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基于虛擬駕駛體驗(yàn)的康復(fù)訓(xùn)練與評(píng)估系統(tǒng)
：近年來,由于社會(huì)老齡化加劇,因腦卒中偏癱帶來肢體功能障礙的患者數(shù)量不斷增加,這不僅增加了社會(huì)的負(fù)擔(dān),而且影響了患者的正常生活。使用機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,能滿足患者康復(fù)訓(xùn)練的基本要求,減少醫(yī)生的工作量,但訓(xùn)練過程枯燥乏味。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感知、沉浸感和交互性等優(yōu)點(diǎn),因而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)訓(xùn)練中,能夠使訓(xùn)練更加有趣,增加患者康復(fù)治療的主動(dòng)性。本課題針對(duì)項(xiàng)目組自行研發(fā)設(shè)計(jì)的上肢康復(fù)訓(xùn)練平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于虛擬駕駛體驗(yàn)的康復(fù)訓(xùn)練與評(píng)估系統(tǒng),主要有如下幾方面的工作:
(1)設(shè)計(jì)以訓(xùn)練動(dòng)作為導(dǎo)向的虛擬環(huán)境針對(duì)腦卒中患者的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙問題,設(shè)計(jì)基于虛擬駕駛體驗(yàn)的多個(gè)訓(xùn)練任務(wù)。根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練的需求,設(shè)計(jì)多模式的虛擬環(huán)境訓(xùn)練任務(wù)。為了更大地適應(yīng)患者的訓(xùn)練需求,研究一種動(dòng)態(tài)配置以動(dòng)作為導(dǎo)向的虛擬金幣的方法。(2)研究康復(fù)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)采集與處理康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集是康復(fù)訓(xùn)練中的重要內(nèi)容,是康復(fù)評(píng)估的基礎(chǔ)。針對(duì)康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集的需求,對(duì)訓(xùn)練裝置的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行分析,確定康復(fù)訓(xùn)練中需要采集的數(shù)據(jù)種類,對(duì)數(shù)據(jù)采集的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。研究角度數(shù)據(jù)的采集方案及具體實(shí)現(xiàn),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最后研究虛擬場(chǎng)景中碰撞信息的采集方法,分析拾取金幣過程中的碰撞檢測(cè),最后在Unity3D虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)。角度數(shù)據(jù)、虛擬交通工具的運(yùn)動(dòng)軌跡及金幣的碰撞信息可以作為后續(xù)的康復(fù)評(píng)估的數(shù)據(jù)來源。
(3)研究康復(fù)訓(xùn)練效果的評(píng)價(jià)模型對(duì)患者康復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)是康復(fù)訓(xùn)練過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。根據(jù)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論,構(gòu)建康復(fù)訓(xùn)練的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。利用層次分析法確定康復(fù)訓(xùn)練的評(píng)估模型。在執(zhí)行虛擬訓(xùn)練任務(wù)的過程中,將訓(xùn)練機(jī)構(gòu)采集到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,得出該評(píng)價(jià)體系中的各指標(biāo)值,利用評(píng)估模型綜合各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)患者的訓(xùn)練效果進(jìn)行綜合評(píng)估,評(píng)估的結(jié)果作為制定下一步康復(fù)計(jì)劃的依據(jù)。
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圖3 鼓膜/隔膜高頻振蕩呼吸機(jī)原理示意圖
1.3 高頻呼吸機(jī)所產(chǎn)生的壓力及流量波形對(duì)高頻呼吸機(jī)應(yīng)用的臨床意義
1.3.1 八種高頻呼吸機(jī)氣道開放壓力波形比較
八種高頻振蕩通氣呼吸機(jī)壓力波形(氣道開放時(shí))比較見圖4。在氣道開放時(shí)產(chǎn)生方形壓力波形；而其余五種呼吸機(jī)產(chǎn)生正弦壓力波形，其中呼吸機(jī)在正弦波形上產(chǎn)生切跡。高頻振蕩呼吸機(jī)產(chǎn)生方形波或吸氣波形存在切跡提示更多復(fù)合諧波合成，可能有更多能量傳遞至肺部。理論上采取鼓膜或隔膜振蕩的呼吸機(jī)所產(chǎn)生的能量大，系列；而活塞振蕩產(chǎn)生能量次之，如高頻呼吸機(jī)；而應(yīng)用噴射氣流產(chǎn)生高頻氣流的能量大于呼氣閥阻斷原理產(chǎn)生的高頻氣流能量系列-正弦波形)。其臨床提示意義包括：在早產(chǎn)兒、低體重兒、肺保護(hù)避免肺部氣壓傷方面，采用氣流阻斷原理的呼吸機(jī)，包括較鼓膜振蕩高頻呼吸機(jī)更有優(yōu)勢(shì)；雙向噴射氣流原理高頻呼吸機(jī)通常應(yīng)用于足月新生兒，而如果需要更高能量支持的嬰幼兒或嚴(yán)重的呼吸衰竭可能鼓膜振蕩高頻呼吸機(jī)作為首選更佳。
