàn)在隨著肌電假肢的研究越來越深入，對于基于肌電信號的假肢控制的要求也越來越復(fù)雜，因此從截肢患者的角度考慮，進行假肢安裝前的康復(fù)訓(xùn)練也是很有必要的。圖1.2索控式假肢與肌電假肢Figure1.2Cable-controlledprosthesisandmyoelectricprosthesis虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VirtualReality,VR)，是一種利用計算機搭建出模擬類似現(xiàn)實場景，通過傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)等多種技術(shù)相互融合的新興技術(shù)。能夠讓用戶通過特定的傳感設(shè)備和肢體動作在虛擬場景中與計算機進行交互，給用戶提供了一種與眾不同的人機交互體驗。因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在了軍事領(lǐng)域、娛樂領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等，尤其是醫(yī)療康復(fù)的各個方面，包括認知康復(fù)、情緒障礙康復(fù)、運動障礙康復(fù)等。從系統(tǒng)的功能和作用角度來看，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以分為訓(xùn)練演練、規(guī)劃設(shè)計和展示娛樂等幾個方面[4]。本課題提出的康復(fù)系統(tǒng)屬于訓(xùn)練演練類，是一種將表面肌電信號與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合、以肌電信號為核心多種信息和技術(shù)融合的虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)給前臂截肢患者提供康復(fù)訓(xùn)練，能夠使患者體驗不同場景、不同強度的訓(xùn)練，同時還能提供重復(fù)練習(xí)、訓(xùn)練成績及時反饋等功能，使得截肢患者在獲得重復(fù)的訓(xùn)練過程的同時，增加訓(xùn)練的趣味性，一定程度上能改善訓(xùn)練效果，緩解患者情緒上的壓力。同時本課題還通過搭建虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計了截肢康復(fù)訓(xùn)練和評估方案�？傊�，截肢患者的康復(fù)過程是一個綜合多種學(xué)科的系統(tǒng)工程。從截肢手?

第1章緒論3圖1.3截肢康復(fù)流程Figure1.3Amputationrehabilitationprocess康復(fù)過程的每個環(huán)節(jié)都需要康復(fù)醫(yī)師的評定，需要根據(jù)患者的特點和康復(fù)程度的不同有針對性的進行訓(xùn)練和治療。相對于傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以更方便快捷的調(diào)整訓(xùn)練，尤其是在手術(shù)后的護理與康復(fù)中，每個患者的手術(shù)程度和恢復(fù)情況都不一樣，術(shù)后越早安裝假肢，對防止患者的關(guān)節(jié)攣縮畸形、截肢處的肌肉萎縮越有幫助，能夠盡快讓殘肢恢復(fù)或者接近以往功能。同時盡可能的縮短患者在安裝假肢手前所需的康復(fù)時間，可以讓其更早的穿戴假肢。因此研究面向前臂截肢患者的虛擬現(xiàn)實康復(fù)治療方法，能夠促進截肢者更快的適應(yīng)假肢手，重返自己的工作崗位，對于個人以及社會來說都具有一定的現(xiàn)實意義和市場前景。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前康復(fù)醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)、保健醫(yī)學(xué)還有臨床醫(yī)學(xué)四門學(xué)科共同構(gòu)成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的完整醫(yī)療體系[6]，康復(fù)醫(yī)學(xué)是一門利用各種手段預(yù)防、評估和治療殘疾和疾病的醫(yī)學(xué)學(xué)科，能夠幫助殘疾者消除和減輕功能障礙，使其生活能力和工作能力得到恢復(fù)，盡快的讓他們重新回歸社會，讓殘疾者在身體和心理上全面康復(fù)。截肢患者的康復(fù)是一個復(fù)雜漫長的過程，應(yīng)當(dāng)給患者制定長期目標和短期目標[7]，長期目標就是讓截肢患者實現(xiàn)日常生活自理，回歸到工作崗位，短期目標是學(xué)習(xí)日常生活自理技巧、增加肩肘關(guān)節(jié)活動度和提高肌肉活力減少并發(fā)癥。根據(jù)相關(guān)文獻得知，截肢患者往往伴隨著很多殘肢并發(fā)癥。一種并發(fā)癥是肌力下降，其中失用性肌肉萎縮是患者肌力下降的主要原因。常規(guī)的康復(fù)方法中，為了防止殘肢肌肉萎縮，一般是讓患者做一些抗阻力的運動康復(fù)訓(xùn)練[8]。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于肌電反饋和虛擬現(xiàn)實的康復(fù)系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊春華.燕山大學(xué) 2017
[2]基于雙目結(jié)構(gòu)光的三維測量技術(shù)研究[D]. 陽鵬程.浙江大學(xué) 2014
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本文編號：3061202