CN113495626A - 一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，包括VR头显、VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台、医生端硬件及前庭康复软件系统和防护栏，所述动态压力平台固定安装在地上四周设置有防护栏，防护栏前方安装光学运动捕捉系统，防护栏前方安装VR显示屏；防护栏右侧安放医生端硬件及前庭康复软件系统。该设备组将难以规范的传统前庭康复转变为可评估可量化、可定制治疗方案，从而改善患者生活质量，减少家庭负担和社会负担，集评估和治疗为一体，节省人力物力和财力，将大量节省医疗资源；该设备组操作简单，结构紧凑，适合在各级医疗机构及社区推广应用，具有极大的应用价值和发展空间。
Description
技术领域
本发明属于前庭康复技术领域，具体涉及一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组。
背景技术
前庭系统通过外周前庭系统和前庭中枢的整合，参与空间定位、情感调节、高级认知、躯体平衡、肌张力调节、自主神经调节及眼球凝视等功能。
前庭康复是针对因中枢性疾病或外周前庭系统疾病致前庭功能异常患者，使用Cawthorne-Cooksey运动，通过前庭适应、替代和习服机制来善患者症状和体征的一种干预措施。越来越多的临床研究证实前庭康复可提高患者对眩晕的耐受能力；增强患者姿势和运动的稳定性，降低跌倒的风险；改善记忆认知功能；改善肌张力障碍和自主神经功能；改善焦虑和抑郁情绪；最终改善患者的生活质量。但传统的前庭康复方法重复、耗时、单调、乏味，患者主动参与度低且较难坚持，达不到理想效果。智能的前庭康复方案在发达国家已成该领域的未来发展趋势。
虚拟现实是人与计算机之间的接口，通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等各种感官进行实时模拟和交互。VR在医疗领域的应用越来越广泛，在虚拟环境中进行康复治疗也成为了当下康复医疗的热点之一。VR通过丰富的视觉刺激，实现视觉-前庭相互作用。已有研究证明，使用VR提供前庭康复，能够有效地减轻周围性前庭功能障碍患者的症状；改善注意力和激活大脑网络；改善前庭眼反射、姿势控制和生活质量。基于VR的前庭康复通过应用游戏等内容，不断地激励患者接受康复治疗，并使治疗变得愉快和有吸引力，提高康复效率。
但遗憾的是，目前基于VR的前庭康复设备仅提供视觉、听觉虚拟体验，沉浸式体验不足，并不能为前庭康复提供理想的环境；部分设备仅可单一地追踪或眼球、或头部、或躯体、或身体重心的运动/变化，尚无一个设备能够同时追踪和反馈眼球、头部和躯体运动以及身体重心变化；目前设备不能同时兼顾前庭功能及其相关功能的评估和治疗。此外，现有VR设备体积较大且昂贵，限制和延误了治疗，也无法商业化，难以推广使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，结合了虚拟现实技术、前庭康复技术、动态压力平台、运动追踪传感器技术、眼动跟踪技术。该设备组的研发和应用，能够为因中枢性疾病或外周前庭系统疾病所致前庭功能障碍患者提供智能的、多功能的评估和治疗方案，将难以规范的传统前庭康复转变为可评估、可量化、可定制的治疗方案。
为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，包括VR头显、VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台、医生端硬件及前庭康复软件系统和防护栏，其特征在于：所述动态压力平台固定安装在地上，四周设置有防护栏，防护栏前方安装光学运动捕捉系统，高度为80-120cm；防护栏前方安装VR显示屏，高度为130-140cm；防护栏右侧安放医生端硬件及前庭康复软件系统，高度为80-120cm；VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台均电连接到医生端硬件，VR头显通过无线网络连接到医生端硬件。
进一步的，所述VR头显是利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
进一步的，所述VR显示屏实时显示VR头显中的图像信息。
进一步的，所述光学动作捕捉系统包括数字动作捕捉镜头、Mx Giganet、校准工具、采光点、设备专用支架、专用服装Suits、动作捕捉系统图形工作站、配套应用软件(智能数据处理软件)和数据实时编辑软件。
进一步的，所述眼动追踪系统记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征。
进一步的，所述动态压力平台监测和记录身体重心在支撑面内的变化轨迹，且提供多方位的姿势干扰。
进一步的，所述医生端硬件及前庭康复软件系统为安装有Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件的普通计算机。
进一步的，所述防护栏环绕动态压力平台一周，高度为80-120cm，防护栏内部为硬质材料，外表面包覆一层软质弹性材料。
本发明的另一目的在于提供一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组的使用方法，其特征在于：
(1)使用时，患者穿好专用服装Suits，然后进入防护栏内，站在动态压力平台上；
(2)佩戴好VR头显，启动VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台、医生端硬件及前庭康复软件系统。
(3)通过Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件对前庭功能障碍患者进行康复训练。
本发明的有益效果是：
本发明设计了一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，结合了虚拟现实技术、前庭康复技术、动态压力平台、运动追踪传感器技术、眼动跟踪技术。该设备组的研发和应用，能够为因中枢性疾病或外周前庭系统疾病所致前庭功能障碍患者提供智能的、多功能的评估和治疗方案，将难以规范的传统前庭康复转变为可评估、可量化、可定制的治疗方案。
该设备组理论上优于现存的虚拟现实前庭康复仪器。新型前庭康复设备组不仅能为患者提供更加沉浸式的整体虚拟体验，更好的激励患者的参与前庭康复训练；还可同时追踪和反馈患者的眼球、头部和躯体运动以及身体重心变化，大大提高康复疗效，从而改善患者生活质量，减少家庭负担和社会负担。该多功能的、智能的新型前庭康复设备组，集评估和治疗为一体，节省人力、物力和财力，将大量节省医疗资源。此外，该设备组操作简单、结构紧凑，适合在各级医疗机构及社区推广应用，具有极大的应用价值和发展空间。因此，基于VR的新型前庭康复设备组将是未来的预期，并具有广泛的应用前景和较大的社会效益。
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的附图。
图1是本发明整体结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、VR头显；2、VR显示屏；3、光学动作捕捉系统；4、眼动跟踪系统；5、动态压力平台；6、医生端硬件及前庭康复软件系统；7、防护栏。
具体实施方式
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参阅图1所示，一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，包括VR头显1、VR显示屏2、光学动作捕捉系统3、眼动跟踪系统4、动态压力平台5、医生端硬件及前庭康复软件系统6和防护栏7，其特征在于：所述动态压力平台5固定安装在地上，四周设置有防护栏7，防护栏7前方安装光学运动捕捉系统3，高度为80-120cm；防护栏7前方安装VR显示屏2，高度为130-140cm；防护栏7右侧安放医生端硬件及前庭康复软件系统6，高度为80-120cm；VR显示屏2、光学动作捕捉系统3、眼动跟踪系统4、动态压力平台5均电连接到医生端硬件，VR头显1通过无线网络连接到医生端硬件。
所述VR头显1是利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
所述VR显示屏2实时显示VR头显中的图像信息。
所述光学动作捕捉系统3包括数字动作捕捉镜头、Mx Giganet、校准工具、采光点、设备专用支架、专用服装Suits、动作捕捉系统图形工作站、配套应用软件(智能数据处理软件)和数据实时编辑软件。
所述眼动追踪系统4记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征。
所述动态压力平台5监测和记录身体重心在支撑面内的变化轨迹，且提供多方位的姿势干扰。
所述医生端硬件及前庭康复软件系统6为安装有Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件的普通计算机。
所述防护栏7环绕动态压力平台一周，高度为80-120cm，防护栏内部为硬质材料，外表面包覆一层软质弹性材料。
本发明设计了一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，结合了虚拟现实技术、前庭康复技术、动态压力平台、运动追踪传感器技术、眼动跟踪技术。该设备组的研发和应用，能够为因中枢性疾病或外周前庭系统疾病所致前庭功能障碍患者提供智能的、多功能的评估和治疗方案，将难以规范的传统前庭康复转变为可评估、可量化、可定制的治疗方案。
该设备组的研发和应用，能够为因中枢性疾病或外周前庭系统疾病所致前庭功能障碍患者提供智多功能的、智能的评估和治疗方案，将难以规范的传统前庭康复转变为可评估、可量化、可定制的治疗方案，从而改善患者生活质量，减少家庭负担和社会负担。该多功能的、智能的新型前庭康复设备组，集评估和治疗为一体，节省人力、物力和财力，将大量节省医疗资源。此外，该设备组操作简单、结构紧凑，适合在各级医疗机构及社区推广应用，具有极大的应用价值和发展空间。
使用方法：使用时，患者穿好专用服装Suits，然后进入防护栏7内，站在动态压力平台5上；佩戴好VR头显1，启动VR显示屏2、光学动作捕捉系统3、眼动跟踪系统4、动态压力平台5、医生端硬件及前庭康复软件系统6，通过Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件对前庭功能障碍患者进行康复和评估训练。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，包括VR头显、VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台、医生端硬件及前庭康复软件系统和防护栏，其特征在于：所述动态压力平台固定安装在地上，四周设置有防护栏，防护栏前方安装光学运动捕捉系统，高度为80-120cm；防护栏前方安装VR显示屏，高度为130-140cm；防护栏右侧安放医生端硬件及前庭康复软件系统，高度为80-120cm；VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台均电连接到医生端硬件，VR头显通过无线网络连接到医生端硬件。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述VR头显是利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述VR显示屏实时显示VR头显中的图像信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述光学动作捕捉系统包括数字动作捕捉镜头、Mx Giganet、校准工具、采光点、设备专用支架、专用服装Suits、动作捕捉系统图形工作站、配套应用软件(智能数据处理软件)和数据实时编辑软件。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述眼动追踪系统记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述动态压力平台监测和记录身体重心在支撑面内的变化轨迹，且提供多方位的姿势干扰。
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述医生端硬件及前庭康复软件系统为安装有Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件的普通计算机。
8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其特征在于：所述防护栏环绕动态压力平台一周，高度为80-120cm，防护栏内部为硬质材料，外表面包覆一层软质弹性材料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组的使用方法，其特征在于：
(1)使用时，患者穿好专用服装Suits，然后进入防护栏内，站在动态压力平台上；
(2)佩戴好VR头显，启动VR显示屏、光学动作捕捉系统、眼动跟踪系统、动态压力平台、医生端硬件及前庭康复软件系统。
(3)通过Cawthorne-Cooksey运动的前庭康复软件对前庭功能障碍患者进行康复评估和训练。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组，其公开了一种基于虚拟技术现实的新型前庭康复设备组在前庭康复技术领域的应用。
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