CN103932711B - 基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置，内耳姿态调整监控系统包括：虚拟现实单元，用于构建人体内耳姿态虚拟现实图像；内耳姿态捕获单元，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据；中央处理单元，用于接收内耳姿态捕获单元发送的运动数据，驱动虚拟现实单元调整人体内耳姿态虚拟现实图像以及对应的耳石运动轨迹。基于虚拟现实生成个体化内耳虚拟现实模型，并利用体感传感器对生成的模型进行控制，将个体在不同位置情况下内耳的空间姿态及耳石运动轨迹完整而具体地实时呈现给临床医师，为耳石复位法建立精确的个性化导航。

Description

基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置。

背景技术

良性阵发性位置性眩晕(BenignparoxysmalpositionalvertigoBPPV)，又称耳石症，是一种常见的前庭末梢病变,是眩晕最常见的疾病之一，约占所有眩晕症的17～22％，占周围性眩晕的36.5％，目前认为其发生的主要原因是由于脱落的耳石进入了对运动感应的半规管。当病人的头部转动时，脱落的耳石会在半规管内移动，从而影响半规管的工作，引起人体对空间感知能力的下降，并伴随着头晕、呕吐以及眼震等症状。

基于这种理论，产生了治疗半规管良性阵发性位置性眩晕的有效方法——耳石复位法，即通过转动病人的头部使脱落的耳石回到原来的位置，达到治疗良性阵发性位置性眩晕的目的。其基本原理是通过将人体头部旋转到不同的角度，利用重力作用使脱落于内耳半规管内的耳石滚动到前庭，使得眩晕的症状缓解。在具体操作中，为使得耳石能最大限度的活动必须使内耳的半规管处于理想的位置，为此人们设计了一系列变换体位的活动姿势，使病变半规管的相应部位能最大限度地与重力作用线相平行，利用重力作用，使耳石向内耳的前庭滚动,耳石的刺激症状得以缓解。但是由于患者体质及操作者观察角度原因，不能保证患者头位准确达到复位所要求的旋转角度及位置；同时由于人体内耳半规管存在解剖差异，按照目前复位方法所制定的旋转角度进行复位，并未做到真正的个性化，影响了手法复位治疗的效果。由于良性阵发性位置性眩晕容易复发并且具有不可预知性，严重影响日常生活、学习和工作，给患者、家庭和社会带来极大的压力，因此亟需有新的辅助方法能帮助临床医生建立准确的、个性化的内耳定位系统，以利于高效的施行耳石复位疗法。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置，实现内耳姿态监控。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，包括内耳姿态捕获单元、与所述内耳姿态捕获单元连接的中央处理单元，以及与所述中央处理单元连接的虚拟现实单元：

所述虚拟现实单元，用于构建人体内耳姿态虚拟现实图像；

所述内耳姿态捕获单元，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度；

所述中央处理单元，用于根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据，驱动虚拟现实单元根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

一种内耳姿态捕获装置，包括捕获单元以及于所述捕获单元连接的传输单元：

所述捕获单元，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度；

所述传输单元，用于发送所述运动数据给中央处理单元，以使所述中央处理单元根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据，以及驱动虚拟现实单元根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，基于虚拟现实生成个体化内耳虚拟现实模型，并利用体感传感器对生成的模型进行控制，将个体在不同位置情况下内耳的空间姿态及耳石运动轨迹完整而具体地实时呈现给临床医师，为耳石复位法建立精确的个性化导航。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统的构成示意图。

图2为本发明实施例提供的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统的应用示意图。

图3为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的三维位移示意图。

图4为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的重力分解示意图。

图5为本发明实施例提供的重力、角度感应单元的电路示意图。

图6为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的构成示意图。

图7为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的外部示意图。

图8为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的侧面示意图。

图9为本发明实施例提供的内耳姿态监控单元的底面示意图。

图10为本发明实施例提供的头束带的外部示意图。

图11为本发明实施例提供的内耳姿态监控装置的构成示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

目前虚拟现实技术已在各个领域得到了广泛应用，尤其在医学领域展示了巨大的优势。利用人体的计算机断层成像(ComputedTomography，CT)或磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)检查资料，通过相应的软件系统实施内耳结构虚拟现实模型重建可以实现对内耳各解剖结构的立体显示，建立内耳各结构的虚拟现实模型，有助于对内耳半规管各部分空间位置的正确理解和定位。

同时体感传感技术应用在人机交互领域中所带来的新型三维度输入方式，不仅为使用者解除空间和线缆的束缚，在自由的空间完成相应的人机交互，并且能够支持同步输入各种信息。

本发明实施例基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置基于上技术思路，解决如何能用体感传感器技术将人体活动时不同体位的实时信息传入计算机，并利用此信息控制基于个体内耳影像资料生成的内耳虚拟现实模型进行同步活动则可以解决现有耳石复位中定位不准确和非个体化的问题。

因此，本发明实施例基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统及内耳姿态捕获装置基于虚拟现实方法生成个体化内耳虚拟现实模型，并利用体感传感器对生成的模型进行控制，将个体在不同位置情况下内耳的空间姿态及耳石运动轨迹完整而具体地实时呈现给临床医师，为耳石复位法建立精确的个性化导航系统。

本发明的目是通过虚拟现实方法和体感姿态感应装置，针对现有技术中无法监控人体进行耳石复位活动时内耳姿态变换及耳石运动轨迹变化的问题，提供一种能准确、实时、个体化地监控人体内耳姿态调整的系统。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，包括内耳姿态捕获单元11、与内耳姿态捕获单元11连接的中央处理单元12，以及与中央处理单元12连接的虚拟现实单元13：

虚拟现实单元13，用于构建人体内耳姿态虚拟现实图像。

内耳姿态捕获单元11，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度。

中央处理单元12，用于根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据，驱动虚拟现实单元13根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，治疗良性阵发性位置性眩晕时进行内耳耳石复位，基于虚拟现实生成个体化内耳虚拟现实模型，并利用体感传感器对生成的模型进行控制，将个体在不同位置情况下内耳的空间姿态及耳石运动轨迹完整而具体地实时呈现给临床医师，为耳石复位法建立精确的个性化导航。

本领域技术人员可以知道，医学影像学图像数据可以包括计算机断层成像(ComputedTomography，CT)或磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)检查资料等，可以采用通用数据格式DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine，医学数字成像和通信)传输上述医学影像学图像数据，来构建人体内耳姿态虚拟现实图像。虚拟现实图像如三维空间图像。本领域技术人员可以理解DICOM是医学图像和相关信息的国际标准，用于数据交换的医学图像格式。

如图2所示，进一步的，本发明实施例基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，还可以包括与中央处理单元22连接的显示单元24，用于显示所述人体内耳姿态图像以及耳石运动轨迹。

示例性的，中央处理单元可以通过VGA(VideoGraphicsArray，视频图形阵列)接口连接显示单元24。示例性的，显示单元24可以为电脑显示器、液晶电视，等等，本领域技术人员可以知道其他显示器也可以应用。

具体的，显示单元24还可以连接电源装置25，电源装置25为显示单元24供电。

如图2所示，具体而言，内耳姿态捕获单元21，可以包括重力感应模块211，角度感应模块212、与重力感应模块211及角度感应模块212连接的数据采集模块213、与数据采集模块213连接的微型处理器214、与微型处理器214连接的无线数据传输模块215：

重力感应模块211，用于测量人体内耳姿态发生变化时重力加速度；

角度感应模块212，用于测量人体内耳姿态发生变化时旋转加速度；

数据采集模块213，用于采集所述重力加速度和旋转加速度；

微型处理器214，用于控制数据采集模块213及无线数据传输模块215，以及实现数据格式的转换；

无线数据传输模块215，用于将所述微型处理器传输的数据发送给中央处理单元22。

示例性的，重力感应模块211可以为应用三轴MEMS(MicroelectroMechanicalSystems，微机电系统)的陀螺仪传感器，等等。角度感应模块212可以为应用三轴MEMS的角速度传感器，等等。

重力感应模块211、角度感应模块212，测量人体内耳姿态发生变化时的重力加速度和实时旋转加速度。

便于理解，对于三维空间，角度感应模块测的旋转加速度可以是三维分量a_x，a_y，a_z，角度感应模块可还以测量转动时的欧拉角ψ、θ、φ。

下面说明内耳姿态捕获单元设计的原理。

首先，由任意三个驻点(如定位器)来制定内耳姿态捕获单元的相对空间坐标初始位置。根据立体几何公理3“经过不在同一条直线上的三点，有且只有一个平面”，因此采用三驻点定位器能够确定内耳姿态捕获单元所在的平面。

如图3所示，假设内耳姿态捕获单元所在平面为XYZ，数据采集模块数据采集周期为Δt，初始速度v₀＝0，初始位移为S₀＝0，t时刻的加速度为a(t)，

在连续环境下：

t时刻的瞬时速度(公式1)

t时刻的位移其中为系统0～t₀时刻的位移。(公式2)

而在实际环境中，数据采集为等距的打点周期，因此由原连续环境应用于离散环境：

v_n＝v₀+(a₀+a_n)·Δt/2+(a₁+a₂+...+a_n-1)·Δt，n为大于1的自然数；(公式3)

S_n＝(v₀+v_n)·Δt/2+(v₁+v₂+...+v_n-1)·Δt，n为大于1的自然数。(公式4)

在实际应用中，数据采集的周期和数据输出结构一致，采用迭代计算来节省系统的存储开销。

v_n＝v_n-1+(a_n+a_n-1)·Δt/2；(公式5)

S_n＝S_n-1+(v_n+v_n-1)·Δt/2。(公式6)

对于c平面内，对于空间的X、Y、Z方向，内耳姿态捕获单元在空间不同方向的瞬时运动速度为：

空间X方向瞬时速度：v_x(n)＝v_x(n-1)+(a_x(n)+a_x(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数；

(公式7)

空间Y方向瞬时速度：v_y(n)＝v_y(n-1)+(a_y(n)+a_y(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数；(公式8)

空间Z方向瞬时速度：v_z(n)＝v_z(n-1)+(a_z(n)+a_z(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数

(公式9)

内耳姿态捕获单元在空间不同方向的空间位移为：

空间X方向位移：S_x(n)＝S_x(n-1)+(v_x(n)+v_x(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数；

(公式10)

空间Y方向位移：S_y(n)＝S_y(n-1)+(v_y(n)+v_y(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数；

(公式11)

空间Z方向位移：S_z(n)＝S_z(n-1)+(v_z(n)+v_z(n-1))·Δt/2，n为大于1的自然数。

(公式12)

因此在t时刻，内耳姿态捕获单元的空间坐标为(S_x(t),S_y(t),S_z(t))，通过对固定周期的数据采集获取，能够得到在离散环境下目标物体的三维空间运动轨迹，当采集周期在足够短的情况下，运动轨迹趋于实际情况。

可以理解，人体旋转时，人体内耳姿态发生变化，耳石位置也会相应发生变化。而且，人体旋转带动其佩戴的内耳姿态捕获单元旋转。

内耳姿态捕获单元在空间不同方向的空间位移相当于耳石位移量，内耳姿态捕获单元的空间坐标为(S_x(t),S_y(t),S_z(t))相当于耳石坐标。

而且，考虑到现实重力场的存在，而且系统的移动过程完全由人体完成，人体通过有限空间的姿态调整来获取内耳姿态数据从而纠正有病态特征的内耳位置达到治疗的目的，在这样移动范围小的特征下，内耳耳石的重力加速度通过内耳姿态捕获单元的三维坐标进行分解：

假设内耳姿态捕获单元所在的空间坐标表示如图4所示，由于重力加速度的存在，必须考虑重力加速度对运动的影响。为了便于数据分析和简化变量，将实际的重力加速度在X、Y、Z轴方向进行分解，分解为X、Y、Z轴方向偏移分量，重力加速度如何分解，首先来看耳石空间运动所在的坐标系如何经过旋转与内耳姿态捕获单元所在的坐标系重合。

设耳石空间运动所在的坐标系为目标坐标系X₁Y₁Z₁，内耳姿态捕获单元所在的坐标系为伴随坐标系XYZ，假设目标坐标系X₁Y₁Z₁通过欧拉角ψ、θ、φ(用来确定定点转动刚体位置的3个一组独立角参量，由章动角、旋进角和自转角组成)进行三次旋转得到伴随坐标系XYZ。

三次旋转用独立矩阵表示为：

$C_{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\ψ}& 0\\ -\sin & \cos \mathrm{\ψ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$

$C_{\mathrm{\θ}}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ 0& -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right];$ 公式(13)

$C_{\mathrm{\φ}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\φ}& 0& -\sin \mathrm{\φ}\\ 0& 1& 0\\ \sin \mathrm{\φ}& 0& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right];$

那么，重力加速度g分散到XYZ的偏移分量为：

空间X方向重力加速度偏移分量：g_x＝g·cosψ；

空间Y方向重力加速度偏移分量：g_y＝g·cosθ；

空间Z方向重力加速度偏移分量：g_z＝g·cosφ；

因此，实际通过转换坐标系达到重力分解的目的。而且，得到耳石偏移量g_x，g_y，g_z。

可见，通过内耳姿态捕获单元能够直接获取内耳姿态捕获单元所在的坐标系的空间加速度，根据公式(7)、公式(8)、公式(9)，通过采集到的瞬时空间加速度计算得到速度，从而根据速度计算得到内耳姿态捕获单元的空间位移，再通过上述公式(13)最终计算获取到耳石的空间姿态数据。

本领域技术人员可以理解坐标系的类型不作严格限制。

示例性的，微型处理器214是内耳姿态捕获单元21的控制中心，可以用于控制数据采集模块213及无线数据传输模块215，以及实现数据格式的转换，如模拟数据转换为数字数据，本领域技术人员可以知道微型处理器214的功能。

微型处理器214基于ARM(AdvancedRISCMachine，高级精简指令集机器)处理器，低功耗处理器，可以应用freescale单片机MC9508QE型号，本领域技术人员可以知道的其他方式也可以应用。

可选的，可以由微型处理器214实现数据采集模块213的功能。

示例性的，无线数据传输模块215可以为WiFi(WirelessFidelity，无线保真)模块、蓝牙模块或者红外模块，等等，通过WiFi(WirelessFidelity)、蓝牙等方式将所采集数据以无线发射方式传递给中央处理单元22。本领域技术人员可以知道的其他传输方式也可以应用。

进一步的，内耳姿态捕获单元21，还包括电源模块216，用于为内耳姿态捕获单元21提供供电。电源模块216分别与重力感应模块、角度感应模块微型处理器、无线数据传输模块相连。本领域技术人员可以理解，电源模块可以包括电源及电压转换线路。

本领域技术人员可以理解，重力感应模块，角度感应模块、微型处理器、无线数据传输模块可集成在一起或分离，根据需要安装。

具体如图5所示，重力感应模块，角度感应模块的电路示意图，直接通过一个WiFi转TTL(TimeToLive，生存时间)串行转换器，接到“3.3v串口”端，实现和中央处理单元直接通讯。其中：

VDD：3.3V电源；

GND：电源地；

TX：串口输出(TTL3.3v)；

RX：串口输入(TTL3.3v)；

IO：超动态检测输出低电平；

SCL：I2C总线时钟；

SDA：I2C总线数据；

WKUP：睡眠唤醒脚，上升沿唤醒；

SCK：SPI时钟；

SO：SPI从机输出；

SI：SPI从机输入。

仍如图2所示，具体而言，中央处理单元22可以包括接口模块221、与接口模块221连接的中央处理器222、与中央处理器222连接的数据管理分析模块223、与数据管理分析模块223连接的虚拟驱动运行模块224、与虚拟驱动运行模块224连接的同步信息模块224：

接口模块221，用于接收所述无线数据传输模块发送的数据并传输给中央处理器222，以及接收输入输出模块233发送的数据并传输给显示器24；

中央处理器222，用于控制数据管理分析模块223、同步信息模块224、虚拟驱动运行模块225，以及实现数据格式的转换；

数据管理分析模块223，用于根据述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据；

虚拟驱动运行模块224，用于驱动虚拟现实单元23根据内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹；

同步信息模块225，用于实现人体内耳姿态同步调整。

根据上文描述，可以知道内耳姿态数据可以包括耳石位移量以及耳石偏移量。

示例性的，接口模块221与无线数据传输模块215对应，接收无线数据传输模块215发送的数据，接口模块221可以为WiFi模块、蓝牙模块或者红外模块，等等。

示例性的，数据管理分析模块223，还去除重力加速度和旋转加速度中无效数据。如数据管理分析模块223可以根据预设的坐标范围，从重力加速度和旋转加速度中去除无线数据，得到可用的有用数据。

示例性的，同步信息模块225可以通过时钟同步，避免内耳姿态调整的时延过长。

示例性的，中央处理器222可以实现数据管理分析模块223、同步信息模块225、虚拟驱动运行模块224的功能。

进一步的，中央处理单元22还可以连接电源装置226，电源装置226为中央处理单元22供电。

本领域技术人员可以理解，接口模块，中央处理器、数据管理分析模块、同步信息模块、虚拟驱动运行模块可集成在一起或分离，根据需要安装。

可见，中央处理单元通过对采集的内耳运动姿态数据进行实时分析，并与虚拟现实单元相关联，驱动虚拟现实模型进行同步运动。当内耳姿态发生变化时，其运动旋转加速度也发生变化，能使所述人体内耳虚拟现实模型进行同步变化，同时运动轨道单元可使虚拟现实模型中的内耳耳石运动轨迹也发生相应变化。

具体而言，仍如图2所示，虚拟现实单元23可以包括虚拟现实重建模块231以及与其连接的运动轨道模块232：

虚拟现实重建模块231，用于根据人体内耳姿态的医学影像学图像数据构建人体内耳姿态的虚拟现实图像；

运动轨道模块232，用于通过中央处理单元驱动，根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

示例性的，虚拟现实重建模块231可以应用OpenGL(OpenGraphicsLib)，根据人体内耳姿态的医学影像学图像数据构建人体内耳姿态的虚拟现实3维图像。

本领域技术人员可以理解OpenGL是一套三维图形处理库，是基于重建矩阵法，应用OpenGL(OpenGraphicsLib)构建人体内耳姿态的虚拟现实3维图像，在此不展开叙述。

具体的，虚拟现实重建模块231，可以预先根据不同的人体内耳姿态的医学影像学图像数据(如CT图)构建不同的人体内耳姿态虚拟现实图像，例如，构建男士内耳姿态虚拟现实图像模板，女士内耳姿态虚拟现实图像模板，老人内耳姿态虚拟现实图像模板，儿童内耳姿态虚拟现实图像模板等等，作为一类人群的模板，省去针对每个检查个体需要单独获取至少一张医学影像学图像的步骤，但是，本领域技术人员可以理解，由于应用模板，则定位及模拟的准确度会有略微降低。

或者，虚拟现实重建模块231，针对每个检查个体，根据其人体内耳姿态的医学影像学图像数据确定内耳姿态捕获单元11与内耳相对位置，以及构建人体内耳姿态虚拟现实图像。这里，需要在进行内耳姿态调整监控前，进行内耳影像学检查，并采集姿态数据，来定位内耳姿态捕获单元与内耳相对位置，由虚拟现实单元利用所获医学影像学图像数据进行内耳虚拟现实模型及耳石运动轨迹模拟构建位置，本领域技术人员可以理解，可以提高则定位及模拟的准确度。

示例性的，可以初始预设耳石位于内耳半规管，运动轨道模块232在中央处理单元12的驱动下，根据内耳姿态数据得到体内耳姿态虚拟现实3维图像中耳石运动轨迹，并以闪烁光斑表示耳石位置。实现上，可以将耳石运动轨迹浮于人体内耳姿态虚拟现实3维图像上。

进一步的，虚拟现实单元23，还可以包括输入输出模块233，用于接收中央处理单元22发送的运动数据并输出给运动轨道模块232，以及接收运动轨道模块232的数据并输出给中央处理单元22，进而由中央处理单元22输出到显示器进行显示。

可见，基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统通过集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的处理，可将人体内耳影像学资料进行虚拟现实重建生成内耳虚拟现实模型；运动轨道模块对耳石在内耳姿态调整时的运动轨迹、方向、速度进行分析与管理，实现所述内耳姿态捕获单元数据与内耳实时场景联动模拟，内耳耳石在内耳内的运动轨迹可视化。

下面，进一步结合上述中央处理单元，如图6所示，说明内耳姿态捕获单元，包括重力感应模块611，角度感应模块612、数据采集模块613、微型处理器614、无线数据传输模块615。

重力感应模块611，角度感应模块612采集内耳姿态后，由数据采集模块613采集传感器信号，微型处理器614对采集的信号数据进行模拟到数字的转换，无线数据传输模块615输出数据。

如图7所示，内耳姿态捕获单元可以为一个长方体盒子，盒子的一侧面设置一个电源开关70，盒子的顶面可以设置多个指示灯，如正常指示灯71用于提示内耳姿态捕获单元正常工作，电源指示灯72用于提示电源开通，无线指示灯73用于提示无线传输开通，等等。

如图8所示，盒子的一侧面可以设置一个USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口81，用于数据的传输和充电，该USB接口可为miniUSB接口。

如图9所示，盒子的底面可以包括三个呈等边三角形排列的圆柱形固定桩91。

对应的，参考图10所示，基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统还可以包括头束带，所述头束带上对称设置2个非金属基座，每个基座包括3个圆孔101，圆孔型底座101呈等边三角形排列，圆柱形固定桩91与圆孔101对应设置，实现内耳姿态捕获单元固定设置在头束带上。

头束带结构简单，易携带。头束带为可调节长度式的，可以适应不同头围的人使用。头束带上包含两块左右对称的、固定内耳姿态捕获模块所需的非金属基座，基座位置可以对应人体耳廓位置，即佩戴时内使耳姿态捕获单元接触人体耳廓，便于人体进行影像学检查时进行内耳姿态捕获单元位置的定位，监测时通过所述头束带将所述内耳姿态捕获模块固定在头部，其位置和方向与内耳在进行影像学检查和内耳姿态调整监控时始终处于相对恒定和一致状态，使内耳的虚拟现实模型与人体内耳的空间定位保持一致，确保在头颅运动时所述内耳姿态捕获单元监控到内耳的同步运动。

在进行内耳姿态调整监控前，首先佩戴头束带进行内耳影像学检查，并采集姿态数据，来定位内耳姿态捕获单元与内耳相对位置，由虚拟现实单元利用所获医学影像学图像数据进行内耳虚拟现实模型及耳石运动轨迹模拟构建位置。

综合上述描述，可见本发明实施例基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，利用人体的影像学检查资料进行虚拟现实重建，构建个体化的人体内耳虚拟现实模型，利用佩戴头束带中的非金属基座进行内耳姿态捕获单元的空间定位，确保对内耳姿态变换的同步准确感应。通过内耳姿态捕获单元对人体内耳姿态调整的实时数据进行采集和无线传输驱动内耳虚拟仿真模型，实现内耳姿态的调整实时同步监控与记录；通过运动轨道模块进行与人体内耳的实时场景联动轨迹运动模拟，实现内耳耳石运动轨迹的同步运动变化可视化，帮助医务人员了解人体内耳姿态变换的具体特点，给通过变换内耳姿态施行耳石复位治疗的临床医生提供一个准确可靠的虚拟现实导航系统。

如图11所示，本发明实施例提供还一种内耳姿态捕获装置，包括捕获单元111以及于捕获单元111连接的传输单元112：

捕获单元111，用于人体内耳姿态发生变化时获取人体内耳姿态的运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度；

传输单元112，用于发送所述运动数据给中央处理单元，以使所述中央处理单元驱动虚拟现实单元调整所述人体内耳姿态虚拟现实图像以及对应的耳石运动轨迹。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，治疗良性阵发性位置性眩晕时进行内耳耳石复位，以内耳影像学检查资料为基础，基于虚拟现实生成个体化内耳虚拟现实模型，并利用体感传感器对生成的模型进行控制，将个体在不同位置情况下内耳的空间姿态及耳石运动轨迹完整而具体地实时呈现给临床医师，为耳石复位法建立精确的个性化导航。

具体而言，捕获单元，可以包括重力感应模块，角度感应模块、与所述重力感应模块及所述角度感应模块连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的微型处理器：

所述重力感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时重力加速度；

所述角度感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时旋转加速度；

所述数据采集模块，用于采集所述重力加速度和旋转加速度；

所述微型处理器，用于控制所述数据采集模块及所述传输单元，以及实现数据格式的转换。

实现数据格式的转换如模拟数据转换为数字数据，本领域技术人员可以知道微型处理器的功能，在此不作赘述。

具体而言，所述传输单元为无线数据传输模块，用于将所述微型处理器的数据发送给所述中央处理单元。

示例性的，无线数据传输模块可以为WiFi模块、蓝牙模块或者红外模块，等等，本领域技术人员可以知道其他传输方式也可以应用。

本发明实施例的内耳姿态捕获装置可以参考上述实施例中内耳姿态捕获单元，并结合上述实施例中涉及的中央处理单元、虚拟现实单元理解，在此不作赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，包括内耳姿态捕获单元、与所述内耳姿态捕获单元连接的中央处理单元，以及与所述中央处理单元连接的虚拟现实单元：

所述虚拟现实单元，用于构建人体内耳姿态虚拟现实图像；

所述内耳姿态捕获单元，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度；

所述中央处理单元，用于根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据，驱动虚拟现实单元根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，还包括与所述中央处理单元连接的显示单元，用于显示所述人体内耳姿态图像以及耳石运动轨迹。

3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述内耳姿态捕获单元包括重力感应模块、角度感应模块、与所述重力感应模块及所述角度感应模块连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的微型处理器以及与所述微型处理器的无线数据传输模块：

所述重力感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时重力加速度；

所述角度感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时旋转加速度；

所述数据采集模块，用于采集重力加速度和旋转加速度；

所述微型处理器，用于控制所述数据采集模块及所述无线数据传输模块，以及实现数据格式的转换；

所述无线数据传输模块，用于将所述微型处理器传输的数据发送给所述中央处理单元。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统还包括头束带，所述头束带上设置对称的两个基座，所述基座包括三个呈等边三角形排列的圆孔；

所述内耳姿态捕获单元的底面包括三个呈等边三角形排列的圆柱形固定桩，所述圆柱形固定桩对应所述圆孔，所述内耳姿态捕获单元设置在所述头束带上。

5.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述虚拟现实单元包括虚拟现实重建模块以及与其连接的运动轨道模块、与运动轨道模块连接的输入输出模块：

所述虚拟现实重建模块，用于根据人体内耳姿态的医学影像学图像数据构建人体内耳姿态虚拟现实图像；

所述运动轨道模块，用于通过所述中央处理单元驱动，根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹；

所述输入输出模块，用于接收所述中央处理单元发送的内耳姿态数据并输出给所述运动轨道模块，以及接收所述运动轨道模块的数据并输出给所述中央处理单元。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述虚拟现实单元，具体用于根据人体内耳姿态的医学影像学图像数据确定所述内耳姿态捕获单元与内耳相对位置，以及构建人体内耳姿态虚拟现实图像。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的内耳姿态调整监控系统，其特征在于，所述中央处理单元包括接口模块、与所述接口模块连接的中央处理器、与所述中央处理器连接的数据管理分析模块、与所述数据管理分析模块连接的虚拟驱动运行模块及与所述虚拟驱动运行模块连接的同步信息模块：

所述接口模块，用于接收所述无线数据传输模块发送的数据并传输给中央处理器，以及接收所述输入输出模块发送的数据并传输给显示器；

所述中央处理器，用于控制所述数据管理分析模块、所述同步信息模块、所述虚拟驱动运行模块，以及实现数据格式的转换；

所述数据管理分析模块，用于根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据；

所述同步信息模块，用于驱动虚拟现实单元根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹；

所述虚拟驱动运行模块，用于实现人体内耳姿态同步调整。

8.一种内耳姿态捕获装置，其特征在于，包括捕获单元以及于所述捕获单元连接的传输单元：

所述捕获单元，用于人体内耳姿态发生变化时获取运动数据，所述运动数据包括重力加速度和旋转加速度；

所述传输单元，用于发送所述运动数据给中央处理单元，以使所述中央处理单元根据所述重力加速度和旋转加速度得到内耳姿态数据，以及驱动虚拟现实单元根据所述内耳姿态数据得到所述人体内耳姿态虚拟现实图像中的耳石运动轨迹。

9.根据权利要求8所述的内耳姿态捕获装置统，其特征在于，所述捕获单元，包括重力感应模块、角度感应模块、与所述重力感应模块及所述角度感应模块连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的微型处理器：

所述重力感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时重力加速度；

所述角度感应模块，用于测量人体内耳姿态发生变化时旋转加速度；

所述数据采集模块，用于采集所述重力加速度和旋转加速度；

所述微型处理器，用于控制所述数据采集模块及所述传输单元。

10.根据权利要求9所述的内耳姿态捕获装置，其特征在于，所述传输单元为无线数据传输模块，用于将所述微型处理器的数据发送给所述中央处理单元。