【摘要】：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,簡(jiǎn)稱AR)是一種將虛擬場(chǎng)景與真實(shí)環(huán)境融為一體從而對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行補(bǔ)充和增強(qiáng)的技術(shù)。腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏功能鍛煉在腕關(guān)節(jié)康復(fù)中起著重要作用。將AR技術(shù)和腕關(guān)節(jié)的功能鍛煉相結(jié)合,給病人構(gòu)造一個(gè)虛實(shí)融合的評(píng)估和訓(xùn)練場(chǎng)景,并且采用知識(shí)推理技術(shù)智能評(píng)估訓(xùn)練療效,顯然更有助于病人的康復(fù)�；贏R的腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏康復(fù)評(píng)估和訓(xùn)練的研究是對(duì)AR技術(shù)、知識(shí)推理方法及其應(yīng)用的進(jìn)一步研究,在一定程度上為AR技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)學(xué)多療法分階段治療提供建模處理思路的同時(shí)為多學(xué)科交叉綜合研究提供了解決方案。因此,論文的工作具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。臨床上,完整的腕關(guān)節(jié)康復(fù)是一個(gè)以初次評(píng)估為基礎(chǔ)制定適宜訓(xùn)練方案,分階段多療法綜合實(shí)施,評(píng)估與訓(xùn)練循環(huán)進(jìn)行直至達(dá)到既定康復(fù)目標(biāo)的過程。腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏康復(fù)評(píng)估是通過ROM(Range of Motion,關(guān)節(jié)活動(dòng)度)評(píng)定進(jìn)行的,即ROM值達(dá)到功能評(píng)定學(xué)中理想?yún)⒖挤秶蛞罁?jù)殘存功能等情況恢復(fù)到不影響日常生活即視為康復(fù)。目前,AR技術(shù)在腕關(guān)節(jié)康復(fù)領(lǐng)域的研究有很大局限性:在評(píng)估策略上,大多數(shù)僅靠游戲得分推斷病人的康復(fù)情況,缺乏實(shí)時(shí)生物反饋和智能高效的推理評(píng)估機(jī)制;在訓(xùn)練方法上,大多數(shù)采用基于人工標(biāo)識(shí)的AR康復(fù)系統(tǒng),在虛實(shí)融合階段虛擬物體存在較明顯漂移的現(xiàn)象而導(dǎo)致無法對(duì)小關(guān)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化訓(xùn)練。針對(duì)以上問題,主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面工作:(1)知識(shí)表達(dá)和推理評(píng)估策略研究。首先對(duì)腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏的康復(fù)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分析,并對(duì)醫(yī)學(xué)書籍等顯性知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)等隱性知識(shí)進(jìn)行提取和抽象后建立了基于產(chǎn)生式規(guī)則的康復(fù)評(píng)估知識(shí)庫。然后推理引擎采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制策略將病人訓(xùn)練期間ROM均值等評(píng)估指標(biāo)與知識(shí)庫中知識(shí)進(jìn)行匹配,實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到知識(shí)、再到?jīng)Q策的轉(zhuǎn)化。最后給出了具體的推理算法和流程。(2)AR尺偏橈偏康復(fù)訓(xùn)練方法研究。在三甲醫(yī)院某區(qū)中醫(yī)院長(zhǎng)期調(diào)研和對(duì)國內(nèi)外文獻(xiàn)深度分析的基礎(chǔ)上確定了AR多療法分階段訓(xùn)練設(shè)計(jì)思想。即康復(fù)初期,在運(yùn)動(dòng)療法中渲染虛擬手腕帶動(dòng)真實(shí)手腕進(jìn)行小角度訓(xùn)練;康復(fù)中后期,在作業(yè)療法中渲染接水滴的游戲場(chǎng)景激勵(lì)病人進(jìn)行大角度訓(xùn)練。在團(tuán)隊(duì)工作已完成跟蹤注冊(cè)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)傳感器旋轉(zhuǎn)方向和角度的轉(zhuǎn)換獲取了真實(shí)場(chǎng)景中腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏的訓(xùn)練數(shù)據(jù),同時(shí)完成了虛擬場(chǎng)景數(shù)學(xué)模型的建立。最后,分別闡述了AR運(yùn)動(dòng)療法與AR作業(yè)療法中虛實(shí)融合實(shí)現(xiàn)的算法。(3)有效性和可用性驗(yàn)證。一方面健康人、模擬病患和真實(shí)病患作為評(píng)估對(duì)象,對(duì)康復(fù)有效性(包括康復(fù)評(píng)定有效性和康復(fù)訓(xùn)練有效性)進(jìn)行量化評(píng)估;另一方面,基于“舒適、持久、趣味、有效”的原則,自行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向Android平臺(tái)的原型系統(tǒng),在三級(jí)甲等中醫(yī)院重慶市某區(qū)中醫(yī)院進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),從原型可用性的角度進(jìn)一步驗(yàn)證了基于AR的腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏康復(fù)評(píng)估和訓(xùn)練的可用性。論文工作的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)提出了一種新的結(jié)合顯性知識(shí)和隱性知識(shí)的推理方法,對(duì)腕關(guān)節(jié)尺偏橈偏康復(fù)訓(xùn)練療效進(jìn)行智能評(píng)估。(2)運(yùn)用AR技術(shù)并結(jié)合康復(fù)醫(yī)學(xué)療法治療原則,提出了依據(jù)患肢治療不同需求階段建立對(duì)應(yīng)虛(指導(dǎo)信息)實(shí)(活動(dòng)數(shù)據(jù))融合場(chǎng)景,以支持多療法分階段訓(xùn)練設(shè)計(jì)思想和基于AR的康復(fù)療法實(shí)現(xiàn)方法。(3)遵循工程化思路和方法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)用臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出方法的有效性和可用性。此外,原型體積小、攜帶方便,病人可以隨時(shí)隨地進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,降低了康復(fù)過程中對(duì)治療師的依賴且有助于平衡緊張的醫(yī)療資源。論文工作達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。但是實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)腕關(guān)節(jié)損傷會(huì)造成多種形式運(yùn)動(dòng)障礙,病患在尺偏橈偏康復(fù)訓(xùn)練時(shí)不會(huì)嚴(yán)格控制在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行,即尺偏橈偏康復(fù)訓(xùn)練會(huì)連帶掌屈背伸運(yùn)動(dòng)。下一步工作將是基于AR腕關(guān)節(jié)掌屈背伸康復(fù)的研究,通過四種運(yùn)動(dòng)形式綜合實(shí)施,以便更全面地完成腕關(guān)節(jié)康復(fù)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R496;TP391.9
【圖文】：

于該原型還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未涉及康復(fù)評(píng)估方法的研究。對(duì)估也僅僅是對(duì)原型系統(tǒng)可用性評(píng)估，例黑白盒測(cè)試，未采集臨床評(píng)大利巴勒莫大學(xué) Filippo 等人于 2016 年提出針對(duì)腕部、手部康復(fù)的增多傳感器多速率的電機(jī)康復(fù)系統(tǒng)，如圖 1.2.1 所示[11]。該實(shí)驗(yàn)原型在使用了多傳感器和多速率融合算法，可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境與虛擬物體準(zhǔn)。具體的訓(xùn)練流程如下：病人佩戴頭戴式顯示器，透過顯示器中導(dǎo)，以正確的方式完成開啟塑料瓶等任務(wù)。通過虛擬 3D 手和真實(shí)塑靠對(duì)準(zhǔn)，提供給病人高質(zhì)量的治療指導(dǎo)。圖 1.1 基于 AR 腕關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)[10]

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于腕部康復(fù)領(lǐng)域已有若干成果，而且國外相對(duì)于國內(nèi)起步早，發(fā)展快。下面就從現(xiàn)有可以用于腕部康復(fù)治療的 AR 康復(fù)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，評(píng)估方式，訓(xùn)練方法等方面進(jìn)行深入分析。1.2.1 國外研究現(xiàn)狀2016 年，土耳其蓋布澤技術(shù)大學(xué) Adem 等人針對(duì)腕關(guān)節(jié)背伸和掌屈康復(fù)治療在文獻(xiàn)中進(jìn)行了分析，并在基于已有研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)腕部康復(fù)訓(xùn)練的原型系統(tǒng)，如圖 1.1 所示[10]。具體的訓(xùn)練流程是：病人首先戴上貼有標(biāo)記的帽子，然后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，通過腕關(guān)節(jié)的伸屈運(yùn)動(dòng)將處于虛擬環(huán)境迷宮中的小球從板的一端滾到板的另一端。

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉佳;Pp冬慧;陸熊;;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人手功能康復(fù)中的研究進(jìn)展[J];中國康復(fù)理論與實(shí)踐;2014年02期

2 陳江華;;理筋手法聯(lián)合功能鍛煉對(duì)橈骨下端骨折后期腕關(guān)節(jié)僵硬的治療價(jià)值[J];中外醫(yī)療;2013年05期

3 王睿;;人工生物材料及組織工程學(xué)手段修復(fù)腕關(guān)節(jié)韌帶損傷[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2010年38期

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1 王強(qiáng);增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)上肢康復(fù)系統(tǒng)跟蹤注冊(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西南大學(xué);2017年

2 Pp冬慧;基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的手部康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2730459