基于虚拟现实的四肢康复训练方法与系统与流程

本发明涉及康复训练领域，特别涉及一种基于虚拟现实的四肢康复训练方法与系统。

背景技术

虚拟现实技术近年来快速发展，已经逐渐渗透到我们的生活之中。我国虚拟现实技术应用比较多的行业是游戏行业和教育行业。已经有少量的虚拟现实技术应用于医疗领域，但用在康复医学领域的虚拟现实技术还比较少。目前康复医学领域少量的虚拟现实技术还停留在游戏级的层面，既无沉侵感，交互性也不强。瘫痪病人是一个特殊群体，他们有不同程度的运动障碍，如若简单的把目前市场上的游戏引进康复领域，则无法达到康复医学与智能新技术结合提高康复训练效果的目的。

技术实现要素：

本发明的实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的实施方式需要提供一种基于虚拟现实的四肢康复训练方法与系统。

本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法，其特征在于，包括：

步骤1，创建患者的账户并在账户中录入患者个性化信息；

步骤2，设置运动角度评定模式；

步骤3，初始化基于虚拟现实的康复游戏，选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；其中，康复训练类别至少包括两种，每种康复训练类别下的康复训练模式至少包括两个模式；每个康复训练模式下康复训练场景至少包括两种康复训练难易程度类别；

步骤4，实时评估患者利用康复游戏实施四肢康复训练的训练情况并给与患者反馈，在康复游戏结束后上传训练数据并生成评估报告。

一种实施方式中，步骤3包括：

初始化基于虚拟现实的康复游戏，依据患者情况选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；

其中，康复训练类别包括包括水平旋转类别、垂直摆动类别和立体综合类别；

康复训练模式包括单手训练模式和双手训练模式；

康复训练场景难易程度类别包括第一程度、第二程度和第三程度。

一种实施方式中，步骤4包括：

步骤41，上位机程序通过角度传感器采集患者利用康复游戏实施四肢康复训练时在左右方向旋转、上下方向摆动或踝关节运动的角度数据，依据角度数据绘制角度曲线趋势图供康复医师进行实时评估；

步骤42，虚拟现实程序接收上位机程序发送的角度数据，并依据角度数据驱动康复游戏中的物体运动，依据患者在康复游戏中训练情况给与反馈；

步骤43，虚拟现实程序在康复游戏结束后上传训练数据到上位机程序；

步骤44，上位机程序依据训练数据生成评估报告。

一种实施方式中，该方法还包括：

步骤5，康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库并同步到云端数据库；

步骤6，接收历史评估报告或训练成绩的查询请求，根据查询请求反馈相应的评估报告或训练成绩。

一种实施方式中，步骤5包括：

步骤51，康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库和云端数据库；

步骤52，确定本地数据库的数据发生变化时，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。

本发明实施方式还同时提出一种基于虚拟现实的四肢康复训练系统，其特征在于，包括：

账户模块，用于创建患者的账户并在账户中录入患者个性化信息；

设置模块，用于设置运动角度评定模式；

初始化模块，用于初始化基于虚拟现实的康复游戏，选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；其中，康复训练类别至少包括两种，每种康复训练类别下的康复训练模式至少包括两个模式；每个康复训练模式下康复训练场景至少包括两种训练难易程度类别；

评估反馈模块，用于实时评估患者利用康复游戏实施四肢康复训练的训练情况并给与患者反馈，在康复游戏结束后上传训练数据并生成评估报告。

一种实施方式中，初始化模块具体用于初始化基于虚拟现实的康复游戏，依据患者情况选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；

其中，康复训练类别包括水平旋转类别、垂直摆动类别和立体综合类别；

康复训练模式包括单手训练模式和双手训练模式；

康复训练场景难易程度类别包括第一程度、第二程度和第三程度。

一种实施方式中，评估反馈模块包括上位机程序和虚拟现实程序，其中：

上位机程序，用于通过角度传感器采集患者利用康复游戏实施四肢康复训练时在左右方向旋转、上下方向摆动或踝关节运动的角度数据，依据角度数据绘制角度曲线趋势图供康复医师进行实时评估；

虚拟现实程序，用于接收上位机程序发送的角度数据，并依据角度数据驱动康复游戏中的物体运动，依据患者在康复游戏中训练情况给与反馈；

虚拟现实程序还用于在康复游戏结束后上传训练数据到上位机程序；

上位机程序还用于依据训练数据生成评估报告。

一种实施方式中，该系统还包括：

存储同步模块，用于在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库并同步到云端数据库；

查询模块，用于接收历史评估报告或训练成绩的查询请求，根据查询请求反馈相应的评估报告或训练成绩。

一种实施方式中，存储同步模块包括存储单元和同步单元，其中：

存储单元，用于在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库和云端数据库；

同步单元，用于确定本地数据库的数据发生变化时，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。

本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法与系统，通过在基于虚拟现实的康复游戏中选择基于四肢康复设备的水平旋转、垂直摆动和立体综合三种训练类别，和每一种类别下的单手与双手操作的训练模式，创造出每一种训练模式下的难、中等、易等难易程度，最终形成基于虚拟场景的四肢康复精准康复训练方法，实现了康复医学与虚拟现实技术的有效结合。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法的流程示意图；

图2是本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练系统的组成示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅可用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1和图2，本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法，包括：

步骤1，创建患者的账户并在账户中录入患者个性化信息。

步骤2，设置运动角度评定模式。

步骤3，初始化基于虚拟现实的康复游戏，选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；其中，康复训练类别至少包括两种，每种康复训练类别下的康复训练模式至少包括两个模式；每个康复训练模式下康复训练场景至少包括两种康复训练难易程度类别。

步骤4，实时评估患者利用康复游戏实施四肢康复训练的训练情况并给与患者反馈，在康复游戏结束后上传训练数据并生成评估报告。

本发明实施方式还同时提出一种基于虚拟现实的四肢康复训练系统，包括：账户模块、设置模块、初始化模块和评估反馈模块。其中，

账户模块，用于创建患者的账户并在账户中录入患者个性化信息。

设置模块，用于设置运动角度评定模式。

初始化模块，用于初始化基于虚拟现实的康复游戏，选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；其中，康复训练类别至少包括两种，每种康复训练类别下的康复训练模式至少包括两个模式；每个康复训练模式下康复训练场景至少包括两种训练难易程度类别。

评估反馈模块，用于实时评估患者利用康复游戏实施四肢康复训练的训练情况并给与患者反馈，在康复游戏结束后上传训练数据并生成评估报告。

在该实施方式中，基于虚拟现实的四肢康复训练方法以基于虚拟现实的四肢康复训练系统作为步骤的执行对象，也可以以系统内的各个模块作为步骤的执行对象。具体地，步骤1由账户模块作为步骤的执行对象，步骤2由设置模块作为步骤的执行对象，步骤3由初始化模块作为步骤的执行对象，步骤4由评估与反馈模块作为步骤的执行对象。

本发明可以与申请号为201620862401.2的中国实用新型《上肢康复训练设备及其虚拟现实训练系统》配合使用，即以上肢康复训练设备及其虚拟现实训练系统作为康复训练的硬件设施，来实现本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法。

在步骤1中，账户模块创建患者的账户并在账户中录入患者个性化信息。个性化信息通常包括患者的个人信息、患者主诉及病程信息。即账户模块可以创建患者的账户，然后通过编辑并保存用户的个人信息，例如姓名、性别、年龄、地址、联系电话等；以及患者的主诉及病程信息，例如患者自述自己的症状或(和)体征、性质，以及持续时间等内容，康复医师作出的康复训练过程等。如果患者已经体验过康复游戏，则对于该康复游戏的设置信息也属于该患者个性化信息的一部分，账户模块保证该患者下次进入该康复游戏的时候默认选择上次保存的设置。

在步骤2中，设置模块设置运动角度评定模式。综合运动角度评定是后续康复训练的基础；康复训练游戏将依据用户角度评定的结果来进行游戏规划，用游戏的方法来引导用户进行最大活动角度的运动，达到康复训练效果的最佳化；例如在飞机游戏中，目标按患者评定上抬下压的最大角度有规律排布，从而使患者在康复训练中能达到最优康复效果。

设置模块可以通过图形界面显示的方式向康复医师显示康复训练的运动角度评定模式，在康复医师根据患者情况以鼠标点击、触摸等方式来实现运动角度评定模式的设置。具体地，运动角度评定模式包括双手评定模式、左手评定模式或右手评定模式，该运动角度评定模式用于左右旋转角度、上抬下压角度或踝关节运动角度的评定。设置模块根据康复医师的选择确定本次康复训练的运动角度评定模式设置。

在步骤3中，初始化模块初始化基于虚拟现实的康复游戏，选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；其中，康复训练类别至少包括两种，每种康复训练类别下的康复训练模式至少包括两个模式；每个康复训练模式下康复训练场景至少包括两种康复训练难易程度类别。

具体地，步骤3包括：初始化基于虚拟现实的康复游戏，依据患者情况选择康复训练类别、康复训练模式、康复训练时间、康复训练场景难易程度类别；

其中，康复训练类别包括水平旋转类别、垂直摆动类别和立体综合类别；

康复训练模式包括单手训练模式、双手训练模式；

康复训练场景难易程度类别包括第一程度、第二程度和第三程度。训练难易程度中第一程度可以为困难程度、第二程度可以为中等程度、第三程度可以为容易程度。

不同患者的情况不同，该康复训练需求也不同，这需要精准康复的实现。本发明让患者在虚拟化的游戏环境中进行康复训练，既能让患者感到新奇有趣、心情愉悦，又能达到既定的康复训练目的。

其中，水平旋转类别可以利用赛车训练游戏和捕鱼达人训练游戏来完成水平方向的康复训练；垂直摆动类别可以利用星际航行训练游戏和大鱼吃小鱼训练游戏来完成垂直方向的康复训练；立体综合类别可以使用娃娃机训练游戏和跑酷训练游戏来完成全方向的康复训练。

在步骤4中，评估反馈模块实时评估患者利用康复游戏实施四肢康复训练的训练情况并给与患者反馈，在康复游戏结束后上传训练数据并生成评估报告。即根据患者康复瘫痪程度实施精准的四肢康复训练，由上位机程序实时采集康复训练时的角度数据，与康复训练的虚拟现实游戏进行交互，完成实时评估和即时运动反馈；并在游戏结束后上位机程序自动分析训练数据，自动生成训练结果报告。

具体地，步骤4包括：

步骤41，上位机程序通过角度传感器采集患者利用康复游戏实施四肢康复训练时在左右方向旋转、上下方向摆动或踝关节运动的角度数据，依据角度数据绘制角度曲线趋势图供康复医师进行实时评估。即角度数据一方面传送给虚拟现实程序用来驱动游戏物体运动，一方面在上位机程序的界面中依据角度数据和数据的变化绘制角度曲线趋势图供康复医师进行实时评估。

步骤42，虚拟现实程序接收上位机程序发送的角度数据，并依据角度数据驱动康复游戏中的物体运动，依据患者在康复游戏中训练情况给与反馈。练过程中，虚拟现实程序将接收到的角度数据转化为游戏物体的驱动数据，例如汽车游戏中患者在训练平台上向左转动时，赛车就会向左等比例转动，这样就把患者带入到游戏中，使患者沉浸于虚拟现实中完成特定的康复训练。在康复训练过程中，提供即时评估和反馈，若患者连续完成目标，则会有鼓励语，对患者形成正向激励；若患者连续完成不了目标，则给予提醒与激励，指示患者如何改变操作完成目标，完成游戏。

步骤43，虚拟现实程序在康复游戏结束后上传训练数据到上位机程序。虚拟现实程序向上位机程序上传本次训练的训练完成情况、训练完成时间、目标完成情况等数据；上位机程序通过一定的算法得出患者训练的分数，并生成直观的柱状图：上次、本次、最佳次得分对比柱状图；同时生成本次、上次、最佳次各自总分数比较和各自完成目标情况比较，以及具体本次上肢左右旋(或上抬下压)障碍情况分析等等。

步骤44，上位机程序依据训练数据生成评估报告。

进一步地，本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法还包括：

步骤5，康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库并同步到云端数据库。

步骤6，接收历史评估报告或训练成绩的查询请求，根据查询请求反馈相应的评估报告或训练成绩。

对应地，本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练系统还包括：

存储同步模块，用于在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库并同步到云端数据库。

查询模块，用于接收历史评估报告或训练成绩的查询请求，根据查询请求反馈相应的评估报告或训练成绩。

其中，步骤5和步骤6可以由基于虚拟现实的四肢康复训练系统作为步骤的执行对象，也可以由系统中的模块来作为步骤的执行对象。具体地，步骤5由存储同步模块作为步骤的执行对象，步骤6由查询模块作为步骤的执行对象。

在步骤5中，存储同步模块在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库并同步到云端数据库。存储同步模块康复训练完成后训练数据存储到本地数据库，也会通过有线或者无线的方式把训练数据同步到云端的数据库。

在步骤6中，查询模块接收历史评估报告或训练成绩的查询请求，根据查询请求反馈相应的评估报告或训练成绩。

一种情况下，康复医师需要查看某患者的康复训练相关数据，则会在上位机程序的显示界面中，通过点击、滑选、语音输入等方式在评估报告的列表中选择相应的报告，查询模块则根据上位机程序的操作视为接收到历史评估报告的查询请求，然后通过调取本地数据库的数据获得相应的评估报告并反馈给上位机程序中，由上位机程序在显示界面中显示相应的评估报告。

一种情况下，患者需要查看本人的训练成绩，则可以预先通过账户模块在个性化信息中录入本人的微信联系方式，完成微信账户与康复训练账户的绑定，然后患者本人利用手机微信发出训练成绩查询请求，查询模块则从云端数据库中调取该患者指定某个训练次数的训练成绩或者该患者的全部历史训练成绩，将调取的结果反馈给患者，使患者可以在手机上查看自己的训练成绩。

进一步地，本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法中步骤5包括：

步骤51，康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库和云端数据库。

步骤52，确定本地数据库的数据发生变化时，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。

对应地，本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练系统中存储同步模块包括存储单元和同步单元，其中：

存储单元，用于在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库和云端数据库。

同步单元，用于确定本地数据库的数据发生变化时，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。

步骤51和步骤52可以由存储同步模块作为步骤的执行对象，也可以由存储同步模块中的单元作为步骤的执行对象。即步骤51由存储单元作为步骤的执行对象，步骤52由同步单元作为步骤的执行对象。

在步骤51中，存储单元在康复训练完成后将训练数据存储到本地数据库和云端数据库。在步骤52中，同步单元确定本地数据库的数据发生变化时，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。即同步单元可以实时或者按照预定时间间隔定时检测本地数据库的数据是否发生变化，在发生变化的时候，根据变化同步更新云端数据库，使得云端数据库的数据和本地数据库保持一致。例如，同步单元检测本地数据库的数据有所增加，则可以将增加的部分数据同步增加到云端数据库；或者同步单元检测本地数据库的数据有所删减，则由云端数据库根据删减的部分在云端删减相应的部分。无论是增加还是删减，同步更新的目的是为了实现云端数据库的数据和本地数据库保持一致；既可以完成数据备份的工作，也可以保证数据的互联网访问，增加数据的开放性。

本发明实施方式的基于虚拟现实的四肢康复训练方法与系统，通过在基于虚拟现实的康复游戏中选择基于四肢康复设备的水平旋转、垂直摆动和立体综合三种训练类别，和每一种类别下的单手与双手操作的训练模式，创造出每一种训练模式下的难、中等、易等难易程度，最终形成基于虚拟场景的四肢康复精准康复训练方法，实现了康复医学与虚拟现实技术的有效结合。

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实施方式的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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的实施方式中的具体含义。

在本发明的实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。