CN108140421A - 运动训练 - Google Patents

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M·斯莱特
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Universitat Autonoma de Barcelona UAB
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Abstract

一种用于运动训练的方法包括：从一个或更多个传感器接收受试者的头戴式显示器的定向；调整将要在头戴式显示器上显示的表示受试者在虚拟现实中的虚拟形象的基本视频信号，其中，虚拟形象包括与受伤的肢体相对应的虚拟肢体；以及将基本视频信号发送至头戴式显示器用于可视化。所述方法还包括：响应于来自受试者的触发信号，发送表示虚拟现实中的虚拟形象执行锻炼的锻炼视频信号，以开始头戴式显示器中的锻炼的视觉渲染，即使相应的真实肢体基本上是不动的并且完全不提供任何输入。这样的锻炼旨在利用与不动的肢体相对应的虚拟肢体从损伤中康复肢体，并且考虑到头戴式显示器的定向来进行显示。还公开了一种用于为运动训练提供治疗疗程的计算机程序和计算系统。

Description

运动训练
本申请要求2015年7月31日提交的欧洲专利申请15382406.5的权益。
本公开涉及用于受试者(subject)并且尤其是受试者的肢体的运动训练(motortraining)的方法、系统和计算机可读介质。
背景技术
当可以实现对治疗程序和患者参与的评价、监测、坚持(adherence)时，运动训练并且尤其是康复和物理治疗是最佳的。
不同的过程通常涉及物理治疗，即根据患者恢复情况进行的体格检查、评估、评价、治疗干预、监测以及治疗程序的修改。在传统的物理治疗中，在经过诊断和定量测量的初步步骤之后，由受过训练的治疗师引导患者正确执行特定的治疗性锻炼。所执行的任务根据恢复计划来进行设计，并意味着治疗师需要从定性和定量两者来评估锻炼的重复次数。
随着近来虚拟现实(VR)的技术进步，可以探索改进传统物理疗法和康复实践的创新方法。通常情况下，虚拟现实被用在这样的治疗中，即屏幕放置在患者的前方。在屏幕上，患者自己的动作被可视化。VR因此与实际的物理治疗结合使用。视觉反馈激励患者，并且(VR)计算机系统还可以跟踪所有完成的锻炼，并从而再次提升患者的积极性。
VR的另一个用途是应用游戏设置。例如，患者实际上是在跑步机上行走，或者骑着静态的训练自行车，但是VR提供了在海滩上跑步、穿过森林或其它方式的刺激环境。
US2014287389A公开了用于改善物理治疗和康复的传递的基于虚拟现实的自适应系统和方法。本发明包括用于在存在传感器能力的任何地方跟踪、监测和记录用户表现的交互式软件解决方案。为了让治疗师能够观察和分析来自患者进行的锻炼的不同的运动特性，为特定的解决方案提供新颖的可视化技术。这些可视化技术包括颜色编码的用于运动分析的治疗师自定义可视化特征。
US2011230792A公开了一种用于运动损伤的医疗分析和治疗的运动评价系统和方法。该系统被配置为刺激、监测和分析受试者的自主运动。环绕显示器用于刺激受试者的运动，运动跟踪器监测受试者的运动，并且处理器从运动跟踪器接收数据并且可以被配置为控制环绕显示器。
商业软件解决方案可用于改善物理治疗。具有力量反馈的外骨骼和机器肢体也被用于辅助受损患者。但是，这些涉及笨重且昂贵的设备。
此外，上述过程既没有考虑也没有特别关注治疗应用于被石膏覆盖的部分或完全固定的肢体或者完全没有移动能力的中风受损肢体的情况。
在本公开的示例中，至少部分地解决了前述问题中的至少一些。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于受试者的基本上不动的肢体的运动训练的方法。该方法包括以下步骤：基本上连续地从一个或更多个传感器接收受试者的头戴式显示器的定向(orientation)；考虑到该头戴式显示器的定向，基本上连续地确定将要在头戴式显示器上显示的表示受试者在虚拟现实中的的虚拟形象(avatar)的基本视频信号，其中所述虚拟形象包括与不动肢体对应的虚拟肢体；以及将视频基础信号发送至所述头戴式显示器用于可视化。根据这个方面，该方法还包括：响应于来自受试者的触发信号，确定表示所述虚拟形象利用与所述不动的肢体相对应的虚拟肢体执行旨在从损伤中康复肢体的物理锻炼的锻炼视频信号，该锻炼视频信号考虑了头戴式显示器的定向；以及将该锻炼视频信号发送至头戴式显示器。
本文中的基本上“不动的”肢体可以是完全不动的肢体或具有有限的移动能力的肢体，并且所述肢体可以是由于任何原因(例如由于疼痛、脑损伤或施加的医学固定(例如石膏或其它)而引起的局部病变)而无法移动，并因此被理解为涉及具有降低或恶化的运动功能的肢体和具有机械固定的肢体二者。
在根据该第一方面的示例中，肢体的损伤的虚拟治疗可导致受损肢体的真正的物理治疗，而肢体实际上不进行任何或非常少的真正的物理治疗。该动作通过激活涉及肢体控制的皮质回路以及通过在可视化锻炼之后潜在激活微运动的局部动作而发生。这样的虚拟治疗可以减少实际的物理康复时间。
可以提供完全沉浸式的虚拟现实。当受试者移动他或她的头部时，在头戴式显示器上再现的视频信号适应于该头戴式显示器的实时定向，从而有助于虚拟肢体的“所有权”的感觉。即通过虚拟肢体属于受试者的感知错觉欺骗该受试者的大脑。在沉浸式虚拟现实中，受试者具有拥有“正常”能力的健康的虚拟肢体。
由受试者提供的触发是必要的，以便开始虚拟锻炼，即显示进行锻炼的虚拟肢体。因为该虚拟锻炼只响应于受试者的触发才开始，所以实现了对运动的“代理”。这意味着受试者的大脑相信事实上受试者正在控制虚拟肢体的运动。因此，大脑产生虚幻的感觉，即真正的肢体正在进行真正的锻炼，而不是虚拟肢体在进行虚拟锻炼。
发明人已经发现由虚拟肢体进行的虚拟运动因此可以帮助运动训练，并且尤其是真正的物理康复。本文所描述的虚拟锻炼可以用于改善任何由于任何原因已经退化的运动功能。运动功能的退化尤其可能是由于神经损伤(即中风、脊髓受损)、创伤性外伤或年老等造成的。然而重要的是虚拟锻炼对于受试者的损伤(injury)是有意义的。即在虚拟现实中进行的锻炼应该旨在训练肢体和/或从特定损伤中康复肢体。如后面将要解释的那样，这样的锻炼的范围可以从通常针对受伤的个体开出的理疗锻炼，到日常生活中执行的动作(即中风患者可能完全缺乏运动功能，并因此需要重新获得移动能力并协调所有传统的生理运动，或者失去运动功能的老年人)。
将要被显示的锻炼可以由例如医师或受试者自己从包括多个旨在恢复受伤肢体的预先编程的理疗锻炼的锻炼模块中预先选择。可针对各种损伤建立一个锻炼库。
运动训练锻炼程序的目标可以是在没有运动功能的情况下保持身体部分的最大运动范围，以及由于内部原因(例如中风)或由于外部原因(例如骨折)而缺乏运动功能。因此，甚至可以在不能进行受伤肢体的实际物理锻炼时就开始运动训练。
在一些示例中，该方法可以包括向触觉反馈设备发送信号。在虚拟训练锻炼期间，触觉反馈的时刻可以与虚拟肢体的虚拟触摸相关或同步。这种多感官反馈(在这种情况下是视觉触觉的)增加了对受试者的所有权刺激，这增强了对受试者的大脑可塑性的影响，并从而改善了方法的结果。触觉反馈设备例如可以包括一个或更多个联接到受伤肢体的振动器。
另一方面，公开了一种包括存储器和处理器的计算系统，其中存储器存储可由处理器执行的计算机程序指令。指令可以包括执行根据本文所公开的示例中的任何一个示例的提供运动训练的方法的功能。
在又一方面，公开了一种用于利用根据本文所公开的示例的方法为受试者的受伤肢体进行的运动训练提供治疗疗程的系统。该系统可以包括如上所述的计算系统、被配置为再现从该计算系统接收到的视频信号的头戴式显示器、被配置为测量受试者的头戴式显示器的定向的一个或更多个传感器、以及被配置为当由受试者启动时向计算系统发送信号的触发设备。
在一些示例中，传感器可以包括附接到头戴式显示器、集成在头戴式显示器中或与其联接的加速度计。在其它示例中，传感器可以包括照相机。可以使用具有相应软件的光学跟踪系统。在又一些示例中，还有涉及例如发射器和接收器的另外的传感器，从中可以从三角测量中得出受试者或头戴式显示器的位置和取向。在另外的示例中，传感器可以包括集成在头戴式显示器中的地磁场传感器。
在本文所公开的示例中，可以使用许多不同的合适的头戴式显示器。例如，结合在头戴式装置中的智能手机或平板电脑可以用作头戴式显示器的屏幕。
在一些示例中，该系统还可以包括耳机。在这种情况下，计算系统可以发送合适的音频信号以供耳机再现。通过耳机，受试者可以听到关于即将到来的(虚拟)锻炼的指示。在一些示例中，也可以提供伴随虚拟锻炼的音频，例如当针对虚拟锻炼的设置是起居室或花园或类似场景时。在这些情况下可以听到的典型声音可以被再现以进一步增强虚拟体验。
在又一个方面，公开了一种计算机程序，该计算机程序包括用于执行本文所解释的用于运动训练的任何方法的程序指令。计算机程序产品可以实现在计算机可读介质上，并且可以包括用于引起控制器设备实现根据本文所公开的示例向受试者提供运动训练的方法的指令。
计算机程序产品可以实现在存储介质(例如，CD-ROM、DVD、USB驱动器、计算机存储器或只读存储器)上或者承载在载体信号(例如，电或光载波信号)上。
计算机程序可以是源代码、目标代码、代码中间源和目标代码的形式(诸如以部分编译的形式)，或者是适用于过程的实现的任何其它形式。载体可以是能够携带计算机程序的任何实体或设备。此外，载体可以是可传输载体，诸如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆或通过无线电或其它手段传送。
当计算机程序实现为可以由电缆或其它设备或装置直接传送的信号时，载体可以由这种电缆或其它设备或装置构成。
另选地，载体可以是其中嵌入了计算机程序的集成电路，该集成电路适于执行或用于执行相关方法。
本发明的实施方式的其它目的、优点和特征在本领域技术人员查阅说明书后将变得显而易见，或者可以通过实践本发明而了解。
附图说明
下面将参照附图来描述本公开的非限制性示例，其中：
图1例示出了用于提供受试者的受伤肢体的运动训练的系统的示例的框图；以及
图2例示出了用于受试者的受伤肢体的运动训练的方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1例示出了描述用于提供受试者的基本上不动的肢体(例如由于骨折而受伤或具有降低的运动功能的肢体)的运动训练的系统的示例的框图。该系统包括连接到头戴式显示器25、跟踪单元24、触发器22和振动器26的控制器21的计算系统。
头戴式显示器25(HMD)可以采取许多合适的形状和形式。如前所述，其可以包括以头戴式的某种形式布置的移动电话或智能电话或平板电脑。值得注意的是，在HMD中不一定需要显著的计算能力。可以在实际的HMD中提供计算能力，但是在一些示例中，计算系统可以与HMD物理分离。这些情况下的计算系统可以与HMD具有无线连接，或者可以具有电缆连接。
跟踪单元可以包括多个传感器，这些传感器尤其可以用于确定头戴式显示器的定向以及位置。从这些传感器，可以确定患者的观点和观察方向，并且该信息被用来计算与患者在现实世界中将会看到的内容相对应的适当的视频信号，例如，基本视频信号和/或锻炼视频信号。视频信号可以由计算系统确定并传送给头戴式显示器。
在虚拟环境中，可以由头戴式显示器接收可以表示不携带任何虚拟锻炼的虚拟形象的基本视频信号。该虚拟形象可能是一动不动的。视频信号还可以包括锻炼视频信号，其中虚拟形象可以执行例如由医师选择的预先编程的虚拟锻炼。
头戴式显示器可以再现所接收到的视频信号(例如，基本视频信号或锻炼视频信号)，并且患者因此可以在虚拟现实中看到任何类型的现实情况(在不同的环境或设置中)。因此可以创建完全沉浸式的虚拟现实体验。在另一示例中，可以提供用于跟踪真实肢体的移动的单独跟踪系统，用于可能由受试者进行一些真实肢体移动的情况。
实施方式(embodiment)的意识可以定义为由三个子成分构成：自我定位的意识、代理意识和身体所有权意识。实施方式是系统获得良好康复效果的重要因素，因为其基本上意味着大脑被虚拟现实环境所欺骗，即相信与受伤的肢体相对应的虚拟肢体是真实的肢体，通过重新激活与移动的(虚拟)肢体相关联的感觉运动电路并且通过刺激与真实肢体的神经认知连接来响应虚拟执行的锻炼，从而可以改善整个肢体的性能。此外，受伤肢体的局部肌肉中的微运动可伴随该肢体的虚拟锻炼的可视化。
可以使用各种传感器和传感器的组合。例如，照相机可以用于确定头戴式显示器的定向，并且还可以确定诸如没有受伤的肢体的运动，使得这些动作也可以包含在视频信号中。
这样的照相机可以例如与集成在头戴式显示器中的加速度计和/或附接到患者的加速度计相组合。
触发器22可以包括开关、踏板或脑-计算机接口。在一个示例中，脚踏板可以用于手臂受伤的患者。利用脚踏板，可以给出触发。响应于该触发，可以向HMD发送锻炼视频信号，其中由与受伤的真实肢体相对应的虚拟肢体(真实肢体可以是完全不动的或部分不动的)执行虚拟锻炼。在触发器22之前，考虑到他/她的身体在虚拟环境中的实际定向，受试者将感知到显示在HMD上的基本视频信号的图像之间的实时对应关系。因此，他/她的大脑被引导为设想虚拟身体为他/她自己的。一旦触发器被触发，锻炼视频信号就可以被发送至HMD，并可以在那里被显示。因此，受试者可以看到虚拟肢体执行已被例如医师预先选择的预定的锻炼。对虚拟运动的这种控制可以引起对运动的虚幻的“代理”，导致患者的大脑被欺骗，认为患者实际上在进行真正的物理锻炼。
当一条腿不能移动或被固定时，也可以使用这种脚踏板。另选的解决方案包括手动开关。可以使用可以由未受伤的肢体启动的任何合适的触发器设备。
另选触发器可以是脑-计算机接口(BCI)或脑机接口(BMI)的形式。BCI是大脑与外部设备之间的直接通信路径，并且其应用通常用于辅助、增强或修复人类认知或感觉运动功能。脑-计算机接口(BCI)支持使用不同的脑信号(尤其是例如，慢皮质电位、事件相关去同步或P300)与外部物体(object)进行通信。BCI使得来自大脑的信号能够引导一些外部活动，诸如控制光标或假肢。在该示例中，BCI可以使得来自大脑的信号能够向控制器21发送触发信号。在Perez-Marcos,D.,Slater,M.,&Sanchez-Vives,M.V的“Inducing a virtualhand ownership illusion through a brain–computer interface”，Neuroreport,20(6),589-594中描述了BCI的示例。
而且，在一些示例中，可以提供多感官反馈。所述多感官反馈信号可以包括与3D身体表示显示器的视频信号同步的由振动器26提供的触觉反馈。振动器可以通过电缆或无线方式与控制器连接。控制器因此可以在适当的时刻产生信号来激活振动器。可以使用多于一个的振动器。如上所述，当在虚拟肢体接触物体的同时发生振动时，例如，在虚拟肢体运动期间，受试者关于虚拟身体的所有权意识增强。当虚拟现实中的东西接触到虚拟肢体时，可以给出相同类型的触觉反馈。
大脑根据当前多感官输入不断地更新其身体表现。因此，当在虚拟现实中多感官数据提供了有利于虚拟身体作为受试者身体的证据时，然后大脑会产生就是这样的感知错觉，因为这是大脑采用的最简单的假设。例如，在人的一生中，每当他们看向自己的身体时，他们都看到了自己的身体。在虚拟现实中，当他们看向自己的身体时，他们所看到的虚拟身体将被感知为自己的身体。
存在其中可以使用这种振动设备或另选的反馈设备的多种方式。在示例中，如果虚拟锻炼包括在虚拟现实中触摸或抓住虚拟物体，则在受伤的虚拟肢体触摸该物体的时刻，可以创建触觉反馈。
在实际锻炼之前，使用这种触觉反馈设备的另一个示例可处于引入阶段。为了增强虚拟身体的所有权，当再现的视频信号示出虚拟肢体中的一个触摸虚拟物体时，受伤肢体或未受伤肢体可以被这种反馈设备刺激。
针对诱导代理的另一示例是让受试者用他/她的健康肢体进行锻炼或直接运动。如果在头戴式显示器所显示的视频信号中再现该运动，则这将有助于欺骗受试者的大脑，使其认为虚拟形象的身体对应于受试者自身的身体。如果之后与不动的肢体相对应的虚拟肢体进行运动，则这更可能产生虚幻的代理。
在一些示例中，可以提供耳机。耳机可以再次连接到控制器(无线或其它方式)。通过耳机，患者可以接收具有何时以及如何激活触发器的适当指令的要执行的虚拟锻炼的说明。而且，在一些示例中，可以在虚拟锻炼期间给予患者音频反馈。例如，如果患者在虚拟锻炼中触摸物体或到达物体，则可以将声音发送到耳机。
耳机还可以用于向患者发送说明要执行的锻炼的指令。
已经提出运动表象和动作观察作为常规理疗的辅助治疗。研究表明，运动表象可能导致与实际的身体锻炼相同的运动系统中的塑性变化。运动表象是在没有任何明显的运动或没有任何外围(肌肉)激活的情况下的运动的精神执行。行动观察是对其他人进行的行动的观察，或者例如借助于健康肢体的镜像对自身进行的行动的观察。已经发现，运动表象导致与实际运动相同的大脑区域的激活，并且动作观察激活镜像系统。对“所拥有的虚拟身体”执行的运动的观察提供了包含动作观察和运动表象二者的组成部分，但是是基于运动的实际可视化，而不是基于想象力。
参照图2，描绘了描述用于受试者的受伤肢体的运动训练的方法的示例的流程图，包括如由控制器处理的方法的各个步骤。
在框10处，控制器可以接收受试者的头部定向。如上所述，通过包括在运动感测输入装置24中的一个或更多个传感器来测量受试者的头部定向，所述运动感测输入装置24在一些示例中可以位于头戴式显示器25上。除了HMD的取向之外，还可以监测其位置，并且可以考虑该位置以用于稍后调整基本视频信号。例如，如果受试者向前或向后移动他/她的头部，则要被重现的基本视频信号将相应地改变。
在框20处，控制器可以调整表示受试者的虚拟形象的基本视频信号，即与正在进行运动训练的受试者的真实位置在空间上一致的虚拟图形表示。所述虚拟形象可以包括与受伤的肢体相对应的虚拟肢体，该虚拟肢体将执行运动训练锻炼，而无需考虑真实受伤肢体(即，受试者身体处的受伤肢体)的运动功能的缺乏。视频信号可以考虑头戴式显示器的定向(即在方框10处接收到的信号)，从而在显示时可以引起受试者的所有权意识，这对于提高方法的效率是特别重要的。
在框30处，基本视频信号可以被发送到头戴式显示器以进行可视化。当受试者感知显示器上看到的图像与他/她的身体在环境中的实际定向之间的实时对应关系时，他/她的大脑被引导为假设虚拟身体为他/她自己的，即体验所有权意识。
之后，在框40处，受试者可以通过致动传感器22(即踏板、开关或BCI)来触发触发信号。其它可能的触发信号包括说出的词(例如，“开始”)或者简单的点头。响应于触发信号，在框50处，表示利用与不动肢体相对应的虚拟肢体执行物理康复锻炼的虚拟形象的锻炼视频信号可以被发送到可以显示该锻炼视频信号的HMD。因此，受试者可以看到虚拟形象使用与不移动的真实受伤肢体相对应的虚拟受伤肢体进行物理康复锻炼。锻炼视频信号也可以适应于接收到的受试者头部位置和/或运动。
这种触发反应机制对受试者的影响主要有两个：
-虚拟身体进行真实身体未进行的运动(即，鉴于真正的受伤肢体受损，与受伤的肢体相对应的虚拟肢体进行锻炼，这引起对受试者的大脑可塑性)，或者进行相对于由患者的实际肢体进行的运动放大的运动。
-受试者体验对触发响应信号的运动的控制，从而引起对受试者的代理意识或控制意识。
此时，受试者实际上可以看到/体验到与真实位置在空间上一致的虚拟形象(仿佛在看自己)响应他/她的动作而移动，从而激发受试者的代理意识。代理的意识或控制的意识是指受试者在虚拟环境中启动、执行和控制虚拟形象的行为的受试者的主观意识，即他/她是执行身体活动的那个人。
一旦建立了代理意识，该受试者就准备好遵循运动训练程序，从而优化受伤肢体的康复结果。
本文参考了基本视频信号和锻炼视频信号。
基本视频信号可以表示虚拟环境中的静止虚拟形象。这样的虚拟形象可以包括对应于受试者的可能不能移动的真实受伤肢体的虚拟肢体。
另一方面，锻炼视频信号可以包括预先编程的运动(即与受试者的损伤相关的通常规定的物理理疗锻炼)，该预先编程的运动可以在患者触发触发信号之前由医师选择。这样的锻炼视频信号可以是锻炼模块或预定义锻炼库的一部分。也就是说，由虚拟肢体进行的锻炼已经在受试者触发触发器之前被预编程。锻炼视频信号可以恰好适应用户在HMD中移动时的用户头部运动。
有利地，受试者可以遵循针对受损肢体的运动康复程序，并且即使肢体没有物理地进行锻炼，也可以体验移动性和神经认知改善。因此即使在不能进行主动的物理康复的时期也可以发生康复。
所提出的系统不仅比传统的替代方案(其可能包括昂贵的外部结构和/或医生的中长期个体辅助)更具成本效益，而且早期应用治疗增加了有效性并减少了由于不活动而引起的与损伤有关的进一步损失。例如，在患者具有石膏腿或手臂的情况下，通常只有在石膏被去除之后才开始治疗。与此同时，僵化的肢体失去了肌肉质量和认知运动能力。所提出的方法可以应用于涂覆石膏的肢体，从而导致石膏被去除后肢体的更好的状态。
运动训练程序的示例可以包含一系列相互协调的模块。当在虚拟世界中执行的锻炼与将会是用于治疗特定损伤的物理康复程序的一部分的真实物理锻炼相同或相似时，利用虚拟治疗可获得的效果得以改善。
这些模块可以按照难度越来越高的顺序来制定，从而在治疗期间保持每个模块的难度与受伤肢体改善之间的关系。
例如，一系列模块在第一种情况下可以包括包含联合分析工作运动的初始模块，其中受试者可以预览将要完成的各种运动的清晰描述。受试者可以先听取锻炼描述，然后他/她可以精神上预先计划(即想象)他/她自己进行每一个动作，这可以在包含运动学习的过程中引入认知方面。
之后，在以下几个模块中的每一个中制定不同类型的运动锻炼。例如，在上肢(即手臂)康复的情况下，所述锻炼可以(在最初且最简单的级别)包括手腕的偏转和伸展、手腕的旋转、手的打开和关闭、肘伸展的偏转、前臂的前旋和后旋。随后的且更复杂的级别可以包括锻炼手指和手的移动能力和功能性。其它模块可以包括致力于执行功能，例如，视觉空间记忆力和注意力，以及手眼协调。在生态学上更有效的锻炼(诸如在厨房、家里等日常行为中进行的行为)也可以在虚拟环境中进行训练。
这种运动锻炼的主要目标可概括如下：
-保持由于内部原因(例如中风)或外部原因(例如骨折)导致没有移动能力的身体部分的最大移动范围。
-促进提供各种关节运动的认知运动训练的运动程度的保护。
-由虚拟现实系统显示的运动锻炼导致的刺激本体感受器。
-由于拥有身体或所有权的意识的影响，提供信息以激活本人查看的传入神经肌肉运动的回路。
-减少肢体运动功能丧失时出现的大脑适应性塑性变化。
-重新激活涉及特定运动的实现和感觉的大脑回路。
-进行(work)手眼协调(眼手)。
-重新学习在不同方向进行的运动模式。
-保持活跃的神经肌肉回路(自上而下)以尽可能保持肌肉张力。
尽管在此仅公开了许多示例，但是这些示例的其它替代方案、修改、使用和/或等同物也是可能的。此外，所描述的示例的所有可能的组合也被覆盖。因此，本公开的范围不应受特定示例的限制，而应仅通过公正地阅读下面的权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于对受试者的基本上不动的肢体进行运动训练的方法，所述方法包括以下步骤：
基本上连续地从一个或更多个传感器接收所述受试者的头戴式显示器的定向；
考虑到所述头戴式显示器的所述定向，基本上连续地调整将要在所述头戴式显示器上显示的表示所述受试者在虚拟现实中的虚拟形象的基本视频信号，其中，所述虚拟形象包括与所述不动的肢体相对应的虚拟肢体；以及
将所述基本视频信号发送到所述头戴式显示器用于可视化，
所述方法还包括以下步骤：
响应于来自所述受试者的触发信号，向所述头戴式显示器发送预先编程的锻炼视频信号，所述锻炼视频信号表示所述虚拟现实中的所述虚拟形象利用与所述不动的肢体相对应的所述虚拟肢体执行旨在从损伤中康复肢体的锻炼，所述视频信号考虑了所述头戴式显示器的所述定向，其中，
所述不动的肢体不执行所述锻炼。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在与所述不动的肢体相对应的所述虚拟肢体在所述虚拟现实中触摸物体时，向触觉反馈装置发送信号。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：生成描述将由所述虚拟肢体执行的所述锻炼的音频信号，并且将所述音频信号发送至被配置为再现所述音频信号的装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，旨在康复所述肢体的所述锻炼是以下各项中的一个或更多个：关节的运动、整个肢体的运动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：基本上连续地从一个或更多个传感器接收所述头戴式显示器的位置，并且考虑到所述头戴式显示器的所述定向和所述位置，基本上连续地确定将要在所述头戴式显示器上显示的表示所述受试者在虚拟现实中的虚拟形象的基本视频信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：基本上连续地从一个或更多个传感器接收由所述受试者的未受伤的肢体执行的运动，并且考虑到所述头戴式显示器的所述定向以及所述未受伤的肢体的所述运动，基本上连续地确定将要在所述头戴式显示器上显示的表示所述受试者在虚拟现实中的虚拟形象的基本视频信号。
7.一种包括存储器和处理器的计算系统，其中，所述存储器存储能够由所述处理器执行的计算机程序指令，所述指令包括执行根据权利要求1至6中任一项所述的提供运动训练的方法的功能。
8.一种用于利用根据权利要求1至6中任一项所述的方法为受试者的受伤肢体的运动训练提供治疗疗程的系统，所述系统包括：
根据权利要求7所述的计算系统；
头戴式显示器，所述头戴式显示器被配置为再现从所述计算系统接收的视频信号；
一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置为测量所述受试者的头戴式显示器的定向；以及
触发装置，所述触发装置被配置为当由所述受试者启动时向所述计算系统发送信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述系统还包括耳机，所述耳机被配置为再现从所述计算系统接收的音频信号。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个传感器包括以下各项中的一个或更多个：附接到所述头戴式显示器的加速度计，以及摄像机。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括触觉反馈装置，所述触觉反馈装置用于响应于从所述计算系统接收的信号向所述受试者提供触觉反馈。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述反馈装置是被配置成附接到所述受试者的振动器。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其中，所述触发装置是以下各项中的一个：踏板、开关或脑-计算机接口。
14.一种包括程序指令的计算机程序，当所述程序指令在计算机系统上执行时，所述程序指令使所述计算机系统执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
15.一种存储介质，所述存储介质包括根据权利要求14所述的计算机程序。
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