TWI699669B - 混合實境式動作功能評估系統 - Google Patents

Abstract

本發明為一種混合實境式動作功能評估系統，供一使用者在真實環境中接受一擬真臨床治療師之指導評估，進行身體功能測試，包括：一投影裝置、一攝影裝置、一穿戴式裝置以及一主機。該投影裝置用以顯示至少一立體影像。該攝影裝置用以儲存一動作影像資料。該穿戴式裝置用以儲存一動作偵測資料。該主機連接於該投影裝置、該攝影裝置以及該穿戴式裝置，包括一資料庫單元以及一分析單元，該資料庫單元儲存至少一臨床功能檢測項目，該主機根據該至少一臨床功能檢測項目控制該投影裝置顯示相對應的該至少一立體影像，該分析單元用以接收該動作影像資料以及該動作偵測資料，並分析該動作影像資料以及該動作偵測資料產生一評估結果。

Description

混合實境式動作功能評估系統

本發明為一種動作功能評估系統，尤指一種運用擬合現實與虛擬技術的互動式混合實境式動作功能評估系統。

按，現代忙碌的上班族、或是身體功能漸漸退化的高齡者，經常是健康容易出問題的族群。部分原因來自於缺乏健康管理的概念。若可在看似健康的族群中，及早偵測發掘出可能為有動作功能問題的患者，給予適當介入並修正或治療其危險因子，可阻止後續疾病或失能狀況，甚至回復至較健康狀態。唯有早期診斷，並提供早期的預防介入，如適當的身體活動，才能避免進入後續的惡性循環。若能早期就使用者之動作功能進行追蹤並介入，相信可避免造成全身性的功能問題。

如上班族的坐式生活導致身體活動量的減少，容易造成整體心肺適能及體適能的下降。又如高齡者常見的肌少症或是衰弱症，亦會影響其日常生活功能，而陷入加速衰退的惡性循環。臨床上簡易的動作功能理學檢查方式，常見有上下肢肌力評估、姿勢平衡、以及坐站能力和步行功能等。其測試項目包含上肢握力、下肢跨步能力、坐站起走測試、前伸測試、或是進行行走速度的評估等。這些測試項目常見於醫師在診間之簡易理學檢測、或是社區中定期的健康篩檢模式。

綜合上述現有針對動作功能健康檢測的執行方式，可以整理出以下幾個實際臨床應用的問題：

一、檢測項目大都無法由測試者自己獨力完成。所有的評估項目都需要至少搭配一名專業的臨床人員進行施測或評估。雖然功能檢測部分有人員陪同、亦有防範安全問題之目的，然而專業人力的需求，也反應了目前的動作功能篩檢方式無法普及於個人或家庭中、做為自我健康管理的基礎。

二、評估工具不適合用於長期追蹤。不論是常見的紙筆方式的記錄表、或是人工方式的數據輸入，都未能在評估的當下，自動轉化為數位化資料儲存起來。而若採用昂貴的精密儀器檢測，則是限制了評估的頻率，如一般健檢的時間需拉長到一年一次，不利於密集追蹤使用者的健康狀態。

三、評估據點的延伸受限於醫療資源之投入。以往尋求臨床治療或是健康檢查，只能透過民眾到醫療院所或是衛生所等特定單位，或是醫療人員到社區中心或安全機構的巡迴服務。然而願意至特定場域進行健康檢查者，常是具有一定健康管理意識者。反而健康情況不良的族群、可能因為距離或其他因素而更沒有意願至特定場域接受檢查。

近年來醫療資源的延伸與普及化，可歸功於二十多年來「遠距醫療」概念的應用。如早期的視訊網路方式搭配遠端的感測器，或利用Wii或Kinetic體感技術做為居家運動，亦曾經引領過一段時間的風潮。

然而這些技術採用的設備體積較大、或是需搭配電視電腦螢幕使用，只能以定點方式執行。另外螢幕呈現畢竟是平面的內容，使用情境的投入感並不高，某些醫囑不一定會被認真執行，這可能也是某些遠距醫療的成效不彰的主因。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之路徑所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種發明專利者。

本發明之目的在於提供一種讓各種年齡族群的使用者都可簡易操作使用，了解自己是否有動作功能或是平衡問題，可長期追蹤偵測，針對其身體動作功能問題提出早期預警，藉此建立完整健康管理平台，提昇國人健康管理與失能預防的概念，達到預防醫學的實際效果者。

本發明之再一目的在於提供一種健康檢測平台，讓健康檢測本身兼具可近性(accessibility)、簡單易執行等特色，是持續規律性檢測得以成立的重要前提。其概念如讓使用者採用簡易可近的工具，固定記錄血壓、量測體重、每天行走次數、或是心跳數等參數，養成隨時注意自己身體狀態的良好習慣。而本發明所提供的檢測方式能夠普及到熟悉的社區活動中心、或可在居家環境中執行，讓使用者有效提供連續性健康記錄。

為了達到上述或其他目的，本創作一種混合實境式動作功能評估系統，供一使用者進行身體功能測試，包括：一投影裝置，用以顯示至少一立體影像，該立體影像用以指示該使用者利用身體執行測試動作；一攝影裝置，用以拍攝該使用者所執行測試動作，並儲存為一動作影像資料；一穿戴式裝置，用以偵測該使用者所執行測試動作，並儲存為一動作偵測資料；以及一主機，其連接於該投影裝置、該攝影裝置以及該穿戴式裝置，包括一資料庫單元以及一分析單元，該資料庫單元儲存至少一臨床功能檢測項目，該主機根據該至少一臨床功能檢測項目控制該投影裝置顯示相對應的該至少一立體影像， 該分析單元用以接收該動作影像資料以及該動作偵測資料，並分析該動作影像資料以及該動作偵測資料產生一評估結果。

在一較佳實施例中，更包括一回饋裝置，其連接於該主機，該主機根據該至少一臨床功能檢測項目藉由該回饋裝置發出一動作指示。

在一較佳實施例中，其中該穿戴式裝置包括加速規或是陀螺儀。

在一較佳實施例中，其中該主機為個人電腦、智慧型手機或平板電腦。

在一較佳實施例中，其中該至少一臨床功能檢測項目包括一身體平衡功能測試、一頭部功能測試、一上肢功能測試以及一下肢功能測試。

在一較佳實施例中，其中該攝影裝置包括深度感測器，用於獲取物體之深度資訊，以得到其相對於空間中的位置。

1:投影裝置

11:立體影像

2:攝影裝置

3:穿戴式裝置

4:主機

41:資料庫單元

42:分析單元

5:回饋裝置

6:使用者

〔圖1〕係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之方塊圖；〔圖2〕係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖一；〔圖3〕係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖二；以及〔圖4〕係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖三。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱圖1所示，係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之方塊圖。包括：一投影裝置1、一攝影裝置2、一穿戴式裝置3、一主機4、以及一回饋裝置5。

其「混合實境」(英語：Mixed Reality，簡稱MR)係指結合真實和虛擬世界而創造了新的環境，並且提供了可視化，也可以說是結合虛擬實境(英語：virtual reality，縮寫VR)加上擴增實境(Augmented Reality，簡稱AR)的一種技術。其中該投影裝置1係提供一顯示至少一立體影像11(Stereoscopic Images)，該立體影像11為可透視真實環境、融於實際環境之影像。該立體影像11係顯示一立體的虛擬治療師，並藉以該回饋裝置5指示該使用者利用身體執行各項身體動作之測試動作，其中，該投影裝置1例如為立體投影機或頭戴式顯示器。

該攝影裝置2係以記錄該使用者所執行之動作，並儲存為一動作影像資料。該攝影裝置2可以包括深度感測器，用於偵測該使用者之動作深度資訊，藉以得到其相對於空間中的位置。

該穿戴式裝置3用以感測該使用者所執行之動作，並儲存為一動作偵測資料。所謂的「穿戴式裝置3」例如可以包括加速規或是陀螺儀，但不限於此。具體而言，例如可以為頭盔造型、頸圈造型、手錶造型、手環造型或是腰帶造型等等，只要是能夠穿戴在身上，並能夠擷取使用者身上的該動作偵測資料都為本發明所載之該穿戴式裝置3。

該主機4其連接於該投影裝置1、該攝影裝置2以及該穿戴式裝置3，而該連接方式可以利用有線或無線連接，本發明並不對此進行限制。該主機4包括一資料庫單元41以及一分析單元42。

該資料庫單元41儲存至少一臨床功能檢測項目以及一至少一個人資料項目，該至少一臨床功能檢測項目包括一身體平衡功能測試、一頭部功能測試、一上肢功能測試以及一下肢功能測試。該主機4根據該至少一臨床功能檢測項目控制該投影裝置1顯示相對應的該至少一立體影像11，而該個人資料項目包括使用者的姓名、年齡、身高或體重等個人基本資料，但不限於此。

該分析單元42用以接收該動作影像資料以及該動作偵測資料，並分析該動作影像資料以及該動作偵測資料產生一評估結果。具體而言，該主機4為個人電腦、智慧型手機或平板電腦，但不限於此。

再者，本發明更包括一回饋裝置5，其連接於該主機4，該主機4根據該至少一臨床功能檢測項目藉由該回饋裝置5發出一動作指示。又，該回饋裝置5之呈現方式可以包括語音指示、視覺指示、味覺指示或是觸覺指示，但不限於此。

藉由上述之結構、組成設計，本發明在真實環境中創造了一可供使用者隨時隨地進行身體功能之評估方式。茲就本發明之使用作動情形說明如下：請同時參閱圖2所示，係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖一。由圖中可清楚看出，本實施例可用以測試使用者6的上肢功能測試。測試開始時，該主機4根據該至少一臨床功能檢測項目控制該投影裝置1(在圖中係為一頭戴式顯示器)顯示相對應的該至少一立體影像11。該投影裝置1即可利用混合實境投影出一個虛擬立體影像的治療師及/或複數個 動態立體影像，該虛擬治療師搭配各種視覺化的動態立體影像，可有效引導使用者執行合適的動作指令，並依據使用者執行該動作指令的情況，評估其身體(上肢)功能的健康狀況，使用者6即可以根據該投影裝置1或是該回饋裝置5的指示，以指尖或手掌追逐動態立體影像、或進行身體動作功能測試等，因該虛擬立體影像僅為引導該使用者進行動作測試，因此該使用者並不會受限於任何軌跡路徑的限制，並且可透過該攝影裝置2及該穿戴式裝置3，取得該使用者6在執行動作測試時的資料，並進一步產生一評估結果。或者，該投影裝置1也可以投影出一個虛擬的動態立體影像，如飛行物體(可設計為小型昆蟲如蒼蠅或甲蟲，圖中未示)使用者6可藉由轉動上半身來追蹤昆蟲，藉以此身體的動作評估全身動作的控制能力。

請同時參閱圖3所示，係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖二。由圖中可清楚看出，本實施例中，該投影裝置1(在本例中為一複合鏡頭之立體投影裝置)投影出一立體影像11，並且使用者穿戴有一穿戴式裝置3。於本實施例中該穿戴式裝置3為一手環態樣。藉此，使用者可進行動作功能評估。

請同時參閱圖4所示，係為依據本發明混合實境式動作功能評估系統較佳實施例之實施示意圖三。由圖中可清楚看出，本實施例可用以測試使用者6的下肢功能測試。測試開始時，該主機4根據該至少一臨床功能檢測項目控制該投影裝置1顯示該至少一立體影像11。該投影裝置1即可以投影出一個治療師，使用者6即可以根據該投影裝置1或是該回饋裝置5的指示，進行身體動作測試。於此實施例中，投影出的治療師立體影像11指示使用者6坐正於椅子上，聽到語音口令時，計算在30秒內可以完成的完整站立次數。或者是使用者 6聽到語音口令時，需以最快的速度，完整執行坐到站五次，過程中不論坐下或站立皆需至胸腰直立姿態，最後坐回至椅子停止。本發明再藉由該攝影裝置2以及該穿戴式裝置3來取得使用者6之該動作影像資料以及該動作偵測資料，該主機4的分析單元42即可以接收該動作影像資料以及該動作偵測資料，並分析該動作影像資料以及該動作偵測資料產生一評估結果。

再者，使用者6即可以手持智慧型手機來接收該評估結果，例如可安裝有健康管理應用程式，結合醫療雲大數據並顯示個人相關健康圖表。此部分可利用現有技術達成，不再贅述。

故，請參閱全部附圖所示，本發明使用時，與習用技術相較，著實存在下列優點：

一、專業評估：透過本發明執行功能檢測，如有專業治療師從旁指導評估使用者之身體功能。不需要任何額外的檢測工具，且所有功能數據皆數位化，可讓使用者6可隨時隨地清楚有效掌握自己的健康狀況。無需專業人員在場即可自主使用，概念操作簡便並可提高動作功能評估的普及度。

二、直覺操作：應用混合實境模式，將如同置身於有一虛擬治療師在身側指導的情境，可正確引導患者執行各種功能檢測項目。與所呈現的場景輕鬆互動，可融入檢測情境、而又不會有虛擬實境模式般看不到外界的安全問題。學習曲線低，免去高齡長者對於使用科技輔具的恐懼。

三、即時回饋：本發明在執行完檢測內容後，可以立即產生個人健康數據報表，亦可讓使用者6由雲端下載至個人手機或平板等裝置觀看記錄。即時性的功能等級回饋可讓使用者6維持使用的動機、並提升自我健康意識。

四、長期追蹤：雲端數位化的檢測結果有利於形成個人健康歷史記錄。並可透過大數據分析建立功能指標常模標準，並對使用者6健康狀態進行分級。以達到早期篩檢診斷的目標。真正可以做到早期發現、早期介入之健康管理精神。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

1:投影裝置

2:攝影裝置

3:穿戴式裝置

4:主機

41:資料庫單元

42:分析單元

5:回饋裝置

Claims (5)

1. 一種混合實境式動作功能評估系統，係於真實環境中提供一虛擬立體治療師，並與使用者進行互動，引導該使用者進行身體動作之功能測試，並產生功能測試之評估結果，其中包括：一投影裝置，係顯示至少一立體影像，該投影裝置係利用混合實境投影出一個為虛擬治療師及/或複數個視覺化動態立體影像，該虛擬治療師藉以一回饋裝置指示該使用者執行各項身體動作之功能測試指令；一攝影裝置，係以紀錄該使用者所執行之動作，並儲存為一動作影像資料，其中該攝影裝置包括一深度感測器，以偵測該使用者之動作深度資訊，藉以得到其相對於空間中的位置；一穿戴式裝置，係為感測該使用者所執行之動作，並儲存為一動作偵測資料；一主機，係以連接該投影裝置、該攝影裝置以及該穿戴式裝置，其中包括一資料庫單元以及一分析單元，該資料庫單元係為儲存至少一臨床功能檢測項目，該主機根據該臨床功能檢測項目，藉由該投影裝置投影出立體影像，並由該回饋裝置發出檢測項目之功能測試指令資訊，該分析單元係接收該動作影像資料以及該動作偵測資料，以進行該動作影像資料以及該動作偵測資料之整合分析，並以產生該評估結果；以及該回饋裝置，係根據該至少一臨床功能檢測項目發出該功能測試指令，其該回饋裝置之呈現方式得以為語音指示、視覺指示、味覺指示或是觸覺指示。
2. 如請求項1所述之混合實境式動作功能評估系統，其中該穿戴式裝置包括加速規或是陀螺儀。
3. 如請求項1所述之混合實境式動作功能評估系統，其中該主機為個人電腦、智慧型手機或平板電腦。
4. 如請求項1所述之混合實境式動作功能評估系統，其中該資料庫單元儲存至少一個人資料項目。
5. 如請求項1所述之混合實境式動作功能評估系統，其中該至少一臨床功能檢測項目包括一身體平衡功能測試、一頭部功能測試、一上肢功能測試以及一下肢功能測試。

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