[发明专利]一种上肢康复训练装置

说明书

一种上肢康复训练装置，包括交互式物理训练设备、定位模块、数据处理终端、显示器。数据处理终端包括训练应用模块、常模数据库、位置换算模块、拉力分析反馈模块、数据整合模块、数据评估模块、评估提示模块、虚拟画面生成模块：一方面实现，结合交互式物理训练设备传输来的受力数据、位置数据转化来的动作数据，结合拉力分析反馈模型，患者能获得实时真实手感的强沉浸式体验而被激励坚持完成整个康复活动过程；另一方面实现，患者在虚拟现实场景下执行康复训练应用模块一系列动作时，与常模数据库中动作数据比对，判断患者动作是否正确，并实时作出评估反馈提示；通过传回的患者拉力数据判断患者动作完成程度，评估结果展示在显示设备中。

技术领域

本申请涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种基于帮助病人上肢康复而开发的一种基于虚拟现实技术的上肢康复训练装置。

背景技术

近年来，康复产业运动治疗需求激增，以“脑卒中”患者为例，作为致残率最高的中枢神经系统疾病之一，85％的患者在确诊发病时就伴有上肢功能障碍。而脑卒中的运动康复训练能够大幅降低患者肢体残疾的风险。目前传统的一对一的康复训练模式正面临着极大的挑战，首先是康复训练师的人数缺口，目前全国康复训练师与实际需求比例仅为4:100万人，康复训练师的匮乏使得众多患者不得不寻找其他出口；其次是传统训练方式需要患者有极强的毅力，即时患者能够得到康复训练师的帮助，单调枯燥且漫长的训练过程使得患者坚持训练的意志迅速减弱。最后，传统的康复训练没有具体的评估标准，无法量化评估训练成果，也无法根据患者的具体情况定制治疗方案。

基于上述问题，将虚拟现实技术引入，作为是改善脑卒中患者运动功能障碍的一种替代方案，有着显著的优势，在国内外进行了广泛的探讨。

亚洲权威机构Xsens网站，曾研发了基于虚拟现实技术的动作捕捉套装为帮助脑卒中患者改善运动功能，该套装通过记录患者运动时的肌肉数据，为患者提供了针对肌肉恢复状况的功能指标，实现了对脑卒中患者运动功能的量化评价。

加拿大渥太华大学Ruba等人利用虚拟现实技术设计制作了触觉反馈手套，同时研发了配套的运动康复系统，设计了多种日常生活场景例如：置物、斟茶、盛汤等训练模块，并对针对不同患者设定了不同的难易模式，经过临床分析验证了该训练系统的有效性。但由于该系统设备价格昂贵穿戴复杂，且虚拟场景渲染简陋，导致训练单调无法支持患者长期训练。

综上所述，现有的虚拟现实上肢康复训练系统，虽然实现了沉浸式的交互训练过程，但是在实际应用的过程当中还有诸多不足：

1.沉浸式体验差。由于需要康复训练师配合反复指导，患者往往无法获得完整的沉浸式体验。

2.仍需要康复师配合，传统的虚拟现实康复训练设备能一定程度上缓解康复训练师的压力，但仍需要训练师全程配合以及从旁指导。

3.穿戴复杂，对人体有束缚。传统的虚拟现实康复训练设备往往系统庞大，要配合多种外设，患者需要捆绑多套传感器，结构复杂，穿戴不便，也不利于患者的运动训练。

4.虚拟场景的训练效果不佳。没有一个完整的训练计划以及个体化自适应的矫正提示，搭建的虚拟场景往往也比较单一，画面简陋，无法支持患者进行长效的训练。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，公开一种上肢康复训练装置，借助于虚拟现实技术，通过定位系统和支持多向“拉力”及实时反馈互动“反拉”的上肢活动交互式物理训练设备，实时捕捉训练动作和动作力度，通过拉力分析反馈模块实时调整交互式物理训练设备“反拉”使得患者体验到超强的真实手感和沉浸感，通过康复活动应用模块、康复评估模块，使得患者在快乐的虚拟现实娱乐活动中被系统引导、激励和规范康复训练。

本发明需要保护的技术方案表征为：

一种上肢康复训练装置，包括：交互式物理训练设备、定位模块(手柄感应器、臂环感应器)、数据处理终端、头戴式显示器。