虚拟现实康复原理与应用设计-习题及答案 ch07

虚拟现实技术与康复评定传感器在虚拟现实康复评定系统中的主要功能是什么？真实感极强的场景和视觉、听觉、触觉等信息的反馈，很容易让患者沉浸在设计的场景中进行训练。除了具有很高的沉浸性，虚拟场景还可以和患者进行人机交互，患者把自己的主观意愿融进到虚拟场景中，极大的增强了患者积极参与训练的信心。综上所述，虚拟现实技术应用到下肢康复机器人可以解决传统运动治疗的诸多不足，为康复训练提供了一种新颖有效的训练方法。计算机技术的快速发展促使许多新技术的诞生，虚拟现实技术就是其中之一。重复训练是康复训练中最基本有效的训练方法，它是让患者重新获得运动能力的重要条件，但简单的重复训练会使患者产生消极情绪，不利于进一步训练。相关研究发现刺激神经运动皮质区可以使患者的运动功能得到恢复。正是基于上述理论，虚拟现实技术应用到康复训练可以达到重复训练、正确反馈和激发训练积极性等康复训练要求，使患者更轻松愉悦地参与训练。康复机器人引入虚拟现实技术可以解决传统康复疗法的不足提高康复效果。虚拟现实技术建立的虚拟场景具有友好交互的优势患者与系统可以进行交互，避免因操作不当、运动尺度过大等意外事故的发生。并且还可以在虚拟场景中设定机械腿运动角度、速度等相关参数，来贴合患者的康复心理，达到患者在训练过程中保持乐观心态的目的。如何用体感控制器（如LeapMotion）评定关节活动度？通过虚拟目标和轨迹曲线帮助并引导患者规范训练动作，根据训练过程中的轨迹以及伸够和放置结果对患者的活动度进行综合测评。在虚拟现实康复训练中，结合碰撞机制，通过测评在限定时间内患者是否伸够到目标货物，是否放置到正确位置，以及训练关节的运动角度都可用于评定关节活动度。对于肩关节的屈曲和外展任务，目标货物将出现在患者正面或侧面的货架上，患者需保持肘关节伸展并屈曲或外展肩关节，使患肢的手部沿着预设的运动轨迹进行移动以伸够货架上的物品，患者需要尽力沿轨迹并尽量获取高处的货物以展现自身的最大运动范围（θD），货架离患者患侧肩部的最大距离不超过角色化身的上肢长度，患者在屈曲或外展肩关节过程中，为获取更高处的目标货物需要进行更大范围的运动，系统在这一过程中取最大屈曲角和外展角％为关节活动度的评定提供相应依据。如何用Kinect评定步态功能？（1）虚拟现实上肢关节活动度检测原理以Kinect体感检测系统为例，将Kinect采集的受训肢体的运动信息与训练项目的虚拟场景中相对应的虚拟对象绑定，使该虚拟对象能随着患者受训肢体的运动而运动。由于患者上肢关节已经映射到Kinect设定的骨骼模型上，根据实时记录的骨骼模型标志点的空间位置坐标，即可计算得到上肢完成虚拟现实任务时主要关节的角度变化及活动度。（2）虚拟现实上肢运动任务设计患者对虚拟角色的控制方式为利用Kinect实现的体感控制，整个过程包含3个步骤：伸够和抓取一移动一放置。在购物架前，目标货物的位置会根据任务内容进行详细设定，患者需要伸够并在触碰到目标货物后，沿着设定的运动轨迹曲线移动并将其放置到购物车内。初始的货物位置和目标位置之间存在多种组合，包括相同水平面、不同水平面和同一竖直面等，从而使康复任务的训练范围包含肩关节的屈曲伸展和外展内收、肘关节的屈曲伸展以及多种自由度的复合训练。请说明行走能力评定的主要参数指标和技术方法。对行走功能进行评定一方面可以掌握患者的运动功能状态，另一方面有助于判断行走功能康复训练过程是否有效。传统的行走功能可以通过步态分析进行评定，由于虚拟现实技术能提供多样化的人机交互运动生理参数检测方法，虚拟场景下的行走功能康复训练任务也可以更加灵活，因此基于虚拟现实技术的行走功能评定已经不仅仅局限于步态参数分析。步态分析是一种在临床上得到广泛应用的步态参数分析方法，它是运用生物力学和运动学手段对步行行为方式进行的定量分析研究。下肢关节运动的功能主要是行走功能和维持身体平衡功能，其中行走功能的主要表现是步态特征。传统的步态分析是将步态周期划分为摆动相和支撑相两个阶段再进一步测量分析步长、步幅、步频等基本参数，步态基本参数的定义。请说明平衡能力评定的主要参数指标和技术方法。参数指标：身体重心及其变化特征是反映人体平衡功能的重要指标，而压力中心（COP）因其能很好地反映身体重心变化而被广泛用于平衡功能的评定。身体重心变化是平衡功能评定的关键指标，身体重心检测是平衡功能评定的基础，实际应用中常以压力中心（COP）表征身体重心，并以此进行计算作为反映平衡功能的参数指标。平衡检测技术方法有：观察法、量表测试法、仪器测量法等（1）观察法：定性观察坐、站、行走等过程中的平衡状态。（2）量表测试法：釆用主观评定，包括Berg平衡量表、“站立一走”计时测试、Tinnetti平衡与步态量表。（3）仪器测量法：是近年来发展较快的定量测定平衡功能的方法，主要测量人体中心位置，移动的面积和形态。请举例说明虚拟现实技术在神经心理康复评定中的应用。虚拟现实评定应用于注意过程领域注意过程是个体实现高级认知功能的必要条件，能使个体在执行不同任务时划分其认知功能，并保持对所选择任务的加工和处理。对于注意障碍的传统评定包括：纸笔测试、对不同信号刺激的反应时间测试、行为评定技术等。基于纸笔的传统评定测试主要有线段等分、取消任务、临摹和画图等。但这些方法无法再现个体的生活场景，因此