CN114949780A - 基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统和方法，其方法包括以下步骤：S1.接收肩关节置换用户的基本信息，并根据所述基本信息制定相应的训练方案；S2.根据训练方案向用户返回基于虚拟现实的训练内容。本发明基于虚拟现实帮助患者进行康复训练，能满足特殊情境体验的需求，让原本重复枯燥的训练在其中变成了情境式的有反馈的练习方式，提高患者的训练积极性。

Description

基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统和方法

技术领域

本发明属于术后康复训练技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统和方法。

背景技术

全肩关节置换术，即整个肩关节全部换成人工的，包括人工股骨头置换和肩胛盂表面置换，不受解剖结构限制的全肩关节置换术是致残性盂肱关节炎缓解疼痛及最大程度提高功能的选择方法。这种方法治疗彻底，术后患者的疼痛缓解率最高，在临床上广泛开展，全肩关节置换还可用于治疗类风湿性关节炎和肱骨头缺血性坏死等。

影响全肩关节置换术后恢复因素很多，包括：骨与软组织质量，综合性康复项目，患者依从性，术前功能限制和疼痛程度等。总体而言，疼痛缓解较功能改善易预测，由于肩臼及肱骨头关节面再造后疼痛缓解，而功能则与软组织活力或重建性能，以及术后护理照料密切相关。

肩关节置换术后，术后患者是否进行了科学完整的康复训练将对患者的康复产生较大的影响，完整且科学的术后康复训练能够明显提高患者的术后康复程度。但是目前，一般肩关节置换术后的病人在术后康复训练上，有的训练进度盲目超前、随意活动，有的患者过于谨慎，而没有合适强度的训练。并且由于目前现实情况是，多数患者在肩关节置换术后都没有条件开展完整的康复训练计划，无法达到最佳的康复效果。

为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种基于5G互联网的肩关节置换术后康复训练装置[申请号：CN202011166531.X]，包括，承载组件，包括呈岔开状分布的斜板，一侧所述斜板端部固定连接有水平设置的横板，所述横板前表面开设有条形槽；训练组件，包括矩形框，所述矩形框底部活动插接有钩形臂，所述钩形臂设于矩形框内腔的端部固定连接有活动块；限位组件，包括固定圆板，所述固定圆板与横板和斜板端部均固定连接，且所述固定圆板设于矩形框的上方。矩形框左侧壁设有联网系统，所述联网系统包括中央处理器，所述中央处理器与无线数据收发模块电性双向连接，所述无线数据收发模块与云数据收发模块电性双向连接，所述云数据收发模块与云端服务器电性双向连接，所述云端服务器通过5G互联网与手机APP网络连接，所述手机APP内设置有锻炼计划定制模块。

上述方案能够在患者训练时提供有效的保护，但是仍然存在一些问题，例如上述方案虽然设置有锻炼计划定制模块，但是上述方案的计划制定是对所有患者统一制定同一套锻炼计划，无法针对不同的患者或者患者的不同康复程度给予不同的训练计划，计划制定不够智能化，没有针对性。并且上述方案，用户在进行锻炼过程中，全程单一地面对训练器械，锻炼过程中没有动作指导和监测等，锻炼患者容易出现动作错误的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统；

本发明的另一目的是提供一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，包括以下步骤：

S1.接收肩关节置换用户的基本信息，并根据所述基本信息制定相应的训练方案；

S2.根据训练方案向用户返回基于虚拟现实的训练内容。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，在步骤S2中，首先向用户返回第一阶段的训练内容，在用户完成第一阶段的训练内容后返回第二阶段的训练内容，依此类推直到完成相应用户训练方案中所有阶段的训练内容。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，在用户完成每个阶段的训练内容时，对用户进行阶段性评估，且根据阶段性评估结果判断用户继续当前阶段还是进阶至下一阶段或结束康复训练，并给出评估/训练报告。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，所述的基本信息包括用户姓名、性别和年龄；

且根据用户的性别和年龄制定训练方案并从数据库中提取各个阶段相应的训练内容。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，所述的基本信息还包括医生建议训练强度，且根据医生建议训练强度为用户制定不同强度的训练方案；

所述的训练内容包括相应阶段训练动作的动作教学和/或语音讲解；且将训练动作分解成基于虚拟现实的闯关小任务以引导用户进行相应的动作训练。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，通过以下方式进行阶段性评估：

A1.在用户进行相应阶段的第一目标设定次数/时间后，指导用户进行阶段性评估动作并获取用户的动作数据；

A2.根据动作数据给出阶段性评估结果，在动作达标时阶段性评估结果通过，进阶至下一阶段，否则，继续当前阶段直至完成第二目标设定次数/时间；

且在A1中，通过用户手中的手柄模块获取用户的动作数据，并与数据库中的标准动作数据进行比较以判断用户动作是否达标。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，A1中，在用户进行阶段性评估动作过程中/后向用户发出量表作答请求；

且在A2中，同时根据量表作答结果和动作达标情况给出阶段性评估结果；

且第一阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至120°，外旋至30°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作，是否可以独立完成轻微日常活动；

第二阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至150°，外旋至45°，量表作答内容为肱骨头控制是否良好，是否能够独立完成家庭锻炼计划；

第三阶段的阶段性评估动作为肩前屈被动活动范围至160°，外旋至60°，内旋至12胸椎高度，抬高90°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作；

第四阶段的阶段性评估动作为使上肢依次外展90°、完全上举到180°然后放下，量表作答内容为是否能够平稳无疼痛地进行动作。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法中，在训练/评估过程中，根据动作数据将用户的每个动作以动作换向为节点划分为多个动作阶段，并分别获取各个动作阶段的动作时间；

所述的动作换向为前、后、左、右、上、下之间的方向转换；

在训练/评估过程中从数据库中提取相应动作各个动作阶段的目标时间，并将动作时间与目标时间进行比较以监测用户动作速度是否过快，并在速度快速情况下立即语音/文字提示用户和/或在评估/训练报告中指出。

一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统，包括用于执行上述康复训练方法的主控模块及连接于所述主控模块的训练模块、输入输出模块和数据库，所述的输入输出模块用于供用户输入基本信息和输出评估/训练报告，所述的数据库中存储有针对不同年龄、不同性别用户所需的各个阶段的训练内容和标准动作数据，所述的训练模块包括头戴模块和手柄模块，所述的主控模块包括智能调控模块、进阶评估模块、训练监测模块和报告生成模块，

头戴模块，用于向用户展示虚拟现实场景；

手柄模块，用于获取位移数据，并将位移数据发送给训练监测模块；

训练监测模块，用于根据手柄模块的位移数据分析用户的动作数据，并根据标准动作数据监测用户动作；

进阶评估模块，用于指导用户进行相应的阶段性评估动作并根据用户动作数据进行阶段性评估，并给出继续当前阶段或进阶至下一阶段的阶段性评估结果；

智能调控模块，用于根据用户的基本信息制定包含多个阶段的训练方案，并根据训练方案和/或阶段性评估结果调用数据库中的训练内容并通过训练模块呈现；

报告生成模块，用于根据训练监测模块及进阶评估模块的监测/评估结果生成相应的评估/训练报告。

在上述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统中，所述的训练内容包括相应阶段训练动作的动作教学和/或语音讲解；且主控模块将训练动作分解成基于虚拟现实的闯关小任务以引导用户进行相应的动作训练；

所述的数据库中还存储有每个动作各个动作阶段的目标时间；

所述的训练监测模块还用于将用户的每个动作以动作换向为节点划分为多个动作阶段，并分别获取各个动作阶段的动作时间，并将动作时间与目标时间进行比较以监测用户的动作速度，且所述的动作换向为前、后、左、右、上、下之间的方向转换；

所述的输入输出模块还用于向用户发出量表作答请求，且所述的进阶评估模块同时根据量表作答结果和动作达标情况给出阶段性评估结果。

本发明的优点在于：

1、基于虚拟现实帮助患者进行康复训练，能满足特殊情境体验的需求，让原本重复枯燥的训练在其中变成了情境式的有反馈的练习方式，提高患者的训练积极性；

2、通过游戏任务的引导用户进行相应的动作训练，能够使用户完全沉浸在游戏中，不知不觉中完成训练任务，保证训练效果的同时解决训练枯燥问题；

3、根据不同用户每个阶段的康复进程决定继续当前阶段或进阶至下一阶段，避免统一进度导致恢复较慢的用户过快地进入强度、幅度较大的康复锻炼而影响康复效果；

4、在训练过程中同时对动作进行动作分解，且对各动作阶段进行动作速度监测，避免用户动作速度过快而起到反效果。

附图说明

图1是本发明施例一中基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统的系统结构框图；

图2是本发明施例一中基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统的训练评估流程图；

图3是本发明实施例一中基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统的动作监测和进阶评估过程流程图；

图4是本发明实施例二中基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统的动作监测和进阶评估过程流程图；

图5是本发明施例三中基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统的系统结构框图；

图6是本发明实施例三中特征点位置示意图。

附图标记：主控模块1；智能调控模块11；进阶评估模块12；报告生成模块13；训练监测模块14；训练模块2；头戴模块21；手柄模块22；输入输出模块3；数据库4；摄像模块5。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本方案提出了一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统，包括主控模块1及连接于所述主控模块1的训练模块2、输入输出模块3和数据库4，所述的输入输出模块3用于供用户输入基本信息和输出评估/训练报告，基本信息包括用户姓名、性别、年龄和医生建议强度，所述的数据库4中存储有针对不同年龄、不同性别用户(或者进一步根据医生建议训练强度)所需的各个阶段的训练内容和标准动作数据等，标准动作数据包括训练过程的动作标准，如每个训练动作的动作方向、目标幅度等，和评估过程的晋级标准，如评估动作的目标幅度等，所述的训练模块2包括头戴模块21和手柄模块22，所述的主控模块1包括智能调控模块11、进阶评估模块12、训练监测模块14和报告生成模块13，

头戴模块21，用于向用户展示虚拟现实场景，包含高保真耳机，呈现沉浸式的视听效果；

手柄模块22，用于获取位移数据并将位移数据发送给训练监测模块14；

训练监测模块14，用于根据手柄模块22的位移数据分析用户的动作数据，并根据标准动作数据监测用户动作，以在训练过程中判断用户动作是否正确，以及在评估过程中评估用户动作能力等；

智能调控模块11，连接于进阶评估模块12，用于根据用户的基本信息制定包含多个阶段的训练方案，并根据训练方案和/或阶段性评估结果调用数据库4中的训练内容并通过训练模块2呈现；如图2所示，在康复训练过程中，首先向用户返回第一阶段的训练内容，在用户完成第一阶段的训练内容并通过阶段性评估后返回第二阶段的训练内容，依此类推直到完成相应用户训练方案中所有阶段的训练内容。各个阶段的阶段性评估不通过则继续当前阶段训练。

进阶评估模块12，用于指导用户进行相应的阶段性评估动作并根据用户动作数据进行阶段性评估，并给出继续当前阶段或进阶至下一阶段的阶段性评估结果。

具体阶段性评估方式为：

A1.在用户进行相应阶段的第一目标设定次数/时间后，指导用户进行阶段性评估动作并获取用户的动作数据；

A2.根据动作数据给出阶段性评估结果，且在动作达标时阶段性评估结果通过，进阶至下一阶段，否则，继续当前阶段直至完成第二目标设定次数/时间；图2中以进行多次阶段性评估为例，在实际应用中，每个阶段的阶段性评估可以进行一次也可以进行多次，当进行一次时，完成第二目标设定次数/时间后直接进入下一阶段，当进行多次阶段性评估时，完成第二目标设定次数/时间后再次指导用户进行阶段性评估动作并重复A2。目标设定次数/时间这里可以为次数也可以为时间，如第一目标设定时间可以为80次或4周时间，第二目标设定时间可以为20次或1周时间，不同的阶段，可以具有不同的目标设定次数/时间。

且在A1中，通过用户手中的手柄模块获取用户位移数据进而获得用户的手臂动作数据，并与数据库中的标准动作数据进行比较以判断用户动作是否达标。在评估过程中，主要以用户是否能够完成该阶段目标幅度为评估标准，当动作幅度大于相应动作的目标幅度时判定动作达标。例如第一阶段的阶段性评估中，目标幅度为肩前屈至130°，外旋30°，在评估过程中获取到的肩屈角度最大为130°，外旋最大有35°，则动作达标。在训练过程中，每次训练过程中由训练监测模块14对用户动作数据进行分析监测，将数据库中相应动作的标准动作数据与采集到的动作数据进行比对，并在训练结束后，将分析比对结果作为其中一项训练数据填入生成的评估/训练报告中。可以在训练过程中同步语音/文字提示用户动作是否正确。

优选地，A1中，在用户进行阶段性评估动作过程中/后向用户发出量表作答请求；量表作答请求通过输入输出模块3向用户发出。量表作答可以是语音口述，此时，输入输出模块包括用于采集用户语音的语音采集装置，也可以是通过其他方式，如输入输出模块3包括训练模块，通过操作手柄模块22选择虚拟现实视野中出现的量表作答选项等。

且在A2中，如图3，进阶评估模块12同时根据量表作答结果和动作达标情况给出阶段性评估结果；可以设定为在量表作答均为肯定且动作达标时评估通过；也可以设定为在量表作答肯定或动作达标时评估通过，具体评估通过标准由本领域技术人员根据具体情况设定，在此不进行限定。

具体地，这里可以为第一阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至120°，外旋至30°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作，是否可以独立完成轻微日常活动；

第二阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至150°，外旋至45°，量表作答内容为肱骨头控制是否良好，是否能够独立完成家庭锻炼计划；

第三阶段的阶段性评估动作为肩前屈被动活动范围至160度，外旋至60°，内旋至12胸椎高度，抬高90°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作；

第四阶段的阶段性评估动作为使上肢依次外展90°、完全上举到180°然后放下，量表作答内容为是否能够平稳无疼痛地进行动作。

报告生成模块13，用于根据训练监测模块14及进阶评估模块12的监测/评估结果生成相应的评估/训练报告。评估/训练报告可以包括训练效果、评估结果、本次训练/评估动作的分析和解释等。

具体地，训练内容包括相应阶段训练动作的动作教学和/或语音讲解等；且优选地，主控模块1将训练动作分解成基于虚拟现实的闯关小任务以引导用户进行相应的动作训练，能够使用户在不知不觉的游戏过程中完成康复锻炼。

为了更好的理解本方案，下面对本方案的使用过程进行详细说明：

用户在系统平台上进行用户注册登录且填入姓名、性别、年龄、医生建议训练强度等基本信息，本系统根据用户的基本信息为用户制定训练方案，这里以四个阶段为例，每个阶段的具体时间由本领域技术人员根据具体情况确定，进入训练后首先对用户进行宣教，包括术后如何正确冷敷，如何独立戴上或取下头戴设备以及一些术后日常生活自理能力的指导等，然后按照训练方案依次从数据库中拿取相应阶段的训练内容、训练目标等：

第一阶段(0-4周)的训练目标为用户能控制疼痛和肿胀，被动肩前屈至120°，外旋至30°，独立完成轻微日常活动。

康复训练内容包括钟摆练习、主动辅助活动练习、外旋、前屈、肩胛骨活动等。

钟摆练习：体前屈(弯腰)至上身与地面平行，手臂自然下垂，依次进行前后及左右侧方向摆动，最后进行环绕(划圈)动作，每个方向20～30次/组；

外旋：患侧肩置于肩胛骨平面(肘关节下方用毛巾卷支撑，使肩前屈至30°，并呈轻度外展位)，健手辅助在体前沿垂直方向外推患侧小臂，至感到疼痛2-3分钟；

前屈：肩胛骨平面下健侧手握住患侧肘部经体侧缓慢上举起患侧手臂仅肩前屈练习，至感到疼痛处保持2-3分钟；

肩胛骨活动：评估肩胛胸壁关节活动度。

晋级标准根据手柄模块获取到的位移数据与量表作答结合，若受训者肩前屈到120°、外旋到30°，且受训者量表作答表示疼痛已控制、可以独立进行轻微的日常生活，则进阶到第二阶段，反之则继续练习一周。

第二阶段(4-10周)的目标为控制疼痛，进行大部分正常日常生活。肩屈曲被动活动至150°，外旋至45°，增强肱骨头控制能力。

康复训练内容包括活动度练习、力量练习、肱骨头控制练习、肩胛骨稳定性练习。

活动度练习：继续肩关节的前屈、外旋练习，6周开始主动辅助内旋练习-仰卧，上臂紧贴体侧，曲肘90°，健侧手握住患侧手臂在体前沿垂直方向将患侧小臂拉向内侧，至感到疼痛保持2-3分钟，逐渐增大角度；

力量练习：三角肌(前、中、后束)等长收缩练习；

肱骨头控制练习：患者仰卧，在肩胛骨平面，肱骨在旋转中立位时维持上臂抬高100°；

肩胛骨稳定性练习：增加肩胛骨稳定性及刺激盂肱关节本体感觉。

晋级标准为活动范围(150°抬高，外旋45°)，肱骨头控制良好，独立完成家庭锻炼计划。

第三阶段(10-16周)目标为受训者可以控制疼痛，肩前屈被动活动范围至160°，外旋至60°，肌力达4级，加强内旋范围训练。康复训练内容包括进一步加强肩关节被动活动(屈曲至160°，外旋60°范围)、渐进性耐力训练(划船、肘关节训练)等。除VR训练内容外，可另配合水疗法练习

晋级标准：能够在控制疼痛情况下进行动作肩前屈到160°，外旋到60°，内旋至12胸椎高度，抬高小于90°。

第四阶段(第16-22周)目标为关节活动度、肌力和灵活性的全面恢复；

康复训练内容包括屈曲练习(160°或更多肩关节屈曲活动度)、渐进抗阻练习、神经肌肉本体感觉促进训练(PNF技术训练)、另可配合额外的专项体育训练(如慢跑、游泳、木球等低冲力的有氧运动)。

屈曲练习：受训者获得160°或更多肩屈曲活动度，进行搭墙伸展以获得最终范围的抬高；

渐进抗阻练习：当肩肱节律正常，肩胛骨活动度恢复后，可应用通过内、外旋练习增加肩袖力量；

神经肌肉本体感觉促进训练，进一步控制神经肌肉；

康复标准主要考察受训者是否有正常的肩胛肱骨节侓，即，能够平稳无痛地地使上肢依次外展90°、完全上举到180°然后放下，受累上肢的功能性肌力得到最大程度恢复。

通过本方案的实施，能够帮助全肩关节置换术后(包括反式关节置换术)的用户科学地进行完整的康复训练，并且能够满足特殊情境体验的需求，让原本重复枯燥的训练在其中变成了情境式的有反馈的练习方式，提高用户的训练积极性；同时通过游戏任务的方式引导用户进行相应的动作训练，能够使用户完全沉浸在游戏中，不知不觉中完成训练任务，保证训练效果的同时解决训练枯燥问题；根据不同用户每个阶段的康复进程决定继续当前阶段或进阶至下一阶段，避免统一进度导致恢复较慢的用户过快地进入强度、幅度较大的康复锻炼而影响康复效果。

实施例二

如图4所示，本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例的数据库中存储有各个动作的动作完成时间及每个动作各动作阶段的目标时间。

训练监测模块14还用于将用户每个动作的动作数据以动作换向为节点划分为多个动作阶段，并分别获取动作各个动作阶段的动作时间，并将动作时间与目标时间进行比较。主要用于监测用户在训练过程中各个动作的动作速度。动作换向为前、后、左、右、上、下之间的方向转换，如某个动作从向上变为向下，从向上变换为向下的变换时间点就作为两个动作阶段的划分节点。

将一个动作以换向为节点划分为两个或多个动作阶段，并分别获取各动作阶段的动作时间数据，然后分别与存储在数据库中相应动作各动作阶段的目标时间进行比较可以知道用户各个动作阶段的动作速度是否过快，过快的动作会导致冲击力过大/失力等问题，从而对用户肩关节造成损伤。本实施例可以通过掌握用户每个动作各个阶段的动作时间，将训练过程中监测到动作时间大于相应的目标时间时通过头戴模块21或语音播报告知用户速度过快从而帮助用户控制自己的动作速度。

相应地，本实施例的报告生成模块13给出的评估/训练报告同时包含用户动作时间数据及与标准动作时间比较结果参数。

本实施例相较于实施例一增加了对用户动作速度的监测，不仅能带领用户做出准确的康复训练动作，还能够指导用户以准确的速度执行动作，进一步保证用户术后锻炼的科学性。

实施例三

如图5所示，本实施例与实施例二类似，不同之处在于，本实施例还包括摄像模块5，连接于主控模块1，用于获取用户训练/评估过程中的动作视频，训练监测模块14进一步根据动作视频对用户进行动作监测。主要为：在动作视频中提取至少一张清晰视频帧图片，然后对视频帧图片进行特征点标注。特征点可以包括腕关节、肘关节、肩关节、冈上肌、冈下肌、胸骨上窝、三角肌止点、肩峰等的任意一个或多个。可以根据具体的动作对相应视频帧图片进行特征点标注，也可以所有动作的视频帧图片均标注所有可能需要用到的特征点。

本实施例优选与实施例一类似地将动作视频以动作换向为时间节点划分为多个动作阶段，分别获取各个动作阶段的动作时间。同时至少提取各个动作阶段的最后一张清晰视频帧图片并进行特征点标注，对各特征点进行位置及位置变化判断以获得动作幅度和动作方向。

数据库中存储有与前述视频帧图片相对应的特征点标准位置关系，即存储有各动作换向节点下的特征点标准位置关系。通过比对视频帧图片的特征点位置关系和数据库中相应的特征点标准位置关系可以进行动作方向和动作幅度的准确性/达标性判断。

进一步地，这里还可以根据特征点位置关系和特征点标准位置关系的比较结果进行是否存在耸肩等不正确动作的监测判断。例如，如图6，当用户存在耸肩行为时，所标定的特征点有肩峰和胸骨上窝，耸肩时，两个特征点之间的高度距离会增大，数据库中的特征点位置关系包括该两个特征点之间的高度距离阈值，当高度大于高度距离阈值时，则判定为存在耸肩现象。也可以提取初始状态两个特征点的初始高度距离，两个特征点之间的高度距离减去初始高度距离的值与高度距离阈值进行比较，当大于高度距离阈值时，判定为存在耸肩现象。初始状态时，若肩峰高于胸骨上窝，则初始高度距离为正值，否则为负值。

同样地，当用户存在驼背行为时，所标定的特征点仍然可以为肩峰与胸骨上窝，驼背时，两个特征点之间的前后距离增大，数据库中特征点位置关系包括该两个特征点之间的前后距离阈值，当前后距离大于前后距离阈值时，则判定为存在驼背现象。或者也可以提取初始状态的初始前后距离，两个特征点之间的当前前后距离减去初始前后距离的值与前后距离阈值进行比较，当大于第二距离阈值时，判定为存在驼背现象。

本实施例为系统引入了摄像模块5，能够与手柄模块22的位移数据进行核对校验，更加准确地进行动作监测。并且通过特征点位置关系判断用户在进行动作训练过程中是否存在耸肩、驼背等不正确动作，帮助用户更加准确、科学地进行康复锻炼。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了主控模块1；智能调控模块11；进阶评估模块12；报告生成模块13；训练模块2；头戴模块21；手柄模块22；输入输出模块3；数据库4；摄像模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.接收肩关节置换用户的基本信息，并根据所述基本信息制定相应的训练方案；

S2.根据训练方案向用户返回基于虚拟现实的训练内容。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，在步骤S2中，首先向用户返回第一阶段的训练内容，在用户完成第一阶段的训练内容后返回第二阶段的训练内容，依此类推直到完成相应用户训练方案中所有阶段的训练内容。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，在用户完成每个阶段的训练内容时，对用户进行阶段性评估，且根据阶段性评估结果判断用户继续当前阶段还是进阶至下一阶段或结束康复训练，并给出评估/训练报告。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，所述的基本信息包括用户姓名、性别和年龄；

且根据用户的性别和年龄制定训练方案并从数据库中提取各个阶段相应的训练内容。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，所述的基本信息还包括医生建议训练强度，且根据医生建议训练强度为用户制定不同强度的训练方案；

所述的训练内容包括相应阶段训练动作的动作教学和/或语音讲解；且将训练动作分解成基于虚拟现实的闯关小任务以引导用户进行相应的动作训练。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，通过以下方式进行阶段性评估：

A1.在用户进行相应阶段的第一目标设定次数/时间后，指导用户进行阶段性评估动作并获取用户的动作数据；

A2.根据动作数据给出阶段性评估结果，在动作达标时阶段性评估结果通过，进阶至下一阶段，否则，继续当前阶段直至完成第二目标设定次数/时间；

且在A1中，通过用户手中的手柄模块获取用户的动作数据，并与数据库中的标准动作数据进行比较以判断用户动作是否达标。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，A1中，在用户进行阶段性评估动作过程中/后向用户发出量表作答请求；

且在A2中，同时根据量表作答结果和动作达标情况给出阶段性评估结果；

且第一阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至120°，外旋至30°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作，是否可以独立完成轻微日常活动；

第二阶段的阶段性评估动作为肩屈曲被动活动至150°，外旋至45°，量表作答内容为肱骨头控制是否良好，是否能够独立完成家庭锻炼计划；

第三阶段的阶段性评估动作为肩前屈被动活动范围至160°，外旋至60°，内旋至12胸椎高度，抬高90°，量表作答内容为是否能够在控制疼痛情况下进行动作；

第四阶段的阶段性评估动作为使上肢依次外展90°、完全上举到180°然后放下，量表作答内容为是否能够平稳无疼痛地进行动作。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练方法，其特征在于，在训练/评估过程中，根据动作数据将用户的每个动作以动作换向为节点划分为多个动作阶段，并分别获取各个动作阶段的动作时间；

所述的动作换向为前、后、左、右、上、下之间的方向转换；

在训练/评估过程中从数据库中提取相应动作各个动作阶段的目标时间，并将动作时间与目标时间进行比较以监测用户动作速度是否过快，并在速度快速情况下立即语音/文字提示用户和/或在评估/训练报告中指出。

9.一种基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统，其特征在于，包括用于执行权利要求1-8任意一项所述康复训练方法的主控模块(1)及连接于所述主控模块(1)的训练模块(2)、输入输出模块(3)和数据库(4)，所述的输入输出模块(3)用于供用户输入基本信息和输出评估/训练报告，所述的数据库(4)中存储有针对不同年龄、不同性别用户所需的各个阶段的训练内容和标准动作数据，所述的训练模块(2)包括头戴模块(21)和手柄模块(22)，所述的主控模块(1)包括智能调控模块(11)、进阶评估模块(12)、训练监测模块(14)和报告生成模块(13)，

头戴模块(21)，用于向用户展示虚拟现实场景；

手柄模块(22)，用于获取位移数据，并将位移数据发送给训练监测模块(14)；

训练监测模块(14)，用于根据手柄模块(22)的位移数据分析用户的动作数据，并根据标准动作数据监测用户动作；

进阶评估模块(12)，用于指导用户进行相应的阶段性评估动作并根据用户动作数据和标准动作数据进行阶段性评估，并给出继续当前阶段或进阶至下一阶段的阶段性评估结果；

智能调控模块(11)，用于根据用户的基本信息制定包含多个阶段的训练方案，并根据训练方案和/或阶段性评估结果调用数据库(4)中的训练内容并通过训练模块(2)呈现；

报告生成模块(13)，用于根据训练监测模块(14)及进阶评估模块(12)的监测/评估结果生成相应的评估/训练报告。

10.根据权利要求9所述的基于虚拟现实的全肩关节置换术后康复训练系统，其特征在于，所述的训练内容包括相应阶段训练动作的动作教学和/或语音讲解；且主控模块(1)将训练动作分解成基于虚拟现实的闯关小任务以引导用户进行相应的动作训练；

所述的数据库中还存储有每个动作各个动作阶段的目标时间；

所述的训练监测模块(14)还用于将用户的每个动作以动作换向为节点划分为多个动作阶段，并分别获取各个动作阶段的动作时间，并将动作时间与目标时间进行比较以监测用户的动作速度，且所述的动作换向为前、后、左、右、上、下之间的方向转换；

所述的输入输出模块(3)还用于向用户发出量表作答请求，且所述的进阶评估模块(12)同时根据量表作答结果和动作达标情况给出阶段性评估结果。

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