CN110097942A - 一种基于vr技术的物理治疗辅助系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的物理治疗辅助系统，包括处理模块、与处理模块分别连接的数据存储模块、显示模块、物理治疗控制模块、传感器模块、体征监测模块和信息处理模块，所述数据存储模块还连接有接口模块。本发明还公开了一种基于VR技术的物理治疗辅助方法。本发明能够实现医生准确而全面掌握患者物理治疗过程，并能够依据治疗计划为患者做出科学的物理治疗依据，大大提高物理治疗的成效。

Description

一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法

技术领域

本发明涉及通信和计算机领域，尤其涉及一种基于VR技术的物料治疗辅助系统及方法。

背景技术

目前在物理治疗方面，主要是患者遵医嘱，定期接受一定的物理治疗，在大多数情况下，医生无法准确全面掌握患者的物理治疗情况，而患者也只是遵照医生的建议方向，自主进行一些治疗，经常因缺乏科学性而使得物理治疗效果大打折扣，更有甚者反而为患者的康复起到了副作用。

发明内容

为解决现存在的问题，本发明提出一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法，旨在解决医生无法准确而全面掌握患者物理治疗过程，患者也缺乏科学的物理治疗依据而造成物理治疗效果打折扣的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于VR技术的物理治疗辅助系统，包括处理模块、与处理模块分别连接的数据存储模块、显示模块、物理治疗控制模块、传感器模块、体征监测模块和信息处理模块，所述数据存储模块还连接有接口模块；

所述处理模块，用于物理治疗辅助系统的数据处理与控制；一方面用于数据处理，包括与数据存储模块和信息处理模块交互数据以及传感器模块和体征监测模块传来数据的处理；另一方面用于发出控制指令，所述的处理模块为计算机、微处理器、服务器、工控机等具有处理能力的设备；

所述接口模块，用于所述物理治疗辅助系统与第三方系统进行数据对接；比如医生使用的医疗管理系统，可将物理治疗医师制定的物理治疗计划以数据的形式通过接口模块接收到本发明所述的物理治疗辅助系统中；

所述数据存储模块，用于接收并存储第三方系统传来的数据；还用于存储和处理所述物理治疗辅助系统的系统数据，并通过接口模块将物理治疗辅助系统的系统数据传给第三方系统；比如医疗管理系统，以便医生可以随时掌握患者的治疗情况，物理治疗辅助系统的系统数据是指本发明所述物理治疗辅助系统预置的以及在运行过程中所产生的数据，包括物理治疗计划数据、设置数据、运行数据等其他系统数据；

所述显示模块包括显示器和VR头戴设备，所述显示器用于物理治疗辅助系统的显示；所述VR头戴设备，用于患者佩戴，并将预置的VR视觉场景和内容通过VR头戴设备向患者显示，以指导患者进行物理治疗；

所述物理治疗控制模块包括理疗控制模块和运动治疗控制模块，所述理疗控制模块，用于连接理疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制理疗设备开关机或工作模式进行相应的理疗；所述运动治疗控制模块，用于连接运动治疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制运动治疗设备的开关机或工作模式进行相应的运动治疗；

所述传感器模块，用于感知患者的物理治疗行为数据；物理治疗行为数据包括应力、位置、位移。传感器模块采用数据采集手套，可以感知患者的握力大小。

所述体征监测模块，用于监测患者在进行物理治疗过程中体征数据；体征数据包括心跳、血压等体征数据。

所述信息处理模块，用于本地化设置物理治疗辅助系统的治疗计划和工作模式，并用于存储和管理治疗内容、依据治疗计划处理生成动作序列，还用于根据治疗过程完成情况进行自动评价。

所述理疗控制模块与理疗设备之间通过通信接口连接，所述运动治疗控制模块与运动治疗设备之间通过通信接口连接；所述的通信接口包括串口、网口、蓝牙、wifi、射频连接端口等其他通信接口。

所述信息处理模块包括目标设定模块、模式选择模块、动作序列生成模块、内容管理模块和评价模块；所述的目标设定模块，用于设定物理治疗的各阶段目标；所述模式选择模块，用于选择物理治疗的各阶段治疗强度；所述动作序列生成模块，用于根据患者的物理治疗过程和行为生成用于实时指导物理治疗的动作指示；所述内容管理模块，用于为配合患者进行物理治疗而内置的VR视觉场景和内容；所述评价模块，用于对患者的治疗过程以及行为自动评价治疗效果。

本发明接口模块以数据的形式接收到医师通过第三方系统比如医疗管理系统传来的治疗计划后，将治疗计划发送到数据存储模，所述的治疗计划包含了患者的治疗内容和模式等信息，处理模块从数据存储模块中读取治疗计划，并按照治疗内容的要求，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容；患者还可以通过信息处理模块直接设置治疗计划，相应的工作模式信息发送至处理模块后，存储到数据存储模块中，同时信息处理模块根据选定的治疗内容和工作模式，自动生成符合治疗计划的计划动作序列并将治疗所需的VR视觉场景、治疗内容以及计划动作序列发送给处理模块；处理模块将获取到的VR视觉场景和内容通过显示模块显示到显示器和患者佩戴的VR头戴设备上。同时处理模块按照治疗计划中的工作模式信息，向物理治疗控制模块发送控制指令，与物理治疗控制模块通过通信连接的物理治疗设备按照接收到的控制指令展开相应模式的工作，患者进行物理治疗；在治疗的过程中，传感器模块实时监测患者治疗过程中的行为数据，比如通过患者佩戴的数据采集手套监测患者进行运动治疗过程中的握力信息；体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征数据并发送给处理模块，所述的体征数据包括心跳、血压等，处理模块将接收到的患者治疗过程中的行为数据和体征数据发送到数据存储模块中存储，并实时分析患者的行为数据是否达标，若不达标，则信息处理模块将根据不达标的治疗行为，实时生成新的动作序列，确保患者的每次治疗都能保质保量完成；治疗完成后，信息处理模块自动评价患者本次治疗的完成成效，评价信息经处理模块处理存储到数据存储模块中；医师使用第三方系统通过接口模块可实时获取数据存储模块中所有的患者及其治疗过程数据，以全面掌握患者的治疗计划完成情况以及患者自身的体征信息。

本发明还提供了一种基于VR技术的物理治疗辅助方法，包括以下步骤：

S1、物理治疗辅助系统通过通过接口模块接收物理治疗计划或通过信息处理模块在本地设置治疗计划；

物理治疗辅助系统通过接口模块以数据的形式接收第三方系统的物理治疗计划数据，并将第三方系统传来的物理治疗计划存储在数据存储模块中，比如医师通过医疗管理系统录入的治疗计划；物理治疗辅助系统还可以遵照医嘱，通过所述的信息处理模块在本地设置治疗的内容和工作模式等物理治疗计划；

S2、处理模块根据物理治疗计划读取辅助治疗所需的VR视觉场景和内容，并控制物理治疗控制模块切换到相应的工作模式；

一方面，物理治疗辅助系统通过接口模块以数据的形式接收到医师通过第三方系统比如医疗管理系统传来的治疗计划后，将物理治疗计划发送到数据存储模块，所述的治疗计划包含了患者的治疗内容和模式等信息，处理模块从数据存储模块中读取治疗计划，并按照治疗内容的要求，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容；

另一方面，物理治疗辅助系统通过信息处理模块本地选择的治疗内容和模式，并将所选的治疗内容和模式信息发送至处理模块并将接收的工作模式信息存储到数据存储模块中；处理模块根据接收到的治疗内容和模式信息，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容，然后将这些VR视觉场景和内容通过显示模块显示到显示器和患者佩戴的VR头戴设备上，用来指导患者进行相应的动作；同时处理模块按照治疗计划中的模式信息，向物理治疗控制模块发送控制指令，与物理治疗控制模块连接的理疗设备和运动治疗设备按照接收到的控制指令展开相应模式的工作，从而患者进行物理治疗；

S3、信息处理模块根据治疗计划，自动生成标准操作计划显示到VR视觉场景中，并根据患者的治疗行为，实时生成科学的指导计划；

比如以人体上肢功能恢复物理治疗为例，作详细说明：

经过S1至S2步骤的处理后，物理治疗辅助系统进入上肢功能恢复物理治疗场景，该场景为患者通过VR头戴设备可见，患者戴有可采集握力的数据采集手套，根据VR头戴设备所显示的虚拟方块的位置提示，操作带有力反馈的运动治疗设备，所述的运动治疗设备可根据治疗模式的强度调整力反馈的大小，治疗强度越大，力反馈越大，患者操作就需要更大的握力。其中虚拟方块的初始化位置即计划动作序列，由信息处理模块根据治疗计划自动生成，患者按照计划动作序列操作运动治疗设备进行治疗，在治疗的过程中，传感器模块即数据采集手套，实时监测患者治疗过程中的行为数据；体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征数据并发送给处理模块，处理模块将接收到的患者治疗过程中的行为数据和体征数据发送到数据存储模块中存储，并实时分析患者的行为数据是否达标，若不达标，则信息处理模块将根据不达标的治疗行为，实时生成新的动作序列，确保患者的每次治疗都能保质保量完成。

S4、体征监测模块在物理治疗过程中监测患者的体征参数，以便医师实时掌握患者治疗过程中的身体情况；

物理治疗过程中，物理治疗辅助系统通过体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征参数，并将监测到的体征参数发送给处理模块，处理模块再将数据存储到数据存储模块中，医师就可使用第三方系统通过接口模块随时获取。

S5、每次治疗结束，信息处理模块自动评价治疗完成成效。

信息处理模块中内置有自动评价方法，每次患者治疗结束，物理治疗辅助系统通过信息处理模块自动评价患者本次治疗的完成成效并将评价信息发送给处理模块，评价信息经处理模块处理存储到数据存储模块中，第三方系统可通过接口模块随时读取数据存储模块中患者的治疗数据。

所述S3包括以下步骤：

S31对治疗计划进行科学量化，并将量化值预置到系统中；

治疗计划划中的治疗内容包含目标、级别和强度三大内容，目标是指本计划需要执行的操作目标，具体指每次治疗需要各类动作的次数，级别指操作动作的频率，级别不同，需要进行操作的频率不同；强度越大，患者操作运动治疗设备就需要越大的握力。治疗内容如：每次治疗操作需x次左旋动作和y次右旋动作，级别为中等频率(s秒钟动作一次)，强度中等。

S32根据治疗计划的量化指标，生成标准操作计划；

S33患者根据场景内容提示，操作运动治疗设备，系统根据患者的操作行为，实时生成下一步操作指导。

所述S32包括以下步骤：

S321处理模块根据频率级别，设定虚拟方块的行进速度；

S322处理模块通过运动治疗控制模块将强度信息发送至运动治疗设备的力反馈控制器，以使运动治疗设备的力反馈达到相应数值；

S323信息处理模块在程序中初始化左旋和右旋动作计数器M_l＝0和M_R＝0，同时初始化一个动作序列Se；

S324随机生成一个正整数R_m,并判断R_m的奇偶性，若为奇数则右旋动作计数器旋M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个1；否则左旋动作计数器M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个0；

S325循环执行步骤S324，直至左旋动作计数器M_l＝治疗计划左旋动作数x并且右旋动作计数器M_R＝治疗计划右旋动作数y；

S326此时动作序列Se中的数字序列就是根据治疗计划的量化指标生成的标准操作计划，所述动作序列Se中的数字0代表左旋动作，1代表右旋动作。

所述S33包括以下步骤：

S331传感器模块监测患者的操作行为是否达标，对于不达标的操作项，系统记录不达标项的操作序号；

S332信息处理模块根据当前视野的虚拟方块数量，在视野外尚未进入视野的第一个虚拟方块位置插入不达标项的相同操作。

所述S5包括以下步骤：

S51处理模块计算关键成效评价指标，包括：

治疗强度分数G、级别分数L、动作完成一次成功率R₁、二次成功率R₂、动作中断次数T；

治疗强度和级别可从治疗计划获得；

治疗强度分数G划分为三类：高强度为100分，中等强度80分，低强度为60分；

级别分数L划分为三类：高级100分，中等为80分，初等为60分；

动作完成一次成功率R₁和二次成功率R₂由系统计算得到，公式如下：

式中，Q表示本次治疗的动作总数，由治疗计划得到；Q₁表示一次达标的动作数；Q₂表示二次达标动作数；Q₁和Q₂由传感器模块监测得到；

所述动作中断次数T，表示在运动治疗过程中通过系统暂停的次数；中断T次，则成效系数为(10％)^T；

S52计算本次治疗的完成成效P；

计算方法为：

处理单元30计算出完成成效P后，将数据储存到数据存储模块中。

本发明提供的一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法可实现医生准确而全面掌握患者物理治疗过程，并能够依据治疗计划为患者做出科学的物理治疗依据，大大提高物理治疗的成效。

附图说明

图1为本发明基于VR技术的物理治疗辅助系统框图

图2为本发明基于VR技术的物理治疗辅助方法流程图

图3为本发明上肢功能恢复物理治疗场景示意图

图4为本发明根据治疗计划生成标准操作计划并根据患者操作行为实时生成科学指导方法流程图

图5为本发明根据治疗计划的量化指标，生成标准操作计划流程图

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明所述的一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-图5，本发明提供了一种基于VR技术的物理治疗辅助系统，包括处理模块、与处理模块分别连接的数据存储模块、显示模块、物理治疗控制模块、传感器模块、体征监测模块和信息处理模块，所述数据存储模块还连接有接口模块；

所述处理模块，用于物理治疗辅助系统的数据处理与控制；一方面用于数据处理，包括与数据存储模块和信息处理模块交互数据以及传感器模块和体征监测模块传来数据的处理；另一方面用于发出控制指令，所述的处理模块为计算机、微处理器、服务器、工控机等具有处理能力的设备；

所述接口模块，用于所述物理治疗辅助系统与第三方系统进行数据对接；比如医生使用的医疗管理系统，可将物理治疗医师制定的物理治疗计划以数据的形式通过接口模块接收到本发明所述的物理治疗辅助系统中；

所述数据存储模块，用于接收并存储第三方系统传来的数据；还用于存储和处理所述物理治疗辅助系统的系统数据，并通过接口模块将物理治疗辅助系统的系统数据传给第三方系统；比如医疗管理系统，以便医生可以随时掌握患者的治疗情况，物理治疗辅助系统的系统数据是指本发明所述物理治疗辅助系统预置的以及在运行过程中所产生的数据，包括物理治疗计划数据、设置数据、运行数据等其他系统数据；

所述显示模块包括显示器和VR头戴设备，所述显示器用于物理治疗辅助系统的显示；所述VR头戴设备，用于患者佩戴，并将预置的VR视觉场景和内容通过VR头戴设备向患者显示，以指导患者进行物理治疗；

所述物理治疗控制模块包括理疗控制模块和运动治疗控制模块，所述理疗控制模块，用于连接理疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制理疗设备开关机或工作模式进行相应的理疗；所述运动治疗控制模块，用于连接运动治疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制运动治疗设备的开关机或工作模式进行相应的运动治疗；

所述传感器模块，用于感知患者的物理治疗行为数据；物理治疗行为数据包括应力、位置、位移。传感器模块采用数据采集手套，可以感知患者的握力大小。

所述体征监测模块，用于监测患者在进行物理治疗过程中体征数据；体征数据包括心跳、血压等体征数据。

所述信息处理模块，用于本地化设置物理治疗辅助系统的治疗计划和工作模式，并用于存储和管理治疗内容、依据治疗计划处理生成动作序列，还用于根据治疗过程完成情况进行自动评价。

所述理疗控制模块与理疗设备之间通过通信接口连接，所述运动治疗控制模块与运动治疗设备之间通过通信接口连接；所述的通信接口包括串口、网口、蓝牙、wifi、射频连接端口等其他通信接口。

所述信息处理模块包括目标设定模块、模式选择模块、动作序列生成模块、内容管理模块和评价模块；所述的目标设定模块，用于设定物理治疗的各阶段目标；所述模式选择模块，用于选择物理治疗的各阶段治疗强度；所述动作序列生成模块，用于根据患者的物理治疗过程和行为生成用于实时指导物理治疗的动作指示；所述内容管理模块，用于为配合患者进行物理治疗而内置的VR视觉场景和内容；所述评价模块，用于对患者的治疗过程以及行为自动评价治疗效果。

本发明接口模块以数据的形式接收到医师通过第三方系统比如医疗管理系统传来的治疗计划后，将治疗计划发送到数据存储模，所述的治疗计划包含了患者的治疗内容和模式等信息，处理模块从数据存储模块中读取治疗计划，并按照治疗内容的要求，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容；患者还可以通过信息处理模块直接设置治疗计划，相应的工作模式信息发送至处理模块后，存储到数据存储模块中，同时信息处理模块根据选定的治疗内容和工作模式，自动生成符合治疗计划的计划动作序列并将治疗所需的VR视觉场景、治疗内容以及计划动作序列发送给处理模块；处理模块将获取到的VR视觉场景和内容通过显示模块显示到显示器和患者佩戴的VR头戴设备上。同时处理模块按照治疗计划中的工作模式信息，向物理治疗控制模块发送控制指令，与物理治疗控制模块通过通信连接的物理治疗设备按照接收到的控制指令展开相应模式的工作，患者进行物理治疗；在治疗的过程中，传感器模块实时监测患者治疗过程中的行为数据，比如通过患者佩戴的数据采集手套监测患者进行运动治疗过程中的握力信息；体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征数据并发送给处理模块，所述的体征数据包括心跳、血压等，处理模块将接收到的患者治疗过程中的行为数据和体征数据发送到数据存储模块中存储，并实时分析患者的行为数据是否达标，若不达标，则信息处理模块将根据不达标的治疗行为，实时生成新的动作序列，确保患者的每次治疗都能保质保量完成；治疗完成后，信息处理模块自动评价患者本次治疗的完成成效，评价信息经处理模块处理存储到数据存储模块中；医师使用第三方系统通过接口模块可实时获取数据存储模块中所有的患者及其治疗过程数据，以全面掌握患者的治疗计划完成情况以及患者自身的体征信息。

本发明还提供了一种基于VR技术的物理治疗辅助方法，包括以下步骤：

S1、物理治疗辅助系统通过通过接口模块接收物理治疗计划或通过信息处理模块在本地设置治疗计划；

物理治疗辅助系统通过接口模块以数据的形式接收第三方系统的物理治疗计划数据，并将第三方系统传来的物理治疗计划存储在数据存储模块中，比如医师通过医疗管理系统录入的治疗计划；物理治疗辅助系统还可以遵照医嘱，通过所述的信息处理模块在本地设置治疗的内容和工作模式等物理治疗计划；

S2、处理模块根据物理治疗计划读取辅助治疗所需的VR视觉场景和内容，并控制物理治疗控制模块切换到相应的工作模式；

一方面，物理治疗辅助系统通过接口模块以数据的形式接收到医师通过第三方系统比如医疗管理系统传来的治疗计划后，将物理治疗计划发送到数据存储模块，所述的治疗计划包含了患者的治疗内容和模式等信息，处理模块从数据存储模块中读取治疗计划，并按照治疗内容的要求，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容；

另一方面，物理治疗辅助系统通过信息处理模块本地选择的治疗内容和模式，并将所选的治疗内容和模式信息发送至处理模块并将接收的工作模式信息存储到数据存储模块中；处理模块根据接收到的治疗内容和模式信息，从信息处理模块中调用辅助治疗所需的VR视觉场景和内容，然后将这些VR视觉场景和内容通过显示模块显示到显示器和患者佩戴的VR头戴设备上，用来指导患者进行相应的动作；同时处理模块按照治疗计划中的模式信息，向物理治疗控制模块发送控制指令，与物理治疗控制模块连接的理疗设备和运动治疗设备按照接收到的控制指令展开相应模式的工作，从而患者进行物理治疗；

S3、信息处理模块根据治疗计划，自动生成标准操作计划显示到VR视觉场景中，并根据患者的治疗行为，实时生成科学的指导计划；

比如以人体上肢功能恢复物理治疗为例，作详细说明：

经过S1至S2步骤的处理后，物理治疗辅助系统进入上肢功能恢复物理治疗场景，该场景为患者通过VR头戴设备可见，患者戴有可采集握力的数据采集手套，根据VR头戴设备所显示的虚拟方块的位置提示，操作带有力反馈的运动治疗设备，所述的运动治疗设备可根据治疗模式的强度调整力反馈的大小，治疗强度越大，力反馈越大，患者操作就需要更大的握力。其中虚拟方块的初始化位置即计划动作序列，由信息处理模块根据治疗计划自动生成，患者按照计划动作序列操作运动治疗设备进行治疗，在治疗的过程中，传感器模块即数据采集手套，实时监测患者治疗过程中的行为数据；体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征数据并发送给处理模块，处理模块将接收到的患者治疗过程中的行为数据和体征数据发送到数据存储模块中存储，并实时分析患者的行为数据是否达标，若不达标，则信息处理模块将根据不达标的治疗行为，实时生成新的动作序列，确保患者的每次治疗都能保质保量完成。

所述S3包括以下步骤：

S31对治疗计划进行科学量化，并将量化值预置到系统中；

治疗计划划中的治疗内容包含目标、级别和强度三大内容，目标是指本计划需要执行的操作目标，具体指每次治疗需要各类动作的次数，级别指操作动作的频率，级别不同，需要进行操作的频率不同；强度越大，患者操作运动治疗设备就需要越大的握力。治疗内容如：每次治疗操作需x次左旋动作和y次右旋动作，级别为中等频率(s秒钟动作一次)，强度中等。

S32根据治疗计划的量化指标，生成标准操作计划；

所述S32包括以下步骤：

S321处理模块根据频率级别，设定虚拟方块的行进速度；

S322处理模块通过运动治疗控制模块将强度信息发送至运动治疗设备的力反馈控制器，以使运动治疗设备的力反馈达到相应数值；

S323信息处理模块在程序中初始化左旋和右旋动作计数器M_l＝0和M_R＝0，同时初始化一个动作序列Se；

S324随机生成一个正整数R_m,并判断R_m的奇偶性，若为奇数则右旋动作计数器旋M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个1；否则左旋动作计数器M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个0；

S325循环执行步骤S324，直至左旋动作计数器M_l＝治疗计划左旋动作数x并且右旋动作计数器M_R＝治疗计划右旋动作数y；

S326此时动作序列Se中的数字序列就是根据治疗计划的量化指标生成的标准操作计划，所述动作序列Se中的数字0代表左旋动作，1代表右旋动作。

S33患者根据场景内容提示，操作运动治疗设备，系统根据患者的操作行为，实时生成下一步操作指导。

所述S33包括以下步骤：

S331传感器模块监测患者的操作行为是否达标，对于不达标的操作项，系统记录不达标项的操作序号；

S332信息处理模块根据当前视野的虚拟方块数量，在视野外尚未进入视野的第一个虚拟方块位置插入不达标项的相同操作。

S4、体征监测模块在物理治疗过程中监测患者的体征参数，以便医师实时掌握患者治疗过程中的身体情况；

物理治疗过程中，物理治疗辅助系统通过体征监测模块实时监测患者在治疗过程中的体征参数，并将监测到的体征参数发送给处理模块，处理模块再将数据存储到数据存储模块中，医师就可使用第三方系统通过接口模块随时获取。

S5、每次治疗结束，信息处理模块自动评价治疗完成成效。

信息处理模块中内置有自动评价方法，每次患者治疗结束，物理治疗辅助系统通过信息处理模块自动评价患者本次治疗的完成成效并将评价信息发送给处理模块，评价信息经处理模块处理存储到数据存储模块中，第三方系统可通过接口模块随时读取数据存储模块中患者的治疗数据。

所述S5包括以下步骤：

S51处理模块计算关键成效评价指标，包括：

治疗强度分数G、级别分数L、动作完成一次成功率R₁、二次成功率R₂、动作中断次数T；

治疗强度和级别可从治疗计划获得；

治疗强度分数G划分为三类：高强度为100分，中等强度80分，低强度为60分；

级别分数L划分为三类：高级100分，中等为80分，初等为60分；

动作完成一次成功率R₁和二次成功率R₂由系统计算得到，公式如下：

式中，Q表示本次治疗的动作总数，由治疗计划得到；Q₁表示一次达标的动作数；Q₂表示二次达标动作数；Q₁和Q₂由传感器模块监测得到；

所述动作中断次数T，表示在运动治疗过程中通过系统暂停的次数；中断T次，则成效系数为(10％)^T；

S52计算本次治疗的完成成效P；

计算方法为：

处理单元30计算出完成成效P后，将数据储存到数据存储模块中。

本发明提供的一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法可实现医生准确而全面掌握患者物理治疗过程，并能够依据治疗计划为患者做出科学的物理治疗依据，大大提高物理治疗的成效。

综上所述，便完成了本发明所述的一种基于VR技术的物理治疗辅助系统及方法。以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于VR技术的物理治疗辅助系统，其特征在于：包括处理模块、与处理模块分别连接的数据存储模块、显示模块、物理治疗控制模块、传感器模块、体征监测模块和信息处理模块，所述数据存储模块还连接有接口模块；

所述处理模块，用于物理治疗辅助系统的数据处理与控制；

所述接口模块，用于所述物理治疗辅助系统与第三方系统进行数据对接；

所述数据存储模块，用于接收并存储第三方系统传来的数据；还用于存储和处理所述物理治疗辅助系统的系统数据，并通过接口模块将物理治疗辅助系统的系统数据传给第三方系统；

所述显示模块包括显示器和VR头戴设备，所述显示器用于物理治疗辅助系统的显示；所述VR头戴设备，用于患者佩戴，并将预置的VR视觉场景和内容通过VR头戴设备向患者显示，以指导患者进行物理治疗；

所述物理治疗控制模块包括理疗控制模块和运动治疗控制模块，所述理疗控制模块，用于连接理疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制理疗设备开关机或工作模式进行相应的理疗；所述运动治疗控制模块，用于连接运动治疗设备、并根据物理治疗计划和患者的治疗进程控制运动治疗设备的开关机或工作模式进行相应的运动治疗；

所述传感器模块，用于感知患者的物理治疗行为数据；

所述体征监测模块，用于监测患者在进行物理治疗过程中体征数据；

所述信息处理模块，用于本地化设置物理治疗辅助系统的治疗计划和工作模式，并用于存储和管理治疗内容、依据治疗计划处理生成动作序列，还用于根据治疗过程完成情况进行自动评价。

2.如权利要求1所述的基于VR技术的物理治疗辅助系统，其特征在于：所述理疗控制模块与理疗设备之间通过通信接口连接，所述运动治疗控制模块与运动治疗设备之间通过通信接口连接。

3.如权利要求1所述的基于VR技术的物理治疗辅助系统，其特征在于：所述信息处理模块包括目标设定模块、模式选择模块、动作序列生成模块、内容管理模块和评价模块；所述的目标设定模块，用于设定物理治疗的各阶段目标；所述模式选择模块，用于选择物理治疗的各阶段治疗强度；所述动作序列生成模块，用于根据患者的物理治疗过程和行为生成用于实时指导物理治疗的动作指示；所述内容管理模块，用于为配合患者进行物理治疗而内置的VR视觉场景和内容；所述评价模块，用于对患者的治疗过程以及行为自动评价治疗效果。

4.一种基于VR技术的物理治疗辅助方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、物理治疗辅助系统通过通过接口模块接收物理治疗计划或通过信息处理模块在本地设置治疗计划；

S2、处理模块根据物理治疗计划读取辅助治疗所需的VR视觉场景和内容，并控制物理治疗控制模块切换到相应的工作模式；

S3、信息处理模块根据治疗计划，自动生成标准操作计划显示到VR视觉场景中，并根据患者的治疗行为，实时生成科学的指导计划；

S4、体征监测模块在物理治疗过程中监测患者的体征参数，以便医师实时掌握患者治疗过程中的身体情况；

S5、每次治疗结束，信息处理模块自动评价治疗完成成效。

5.如权利要求4所述的基于VR技术的物理治疗辅助方法，其特征在于：所述S3包括以下步骤：

S31对治疗计划进行科学量化，并将量化值预置到系统中；

S32根据治疗计划的量化指标，生成标准操作计划；

S33患者根据场景内容提示，操作运动治疗设备，系统根据患者的操作行为，实时生成下一步操作指导。

6.如权利要求5所述的基于VR技术的物理治疗辅助方法，其特征在于：所述S32包括以下步骤：

S321处理模块根据频率级别，设定虚拟方块的行进速度；

S322处理模块通过运动治疗控制模块将强度信息发送至运动治疗设备的力反馈控制器，以使运动治疗设备的力反馈达到相应数值；

S323信息处理模块在程序中初始化左旋和右旋动作计数器M_l＝0和M_R＝0，同时初始化一个动作序列Se；

S324随机生成一个正整数R_m,并判断R_m的奇偶性，若为奇数则右旋动作计数器旋M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个1；否则左旋动作计数器M_R增加1，同时向动作序列Se中写入一个0；

S325循环执行步骤S324，直至左旋动作计数器M_l＝治疗计划左旋动作数x并且右旋动作计数器M_R＝治疗计划右旋动作数y；

S326此时动作序列Se中的数字序列就是根据治疗计划的量化指标生成的标准操作计划，所述动作序列Se中的数字0代表左旋动作，1代表右旋动作。

7.如权利要求5所述的基于VR技术的物理治疗辅助方法，其特征在于：所述S33包括以下步骤：

S331传感器模块监测患者的操作行为是否达标，对于不达标的操作项，系统记录不达标项的操作序号；

S332信息处理模块根据当前视野的虚拟方块数量，在视野外尚未进入视野的第一个虚拟方块位置插入不达标项的相同操作。

8.如权利要求4所述的基于VR技术的物理治疗辅助方法，其特征在于：所述S5包括以下步骤：

S51处理模块计算关键成效评价指标，包括：

治疗强度分数G、级别分数L、动作完成一次成功率R₁、二次成功率R₂、动作中断次数T；

治疗强度和级别可从治疗计划获得；

治疗强度分数G划分为三类：高强度为100分，中等强度80分，低强度为60分；

级别分数L划分为三类：高级100分，中等为80分，初等为60分；

动作完成一次成功率R₁和二次成功率R₂由系统计算得到，公式如下：

式中，Q表示本次治疗的动作总数，由治疗计划得到；Q₁表示一次达标的动作数；Q₂表示二次达标动作数；Q₁和Q₂由传感器模块监测得到；

所述动作中断次数T，表示在运动治疗过程中通过系统暂停的次数；中断T次，则成效系数为(10％)^T；

S52计算本次治疗的完成成效P；

计算方法为：

处理单元30计算出完成成效P后，将数据储存到数据存储模块中。