CN111359159B - 颈椎康复训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了颈椎康复训练方法，涉及颈椎康复训练领域，包括S1穿戴虚拟现实设备并位于光学动作捕捉设备采集内，调整身体姿态；S2提取颈椎活动度信息得到康复训练计划，并以游戏的方式显示；S3进行康复训练，采集头部旋转角度数据和躯干关节点数据；S4确定完成情况与训练效果；S5调整后续康复训练计划；根据颈椎活动度与之前的康复训练情况得到康复训练计划，使康复者进行针对训练，提高康复训练效果，以游戏展开康复训练，转移注意力，降低疼痛感，提升训练趣味性；训练中，采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据，对康复者进行监测，保证康复训练的标准性，分析头部旋转角度数据和躯干关节点数据，便于参考评估康复者的康复情况。

Description

颈椎康复训练方法

技术领域

本发明涉及颈椎康复训练领域，尤其涉及一种颈椎康复训练方法。

背景技术

虚拟现实技术是一种创建和模拟3D虚拟仿真世界，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，颈椎病的运动康复训练是有效缓解疼痛，修复肌肉损伤，增加关节活动度，增强颈部稳定性的重要方法。目前在颈椎康复领域，传统的颈部运动康复训练需要在专业治疗师的指导下进行。治疗师需要向康复者详细讲解运动的方式和注意事项，引导康复者进行颈部运动。传统的颈椎康复训练往往具有以下几个不足之处：(1)运动训练需要治疗师对康复者进行一对一的监督和引导，耗费人力。(2)康复者可以进行自助运动训练，但传统训练方式相对单调枯燥，康复者的依从性较差。康复者主动运动疗效不及虚拟现实技术视觉引导的运动，训练强度和训练效果不易评估，不利于医疗工作者判断康复状况。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种颈椎康复训练方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

颈椎康复训练方法，采用虚拟现实设备与光学动作捕捉设备进行康复训练，包括以下步骤：

S1、康复者穿戴虚拟现实设备，并位于光学动作捕捉设备的数据采集区域内，虚拟现实设备构建虚拟人体模型并显示于康复者眼前，康复者调整身体姿态；

S2、提取康复者的颈椎活动度信息，根据颈椎活动度信息得到相应的康复训练计划，并通过虚拟现实设备将对应康复训练计划的虚拟训练场景以游戏的方式显示于康复者眼前；

S3、康复者根据虚拟训练场景的训练提示和语音提示进行头部运动，进行头部运动时，虚拟现实设备和光学动作捕捉设备分别实时采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据；

S4、根据采集的头部旋转角度数据和躯干关节点数据确定训练的完成情况与训练效果；

S5、根据训练的完成情况调整后续的康复训练计划。

进一步地，在S2中，颈椎活动度信息包括前屈、后伸、左旋、右旋、左侧屈、右侧屈六个方向的活动度信息。

进一步地，在S2中，训练提示的头部运动在每个方向上的最大活动角度不超过康复者对应方向上的活动度。

进一步地，同一方向上的康复训练计划顺序依次为初始正立位、该方向上最大活动角度、正立位。

进一步地，在S2中，康复训练计划的同一方向上的相邻两次头部运动的角度偏差值为2°-10°，当某个方向上训练提示头部运动的最大活动角度达到最大值时，该训练提示连续出现2-6次。

进一步地，在S2中，前屈、后伸、左侧屈、右侧屈方向的最大活动角度均不超过45°，左旋和右旋方向的最大活动角度均不超过60°。

本发明的有益效果在于：根据康复者颈椎活动度情况结合之前的康复训练情况，得到该康复者特有的康复训练计划，使康复者有针对性的训练，大大地提高了康复训练的效果，同时也保证了康复训练的安全性，通过游戏的方式展开康复训练，可以转移康复者注意力，降低了康复者在训练中的疼痛感，提升训练的趣味性，提高康复者的依从性，在训练过程中，虚拟现实设备与光学动作捕捉设备实时采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据，对康复者的训练姿态进行监测，保证了康复训练的标准性，同时可以对康复者训练的头部旋转角度数据和躯干关节点数据进行分析，便于治疗师参考评估康复者的康复情况。

附图说明

图1是本发明颈椎康复训练方法的流程图；

图2是本发明颈椎康复训练方法训练时的场景；

图3是本发明颈椎康复训练方法训练时的坐标图；

图4是本发明颈椎康复训练方法训练时康复者所见的虚拟场景；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1、图2、图4所示，颈椎康复训练方法，采用虚拟现实设备与光学动作捕捉设备进行康复训练，包括以下步骤：

S1、康复者穿戴虚拟现实设备，并位于光学动作捕捉设备的数据采集区域内。

S2、获取康复者前屈、后伸、左旋、右旋、左侧屈、右侧屈六个方向的颈椎活动度信息，根据颈椎活动度信息得到相应的康复训练计划，并通过虚拟现实设备将对应康复训练计划的虚拟训练场景以游戏的方式显示于康复者眼前；

同一方向上的康复训练计划依次为初始正立位、该方向上最大活动角度、正立位，训练提示的头部运动在每个方向上的最大活动角度不超过S2中获取对应方向上的活动度，康复训练计划的同一方向上的相邻两次头部运动的角度偏差值为2°-10°，当某个方向上训练提示头部运动的最大活动角度达到最大值时，该训练提示连续出现2-6次，前屈、后伸、左侧屈、右侧屈方向的最大活动角度均不超过45°，左旋和右旋方向的最大活动角度均不超过60°。

S3、康复者根据虚拟训练场景的训练提示和语音提示进行头部运动，进行头部运动时，虚拟现实设备和光学动作捕捉设备分别实时采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据；

S4、根据采集的头部旋转角度数据和躯干关节点数据确定训练的完成情况与训练效果。

S5、根据训练的完成情况调整下一次的康复训练。

训练时，康复者穿戴VR眼镜，并位于光学动作捕捉设备的采集区域内，虚拟现实设备和光学动作捕捉设备分别实时采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据，并通过虚拟现实设备构建虚拟人体模型并显示于康复者眼前，数据处理模块判断康复者姿态是否正确，并通过语音设备提示康复者调整至正确的身体姿态，调整身体姿态正确后，提取康复者前屈、后伸、左旋、右旋、左侧屈、右侧屈六个方向的颈椎活动度信息，根据康复者六个方向上的颈椎活动度信息获得针对性的康复训练计划，并通过虚拟现实设备将该康复训练计划以游戏的方式显示于康复者眼前，康复者根据康复训练计划的训练提示和语音设备的语音进行头部运动，即康复者通过头部运动控制虚拟场景中的目标物结合语音提示进行头部运动撞击虚拟场景中的目标点，在同一方向上的目标点出现位置从初始正立位至该方向上最大活动角度最终恢复正立位；

①康复者通过颈椎前屈后伸、左右旋转的动作控制虚拟飞鸟(目标物)进行后伸前屈、左右旋转去撞击引导物(目标点)，引导物(目标点)在各个方向上平均地出现在康复者颈椎活动的最大范围内，同一方向上相邻出现引导物(目标点)的角度偏差值为5°，在康复者最大活动角度的位置多次出现引导物(目标点)，引导康复者在该位置处停留一段时间，引导物(目标点)之间的间隔相等，且会排列在连续平滑的曲线上，从而引导康复者进行平缓的运动。此外还会有部分的引导物(目标点)，会出现在大于康复者在该方向上的颈椎活动度5度的位置，若康复者能成功撞击该引导物(目标点)，则在后续康复训练中增加引导物(目标点)出现的范围。但引导物(目标点)出现的范围，不得使康复者头部左右旋转超过60度，前屈后伸不会超过45度。

②颈椎左右侧屈的运动：在虚拟现实场景内出现方框状引导物(目标点)即附图中的花环，方框状引导物(目标点)随机出现在视野中央，且呈一定程度的倾斜。康复者通过颈椎左右侧屈的运动控制虚拟飞鸟(目标物)左右侧偏飞过方框状引导物(目标点)。方框状引导物(目标点)倾斜的角度即为康复者主动侧屈活动的最大角度。此外还会有部分的方框状引导物(目标点)，倾斜的角度会大于康复者侧屈活动度5度，若康复者能成功撞击到该方框状引导物(目标点)，则在后续康复训练中增加方框状引导物(目标点)倾斜的角度。但方框状引导物(目标点)倾斜的角度，不得使康复者头部左右侧屈超过45度。

③头部前伸后缩的运动：在虚拟现实场景内出现2种圆圈状引导物(目标点)即附图中的花环，大的圆圈会逐渐缩小，小的圆圈会逐渐扩大，康复者通过下巴水平前伸和后缩的动作分别控制虚拟飞鸟(目标物)加速和减速飞行，在大圈缩小前加速飞行穿过或在小圈扩大后减速飞行穿过。圆圈状引导物(目标点)出现在虚拟现实场景视野中央，出现时间随机，整个圆圈变化过程持续4秒，康复者需要保持至少2秒的前伸后缩动作才能顺利穿过圆圈引导物。

目标点出现的位置：

右手笛卡尔空间坐标系定义康复者的身体坐标系与VR眼镜坐标系如图3所示，并定义俯仰绕X轴转动，左右旋转绕Y轴转动，左右侧屈绕Z轴转动如图3所示，俯仰的角度为α,左右旋转的角度为β，左右侧屈的角度为θ，一般|α|、β、θ均不超过康复者在对应方向上的最大颈椎活动度。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.颈椎康复训练方法，采用虚拟现实设备与光学动作捕捉设备进行康复训练，其特征在于，包括以下步骤：

S1、康复者穿戴虚拟现实设备，并位于光学动作捕捉设备的数据采集区域内，虚拟现实设备构建虚拟人体模型并显示于康复者眼前，数据处理模块判断康复者姿态是否正确，并通过语音设备提示康复者调整至正确的身体姿态；

S2、康复者调整至正确的身体姿态后，提取康复者的颈椎活动度信息，根据颈椎活动度信息得到相应的康复训练计划，并通过虚拟现实设备将对应康复训练计划的虚拟训练场景以游戏的方式显示于康复者眼前，康复训练计划的同一方向上的相邻两次头部运动的角度偏差值为2°-10°，当某个方向上训练提示头部运动的最大活动角度达到最大值时，该训练提示连续出现2-6次，颈椎活动度信息包括前屈、后伸、左旋、右旋、左侧屈、右侧屈六个方向的活动度信息；

S3、康复者根据虚拟训练场景的训练提示和语音提示进行头部运动，进行头部运动时，虚拟现实设备和光学动作捕捉设备分别实时采集康复者的头部旋转角度数据和躯干关节点数据；

S4、根据采集的头部旋转角度数据和躯干关节点数据确定训练的完成情况与训练效果；

S5、根据训练的完成情况调整后续的康复训练计划。

2.根据权利要求1所述的颈椎康复训练方法，其特征在于，在S2中，训练提示的头部运动在每个方向上的最大活动角度不超过康复者对应方向上的活动度。

3.根据权利要求1所述的颈椎康复训练方法，其特征在于，在S2中，同一方向上的康复训练计划依次为初始正立位、该方向上最大活动角度、正立位。

4.根据权利要求1所述的颈椎康复训练方法，其特征在于，在S2中，前屈、后伸、左侧屈、右侧屈方向的最大活动角度均不超过45°，左旋和右旋方向的最大活动角度均不超过60°。

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