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基于虛擬駕駛體驗的康復(fù)訓(xùn)練與評估系統(tǒng)
：近年來,由于社會老齡化加劇,因腦卒中偏癱帶來肢體功能障礙的患者數(shù)量不斷增加,這不僅增加了社會的負擔,而且影響了患者的正常生活。使用機器人進行康復(fù)訓(xùn)練,能滿足患者康復(fù)訓(xùn)練的基本要求,減少醫(yī)生的工作量,但訓(xùn)練過程枯燥乏味。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多感知、沉浸感和交互性等優(yōu)點,因而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)訓(xùn)練中,能夠使訓(xùn)練更加有趣,增加患者康復(fù)治療的主動性。本課題針對項目組自行研發(fā)設(shè)計的上肢康復(fù)訓(xùn)練平臺設(shè)計了基于虛擬駕駛體驗的康復(fù)訓(xùn)練與評估系統(tǒng),主要有如下幾方面的工作:
(1)設(shè)計以訓(xùn)練動作為導(dǎo)向的虛擬環(huán)境針對腦卒中患者的肢體運動功能障礙問題,設(shè)計基于虛擬駕駛體驗的多個訓(xùn)練任務(wù)。根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練的需求,設(shè)計多模式的虛擬環(huán)境訓(xùn)練任務(wù)。為了更大地適應(yīng)患者的訓(xùn)練需求,研究一種動態(tài)配置以動作為導(dǎo)向的虛擬金幣的方法。(2)研究康復(fù)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)采集與處理康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集是康復(fù)訓(xùn)練中的重要內(nèi)容,是康復(fù)評估的基礎(chǔ)。針對康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集的需求,對訓(xùn)練裝置的運動性能進行分析,確定康復(fù)訓(xùn)練中需要采集的數(shù)據(jù)種類,對數(shù)據(jù)采集的方案進行設(shè)計。研究角度數(shù)據(jù)的采集方案及具體實現(xiàn),并對數(shù)據(jù)進行處理。最后研究虛擬場景中碰撞信息的采集方法,分析拾取金幣過程中的碰撞檢測,最后在Unity3D虛擬環(huán)境中實現(xiàn)碰撞檢測。角度數(shù)據(jù)、虛擬交通工具的運動軌跡及金幣的碰撞信息可以作為后續(xù)的康復(fù)評估的數(shù)據(jù)來源。
(3)研究康復(fù)訓(xùn)練效果的評價模型對患者康復(fù)效果進行評價是康復(fù)訓(xùn)練過程中的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論,構(gòu)建康復(fù)訓(xùn)練的評價指標體系。利用層次分析法確定康復(fù)訓(xùn)練的評估模型。在執(zhí)行虛擬訓(xùn)練任務(wù)的過程中,將訓(xùn)練機構(gòu)采集到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行分析計算,得出該評價體系中的各指標值,利用評估模型綜合各個評價指標對患者的訓(xùn)練效果進行綜合評估,評估的結(jié)果作為制定下一步康復(fù)計劃的依據(jù)。
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圖3 鼓膜/隔膜高頻振蕩呼吸機原理示意圖
1.3 高頻呼吸機所產(chǎn)生的壓力及流量波形對高頻呼吸機應(yīng)用的臨床意義
1.3.1 八種高頻呼吸機氣道開放壓力波形比較
八種高頻振蕩通氣呼吸機壓力波形(氣道開放時)比較見圖4。在氣道開放時產(chǎn)生方形壓力波形；而其余五種呼吸機產(chǎn)生正弦壓力波形，其中呼吸機在正弦波形上產(chǎn)生切跡。高頻振蕩呼吸機產(chǎn)生方形波或吸氣波形存在切跡提示更多復(fù)合諧波合成，可能有更多能量傳遞至肺部。理論上采取鼓膜或隔膜振蕩的呼吸機所產(chǎn)生的能量大，系列；而活塞振蕩產(chǎn)生能量次之，如高頻呼吸機；而應(yīng)用噴射氣流產(chǎn)生高頻氣流的能量大于呼氣閥阻斷原理產(chǎn)生的高頻氣流能量系列-正弦波形)。其臨床提示意義包括：在早產(chǎn)兒、低體重兒、肺保護避免肺部氣壓傷方面，采用氣流阻斷原理的呼吸機，包括較鼓膜振蕩高頻呼吸機更有優(yōu)勢；雙向噴射氣流原理高頻呼吸機通常應(yīng)用于足月新生兒，而如果需要更高能量支持的嬰幼兒或嚴重的呼吸衰竭可能鼓膜振蕩高頻呼吸機作為首選更佳。
