一种认知康复训练评估系统及方法与流程

1.本发明涉及医疗康复技术领域，尤指一种认知康复训练评估系统及方法。


背景技术：

2.目前医院康复科大多使用传统纸质量表，通过问询对患者的注意力、记忆力、执行功能、计算能力、思维能力等认知功能进行评估。传统训练方式主要是在治疗师的引导下通过问询以及测试等方式进行主动的认知康复训练。
3.但是，在评估和训练过程中，患者的量表的标准程度、评估结果、训练类型、训练参数，以及患者的注意力表现和患者的主动参与度等无法得到实时的训练反馈和可视化数据展示；且训练往往处于相对枯燥、乏味的状态，不利于患者训练的积极性与参与性，降低了整个康复过程的效果。因此，需要一种无纸化，能够对训练情况进行直观的数据展示，有利于调动患者训练积极性、参与性，以提高患者康复效果的认知康复训练评估系统。


技术实现要素：

4.为解决认知康复训练过程中，无法得到患者的实时训练反馈和可视化数据展示，且训练无法调动患者训练积极性、参与性的技术问题，本发明提供一种认知康复训练评估系统及方法，具体的技术方案如下：
5.本发明提供一种认知康复训练评估系统，包括：
6.主机，所述主机用于根据预设的训练参数生成虚拟场景和训练引导；
7.交互显示屏，与所述主机连接，用于与患者进行训练交互；
8.眼球捕捉模块，用于实时捕捉患者的眼球位置，获得眼动轨迹；
9.所述主机与所述眼球捕捉模块连接，用于实时获取患者的所述眼动轨迹，并将所述眼动轨迹映射到所述虚拟场景中；
10.在进行所述训练引导后，所述主机根据捕捉到的所述眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估，并通过所述交互显示屏显示评估结果。
11.本发明提供的认知康复训练评估系统，根据与患者实际情况对应的训练参数生成虚拟场景和训练引导，并通过交互显示屏与患者进行训练交互，能够提高患者在康复训练过程中的交互性；同时，通过眼球捕捉模块实时捕捉患者的眼球位置，能够获得患者的眼动轨迹，根据该眼动轨迹能够对患者的康复状态进行评估，再将评估结果通过交互显示屏进行显示，能够实现康复训练数据的实时反馈和可视化展示，有利于提高康复训练的效果。
12.在一些实施方式中，所述眼球捕捉模块包括：
13.校准单元，用于进行眼动校准；
14.追踪单元，用于实时监控患者的眼球位置，以及收集患者眼球注视点的位置信息数据，获得所述眼动轨迹；
15.交互单元，与所述交互显示屏连接，用于通过所述交互显示屏显示患者的所述眼动轨迹，以及通过所述交互显示屏对患者进行所述训练引导。
16.在一些实施方式中，所述眼球捕捉模块还包括：
17.生成单元，用于根据所述眼动轨迹生成眼球热区图；
18.分析单元，与所述生成单元连接，用于分析所述眼球热区图，监测患者的注意力。
19.本方案的眼球捕捉模块还能够根据患者的眼动轨迹生成眼球热区图，并根据眼球热区图实时监测患者的注意力，从而在患者无法执行目标操作时，判断患者是注意力涣散还是因为主动忽略，从而方便治疗师对患者的状况进行评估，以及对训练进行干预。
20.在一些实施方式中，本发明提供的认知康复训练评估系统还包括：
21.手部动作捕捉模块，用于实时获取患者的手部姿态信息；
22.所述主机与所述手部动作捕捉模块连接，用于实时获取患者的所述手部姿态信息，并将所述手部姿态信息映射到所述虚拟场景中；
23.在进行所述训练引导后，所述主机根据捕捉到的所述手部姿态信息的变化对患者的康复状态进行评估。
24.本方案还能够通过手部动作捕捉模块获取患者手部姿态信息，以针对患有上肢功能障碍的患者进行手部康复训练；同时，手部动作捕捉模块还能够与眼球捕捉模块配合，以提高患者在康复训练过程中的交互性，提高康复训练效果。
25.在一些实施方式中，所述手部动作捕捉模块包括：
26.红外摄像头，用于实时采集患者的手部图像；
27.图像识别单元，与所述红外摄像头连接，用于识别所述手部图像，获得患者的手部动作。
28.在一些实施方式中，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括：
29.键盘，所述键盘与所述主机连接，用于与患者进行训练交互；
30.所述键盘的表面顶部设置有数字键区，所述键盘的表面底部设置有方向键区，且所述方向键区的两侧均设置有确定和取消键。
31.本方案通过设置便于与患者进行训练交互的特质键盘，能够使患者根据特殊的键盘键位，实现与系统主机的交互，提高患者在康复训练过程中的体验感。
32.在一些实施方式中，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括：
33.设备平台，所述设备平台的顶面设置有放置槽，所述放置槽用于放置所述键盘；
34.所述主机和所述交互显示屏为一体式结构，并置于所述放置槽内；
35.所述设备平台相对于所述放置槽的另一面通过升降柱连接有底盘，所述底盘上设置有若干行走轮。
36.本方案通过设置升降柱，能够便于调整设备平台的高度，以适用于更多的训练方式和不同的患者；通过设置行走轮，能够根据康复训练过程中的训练场景调整设备平台的位置。
37.在一些实施例中，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括：
38.操作显示屏，所述操作显示屏与所述主机通信连接，用于输入或调整与患者对应的所述训练参数；
39.所述操作显示屏通过屏幕支撑架安装在所述设备平台的侧边，且所述操作显示屏与所述屏幕支撑架活动连接。
40.本发明通过设置另一块操作显示屏，能够便于治疗师在康复过程中根据患者的实
际情况对训练参数进行调整，以为每个患者制定个性化的康复方案，进一步提高患者的康复训练效果。
41.在一些实施例中，根据本发明的另一方面，本发明进一步提高一种认知康复训练评估方法，包括步骤：
42.根据预设的训练参数生成虚拟场景和训练引导；
43.通过交互显示屏与患者进行训练交互；
44.实时捕捉患者的眼球位置，获得眼动轨迹，并将所述眼动轨迹映射到所述虚拟场景中；
45.在进行所述训练引导后，根据捕捉到的所述眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估，获得评估结果；
46.将所述评估结果通过所述交互显示屏进行显示。
47.在一些实施方式中，本发明提供的认知康复训练评估方法，还包括步骤：
48.实时获取患者的手部姿态，并将所述手部姿态信息映射到所述虚拟场景中；
49.在进行所述训练引导后，根据捕捉到的所述手部姿态信息的变化对患者的康复状态进行评估。
50.本发明提供一种认知康复训练评估系统及方法，至少包括以下一项技术效果：
51.(1)根据与患者实际情况对应的训练参数生成虚拟场景和训练引导，并通过交互显示屏与患者进行训练交互，能够提高患者在康复训练过程中的交互性；同时，通过眼球捕捉模块实时捕捉患者的眼球位置，能够获得患者的眼动轨迹，根据该眼动轨迹能够对患者的康复状态进行评估，再将评估结果通过交互显示屏进行显示，能够实现康复训练数据的实时反馈和可视化展示，有利于提高康复训练的效果；
52.(2)本方案的眼球捕捉模块还能够根据患者的眼动轨迹生成眼球热区图，并根据眼球热区图实时监测患者的注意力，从而在患者无法执行目标操作时，判断患者是注意力涣散还是因为主动忽略，从而方便治疗师对患者的状况进行评估，以及对训练进行干预；
53.(3)本方案还能够通过手部动作捕捉模块获取患者手部姿态信息，以针对患有上肢功能障碍的患者进行手部康复训练；同时，手部动作捕捉模块还能够与眼球捕捉模块配合，以提高患者在康复训练过程中的交互性，提高康复训练效果；
54.(4)通过设置便于与患者进行训练交互的特质键盘，能够使患者根据特殊的键盘键位，实现与系统主机的交互，提高患者在康复训练过程中的体验感；
55.(5)方案通过设置升降柱，能够便于调整设备平台的高度，以适用于更多的训练方式和不同的患者；通过设置行走轮，能够根据康复训练过程中的训练场景调整设备平台的位置；
56.(6)通过设置另一块操作显示屏，能够便于治疗师在康复过程中根据患者的实际情况对训练参数进行调整，以为每个患者制定个性化的康复方案，进一步提高患者的康复训练效果。
附图说明
57.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
58.图1是本发明提供的一种认知康复训练评估系统的示例图；
59.图2是本发明提供的一种认知康复训练评估系统中眼球捕捉模块的示例图；
60.图3是本发明提供的一种认知康复训练评估系统的一个示例图；
61.图4是本发明提供的一种认知康复训练评估系统的另一个示例图；
62.图5是用户使用本发明中设备平台时的示例图；
63.图6是用户使用本发明中设置支撑板的设备平台时的示例图；
64.图7是本发明提供的一种认知康复训练评估方法的流程图；
65.图8是本发明提供的一种认知康复训练评估方法的另一个流程图。
66.图中标号：主机-10、交互显示屏-20、眼球捕捉模块-30、校准单元-31、追踪单元-32、交互单元-33、生成单元-34、分析单元-35、手部动作捕捉模块-40、红外摄像头-41、图像识别单元-42、键盘-50、操作显示屏-60、屏幕支撑架-61、设备平台-70、放置槽-71、升降柱-72、底盘-73和行走轮-74。
具体实施方式
67.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
68.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
69.在一个实施例中，如图1和图4所示，本发明提供一种认知康复训练评估系统，包括主机10、交互显示屏20和眼球捕捉模块30。
70.其中主机10分别与交互显示屏20和眼球捕捉模块30连接，主机10用于根据预设的训练参数生成虚拟场景和训练引导，交互显示屏20用于与患者进行训练交互，眼球捕捉模块30用于实时捕捉患者的眼球位置，并获得患者的眼动轨迹。
71.主机10实时获取患者的眼动轨迹，并将眼动轨迹映射到虚拟场景中，在进行训练引导后，主机10根据捕捉到的眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估，并通过交互显示屏20显示评估结果。
72.具体地，在实际康复训练过程中，根据每个患者的实际情况不同，主机10能够根据预设的训练参数生成不同的虚拟场景和训练引导信息。患者通过交互显示屏20与主机10进行交互，并在交互过程中，根据训练引导信息做出相应操作，主机10根据用户做出的操作判断患者的状态。可选的，训练引导信息可以为语音引导信息、文字引导信息、图像引导信息等，在此不做限制。
73.可实施的，主机10通过眼球捕捉模块30捕捉患者的眼球位置，获得患者的眼动轨迹，并将眼动轨迹映射到虚拟场景中，主机10根据捕捉到的眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估。由于认知康复的对象大多注意力、记忆力、执行功能、计算能力、思维能力等受限，不能做出或不能理解复杂的动作，通过眼动训练能够更好的判断患者的当前状态，因
此，本实施例优选进行眼动训练。另外，通过设置虚拟场景，一方面能够提高患者的注意力和交互趣味性，另一方面也能够配合进行眼动训练，以提高康复训练的效果。
74.交互显示屏20主要起交互作用，考虑到患者实际情况，交互显示屏20能够相对于水平面进行0-90
°
范围内的翻转，以使交互显示屏20能够处于竖直状态和水平状态。当交互显示屏20翻转到水平状态时，能够适用于腕部关节活动受限制的患者进行康复训练。
75.本方案根据与患者实际情况对应的训练参数生成虚拟场景和训练引导，并通过交互显示屏20与患者进行训练交互，能够提高患者在康复训练过程中的交互性；同时，通过眼球捕捉模块30实时捕捉患者的眼球位置，能够获得患者的眼动轨迹，根据该眼动轨迹能够对患者的康复状态进行评估，再将评估结果通过交互显示屏20进行显示，能够实现康复训练数据的实时反馈和可视化展示，有利于提高康复训练的效果。
76.在一个实施例中，如图2所示，眼球捕捉模块30包括校准单元31、追踪单元32、交互单元33、生成单元34和分析单元35。
77.校准单元31用于进行眼动校准，可实施的，系统在启动后，能够自动进入眼动校准程序，以保证获取的眼动轨迹的精准性。
78.追踪单元32用于在校准结束，进入眼动训练后实时监控患者的眼球位置，以及收集患者眼球注视点的位置信息数据，获得所述眼动轨迹。
79.交互单元33与交互显示屏20连接，用于通过交互显示屏20显示患者的眼动轨迹，包括眼球位置数据、眼球注视点的位置信息数据等，以及通过交互显示屏20对患者进行训练引导。
80.生成单元34用于根据眼动轨迹生成眼球热区图，分析单元35与生成单元34连接，用于分析眼球热区图，监测患者的注意力。
81.具体的，本方案的眼球捕捉模块30还能够根据患者的眼动轨迹生成眼球热区图，并根据眼球热区图实时监测患者的注意力，从而在患者无法执行目标操作时，判断患者是注意力涣散还是因为主动忽略，从而方便治疗师对患者的状况进行评估，以及对训练进行干预。
82.在一个实施例中，如图3所示，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括手部动作捕捉模块40，手部动作捕捉模块40用于实时获取患者的手部姿态信息，主机10与手部动作捕捉模块40连接，用于实时获取患者的手部姿态信息，并将手部姿态信息映射到虚拟场景中，在进行训练引导后，主机10根据捕捉到的手部姿态信息的变化对患者的康复状态进行评估。
83.具体地，手部动作捕捉模块40包括红外摄像头41和图像识别单元42，红外摄像头41可以为rgb摄像头、深度相机等其他摄像设备，红外摄像头41用于实时采集患者的手部图像。图像识别单元42与红外摄像头41连接，用于识别手部图像，获得患者的手部动作。针对上肢功能障碍的患者，通过增加手部动作捕捉模块40能够增加新的训练形式，例如增加左右摆手、抓握、捏等训练方式。在获得患者的手部动作后，将手部姿态信息映射到虚拟场景中，还能够进行虚拟现实交互，以便患者进行日常生活能力训练，比如端水、取东西等，使得患者能够早日回归正常生活中。
84.本方案通过手部动作捕捉模块40获取患者手部姿态信息，能够针对患有上肢功能障碍的患者进行手部康复训练；同时，手部动作捕捉模块40还能够与眼球捕捉模块30配合，
以提高患者在康复训练过程中的交互性，提高康复训练效果。
85.在一个实施例中，如图4～6所示，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括键盘50和操作显示屏60。本方案在上述实施例的基础上增加了键盘50和操作显示屏60，以提高患者在康复训练过程中的交互效果。键盘50和操作显示屏60的放置方式不受限制，如可以放置在配套的设备平台上，也可以放置在家庭、医院或康复中心的桌子上。
86.其中，键盘50与主机10连接，用于与患者进行训练交互，键盘50的表面顶部设置有数字键区，键盘50的表面底部设置有方向键区，且方向键区的两侧均设置有确定和取消键。
87.对于执行功能受限的患者，在训练过程中，很多时候无法完成精细的训练，如患者无法在抗重力的情况下，直接通过触控屏幕进行操作。本方案通过设置特制的键盘50，并平放在患者手指敲击的地方，能够便于用户进行训练交互。可实施的，为了便于患者的操作，键盘50可以只设置0-9的数字按钮键、上下左右键以及对称的确认和取消键等，以满足基本的互动需求，且不需要增加患者的认知和操作负担。
88.操作显示屏60与主机10通信连接，用于输入或调整与患者对应的所述训练参数。通过设置操作显示屏60和交互显示屏20两块显示屏，能够使患者通过交互显示屏20进行训练，治疗师通过操作显示屏60进行训练参数的输入、调整等，两者不会相互影响，提高了训练效率；且通过设置另一块操作显示屏60，能够便于治疗师在康复过程中根据患者的实际情况对训练参数进行调整，以为每个患者制定个性化的康复方案，进一步提高患者的康复训练效果。
89.在一个实施例中，如图4所示，本发明提供的认知康复训练评估系统，还包括设备平台70，通过设置设备平台70，用来安装系统内的各个设备，能够使系统更加整体化，以便于对系统进行整体调整和移动。
90.设备平台70的顶面设置有放置槽71，放置槽71用于放置键盘50。另外，在本实施例中，主机10和交互显示屏20可以设置为为一体式结构，并置于放置槽71内，有利于一体机整体的安装和移动。
91.操作显示屏60通过屏幕支撑架61安装在设备平台70的侧边，且操作显示屏60与屏幕支撑架61活动连接。
92.具体的，操作显示屏60通过屏幕支撑架61活动安装在设备平台70上，操作显示屏60与屏幕支撑架61之间连接部可以进行左右、上下角度的调节，屏幕支撑架61和设备平台70之间的连接部同样可以进行左右、上下角度的调节，以方便治疗师和患者的使用。同时，针对部分不能被患者看见的评估量表和训练方案，也可以通过操作显示屏60的调节功能，转动操作显示屏60的方向，能避免患者查看到相关内容。
93.设备平台70相当于放置槽71的另一面通过升降柱72连接有底盘73，底盘73上设置有若干行走轮74。
94.本方案通过设置升降柱72，能够便于调整设备平台70的高度，以适用于更多的训练方式和身高不同的患者；通过设置行走轮74，能够根据康复训练过程中的训练场景调整设备平台70的位置，以提高训练效果。
95.另外，手部动作捕捉模块40设置在设备平台平面上的一定高度，该设计能够避免患者进行抬手动作，使患者手臂能够直接放置在桌面平台上进行训练，减少了臂托配件的介入和使用。
96.在一个实施例中，如图7所示，本发明进一步提供一种认知康复训练评估方法，包括步骤：
97.s100根据预设的训练参数生成虚拟场景和训练引导。
98.具体地，根据每个患者的实际情况不同，能够根据预设的训练参数生成不同的虚拟场景和训练引导信息，以实现针对训练。可选的，训练引导信息可以为语音引导信息、文字引导信息、图像引导信息等，在此不做限制。
99.s200通过交互显示屏与患者进行训练交互。
100.患者通过交互显示屏进行训练交互，并在交互过程中，根据训练引导信息做出相应操作。交互显示屏主要起交互作用，考虑到患者实际情况，交互显示屏能够相对于水平面进行0-90
°
范围内的翻转，以使交互显示屏能够处于竖直状态和水平状态。当交互显示屏翻转到水平状态时，能够适用于腕部关节活动受限制的患者进行康复训练。
101.s300实时捕捉患者的眼球位置，获得眼动轨迹，并将眼动轨迹映射到虚拟场景中。
102.由于认知康复的对象大多注意力、记忆力、执行功能、计算能力、思维能力等受限，不能做出或不能理解复杂的动作，通过眼动训练能够更好的判断患者的当前状态，因此，本实施例优选进行眼动训练。
103.通过设置虚拟场景，一方面能够提高患者的注意力和交互趣味性，另一方面也能够配合进行眼动训练，以提高康复训练的效果。
104.s400在进行训练引导后，根据捕捉到的眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估，获得评估结果。
105.s700将评估结果通过交互显示屏进行显示。
106.可实施的，本方案通过眼球捕捉模块捕捉患者的眼球位置，获得患者的眼动轨迹，并将眼动轨迹映射到虚拟场景中，根据捕捉到的眼动轨迹的变化能够对患者的康复状态进行评估。
107.本方案根据与患者实际情况对应的训练参数生成虚拟场景和训练引导，并通过交互显示屏与患者进行训练交互，能够提高患者在康复训练过程中的交互性；同时，通过眼球捕捉模块实时捕捉患者的眼球位置，能够获得患者的眼动轨迹，根据该眼动轨迹能够对患者的康复状态进行评估，再将评估结果通过交互显示屏进行显示，能够实现康复训练数据的实时反馈和可视化展示，有利于提高康复训练的效果。
108.在一个实施例中，如图8所示，本发明还提供的认知康复训练评估方法，包括步骤：
109.s100根据预设的训练参数生成虚拟场景和训练引导。
110.s200通过交互显示屏与患者进行训练交互。
111.s300实时捕捉患者的眼球位置，获得眼动轨迹，并将眼动轨迹映射到虚拟场景中。
112.s400在进行训练引导后，根据捕捉到的眼动轨迹的变化对患者的康复状态进行评估，获得评估结果。
113.s500实时获取患者的手部姿态，并将手部姿态信息映射到虚拟场景中。
114.具体地，可以通过红外摄像头实时采集患者的手部图像，并通过图像识别单元识别手部图像，获得患者的手部姿态。针对上肢功能障碍的患者，通过增加手部训练能够增加新的训练形式，例如增加左右摆手、抓握、捏等训练方式。在获得患者的手部动作后，将手部姿态信息映射到虚拟场景中，还能够进行虚拟现实交互，以便患者进行日常生活能力训练，
比如端水、取东西等，使得患者能够早日回归正常生活中。
115.s600在进行训练引导后，根据捕捉到的手部姿态信息的变化对患者的康复状态进行评估。
116.s700将评估结果通过交互显示屏进行显示。
117.本方案通过获取患者的手部姿态信息，能够针对患有上肢功能障碍的患者进行手部康复训练；同时，手部动作捕捉模块还能够与眼球捕捉模块配合，以提高患者在康复训练过程中的交互性，提高康复训练效果。
118.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。