CN111068263A - 镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于康复技术领域，具体涉及一种镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置。本发明提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，包括操作台、虚拟现实机构和控制机构。操作台包括前板和后板，以形成供健康手伸入的内腔，前板上设置有安装孔；虚拟现实机构包括设置在安装孔上的AR显示屏、设置在内腔后板上的摄像头；控制机构与AR显示屏、摄像头相连接。AR显示屏和摄像头分别位于内腔的前后位置，当患者健康手伸入内腔，摄像头捕获健康手的动作，AR显示屏则显示与健康手相对的镜像手的虚拟现实场景，患者可跟随各类虚拟现实场景做不同的康复训练动作，增加了趣味性，改善了康复训练效果。

Description

镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置
技术领域
本发明属于康复技术领域，具体涉及一种镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置。
背景技术
手是使人能够具有高度智慧的三大重要器官之一，也是人体中最为活跃的运动器官。手部运动障碍主要包括脑卒中引起的上肢偏瘫、运动损伤以及意外损伤，主要表现为抽搐、抓取无力、无法正常伸展等，给生活带来诸多不便，影响患者的日常生活。
临床研究表明，大脑中枢神经具有可塑性，重复的肢体运动有助于刺激大脑神经的恢复，并建立新的神经通道，使患者重获丧失的功能。现有的运动康复治疗主要为物理疗法，如通过针灸、电刺激、按摩等方法或借助简易医疗器械帮助患者恢复运动功能，具有一定的疗效，但该治疗方式单一，患者往往会感觉枯燥和乏味，而且，康复医师资源十分匮乏，治疗费用昂贵。
镜像治疗(Mirror Therapy)又称镜像视觉反馈疗法(mirror visual feedback，MVF)，是1995年由Ramachandran等学者首次提出，最初应用在幻肢痛的运动功能障碍治疗，后陆续应用于脑卒中、手外伤、慢性区域性疼痛综合征患者。镜像疗法是指利用平面镜成像原理，将健侧活动的画面复制到患侧，让患者想象患侧运动，通过视错觉、视觉反馈以及虚拟现实，结合康复训练项目而成的治疗手段。然而，该方式的康复训练效率和强度难以保证，缺乏评价康复训练参数和效果关系的客观数据，使得患者无法实时认识自己的当前的康复阶段；此外，患者的参与性得不到保证，只能被动接受治疗，从而使患者接受康复训练的积极性不高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的手功能康复训练动作反复、枯燥乏味、无法量化的缺陷，从而提供一种与患者互动性好、提高训练效率和强度、实时记录康复数据且结构简单小巧的基于镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，包括：
操作台，包括相连接的前板和后板，以形成供健康手伸入的内腔，所述前板上设置有安装孔；
虚拟现实机构，包括设置在所述安装孔上以用于提供与健康手相对的镜像手的虚拟现实场景的AR显示屏、设置在所述后板朝向所述内腔的一侧壁面上并与所述AR显示屏相对以用于采集所述AR显示屏背景和健康手动作的摄像头；
控制机构，与所述AR显示屏、所述摄像头相连接。
优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述操作台还包括底板，所述后板垂直设置在所述底板上；
所述前板包括垂直于所述底板的竖向板、平行于所述底板的横向板以及连接所述横向板和所述竖向板的斜向板，所述安装孔设置在所述斜向板上。
进一步优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述AR显示屏与所述底板的夹角为30～60°。
进一步优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述操作台还包括与所述底板、所述前板、所述后板相连接的侧板。
进一步优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述底板上设置有平行的两个底凹槽，所述竖向板、所述后板分别安装在两个所述底凹槽内；
所述后板朝向所述内腔的一侧壁面的上端设置有后凹槽，所述横向板安装在所述后凹槽内；
所述侧板上设置有侧凹槽，所述竖向板、所述斜向板、所述横向板、所述后板的侧边安装在所述侧凹槽内。
优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述虚拟现实机构还包括位于所述后板朝向所述内腔的一侧壁面上的打光灯。
进一步优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述打光灯为矩形面光源。
进一步优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述打光灯设置为两个，分设在所述摄像头的上方和下方。
优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述虚拟现实机构还包括设置在所述底板上的绿幕。
优选地，该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述虚拟现实机构还包括振动觉手套。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，包括操作台、虚拟现实机构和控制机构。其中，操作台包括相连接的前板和后板，以形成供健康手伸入的内腔，前板上设置有安装孔；虚拟现实机构包括设置在安装孔上的AR显示屏以及设置在后板朝向内腔的一侧壁面上的摄像头；控制机构与AR显示屏、摄像头相连接。
该结构的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，前板与后板围成内腔，使得AR显示屏和摄像头分别位于内腔的前后位置，当患者健康手伸入内腔，摄像头将对患者健康手动作和AR显示屏背景进行采集，则AR显示屏显示出与健康手相对的镜像手的虚拟现实场景，患者的功能障碍手跟随镜像手的各类虚拟现实场景进行康复训练动作，增加了趣味性，提高了患者手功能康复训练的兴趣，同时控制机构实时记录患者康复训练的数据，明确各类康复训练场景针对患者的有效性。
2.本发明提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，所述AR显示屏与所述底板的夹角为30～60°，为患者提供合适视角，适于患者站立或坐下等***。
3.本发明提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，虚拟现实机构还包括设置在后板朝向内腔的一侧壁面上的打光灯，以利于摄像头捕获患者健康手动作和AR显示屏背景，继而在AR显示屏上形成清晰影像。
4.本发明提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，虚拟现实机构还包括振动觉手套，振动觉手套与手部结构相适应，能够引导手部指关节进行相应运动，并根据手部动作采集手指主动屈曲的运动意图。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例1提供的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置结构示意图；
图2为图1中底板结构示意图；
图3为图1中后板结构示意图；
图4为图1中前板结构示意图；
图5为图1中侧板结构示意图；
图6为图1中开口结构示意图；
附图标记说明：
1-操作台；11-底板；111-底凹槽；12-后板；121-后凹槽；13-前板；131-竖向板；132-斜向板；133-横向板；14-侧板；141-侧凹槽；15-开口；
2-虚拟现实机构；21-AR显示屏；22-摄像头；23-打光灯；24-绿幕；25-振动觉手套；
3-控制机构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，如图1所示，包括操作台1、虚拟现实机构2和控制机构3。
如图1、图2、图3和图4所示，操作台1包括底板11、后板12、前板13、侧板14和开口15。底板11水平设置，其上表面设置有平行的两个底凹槽111。后板12的下端以胶粘方式安装在其中一个底凹槽111内并与底板11垂直，在后板12的上端设置有后凹槽121。前板13包括竖向板131、斜向板132和横向板133，竖向板131与后板12平行，垂直于底板11，竖向板131下端以胶粘方式安装在另一个底凹槽111内；横向板133的一端以胶粘方式安装在后凹槽121内，并平行于底板11；斜向板132连接竖向板131上端和横向板133另一端，在该斜向板132上设置矩形的安装孔，斜向板132与底板11的夹角为30～60°中的任意角度，如30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°，本实施例中，斜向板132与底板11的夹角为60°；底板11、后板12、前板13形成截面呈梯形的内腔，该内腔作为患者的健康手进行活动的空间。
如图5所示，侧板14呈梯形，设置有侧凹槽141，后板12、竖向板131、斜向板132和横向板133的侧边通过胶粘安装在该侧凹槽141内；如图6所示，与该侧板14相对的一侧作为供患者的健康手伸入内腔的开口15。
如图1和图4所示，虚拟现实机构2包括AR显示屏21、摄像头22、打光灯23、绿幕24和振动觉手套25。AR显示屏21安装在斜向板132的安装孔上，用于为患者提供与健康手相对的镜像手的虚拟现实场景；AR显示屏21与底板11的夹角为30～60°中的任意角度，如30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°，本实施例中，AR显示屏21与底板11的夹角为60°。摄像头22设置在后板12朝向内腔的一侧壁面的中央位置，并与AR显示屏21相对，当患者的健康手在内腔活动时，摄像头22可采集健康手动作数据以及AR显示屏21背景数据。打光灯23设置在后板12朝向内腔的一侧壁面上，为两块矩形面光源，分别设置在摄像头22上方和下方，以利于健康手动作在AR显示屏21上形成清晰影像，有助于摄像头22高效采集患者健康手动作和AR显示屏21背景。
如图1所示，绿幕24铺设在底板11朝向内腔的一侧表面，以消除底板11反射光对摄像头22数据采集的影响。
如图1所示，振动觉手套25与患者功能障碍手结构相适应，能够引导手部指关节进行相应运动，并根据功能障碍手动作采集手指主动屈曲的运动意图。
如图1和图4所示，控制机构3与AR显示屏21、摄像头22、打光灯23、振动觉手套25相连接；控制机构3为电脑主机，用于存储患者康复训练的数据，患者的健康手在内腔内进行动作训练，摄像头22对AR显示屏21背景和健康手动作进行录制，并上传至控制机构3，控制机构3将患者健康手的镜像手通过AR显示屏21显示，患者的功能障碍手穿戴振动觉手套26跟随镜像手动作做出相应运动。上述AR显示屏21以及振动觉手套26采用现有技术。
该镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置采用虚实融合的显示方式提高了患者手功能康复训练的兴趣，康复训练软件中集成了若干虚拟模型和场景，无需配备各类实体模型和场景，增加了趣味性，节约了成本；通过实时记录和量化患者康复训练数据和难度等级，对患者进行评估，明确各类训练场景针对不同患者的有效性和差异性，从而为自适应调整功能提供了临床依据。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，包括：
操作台，包括相连接的前板和后板，以形成供健康手伸入的内腔，所述前板上设置有安装孔；
虚拟现实机构，包括设置在所述安装孔上以用于提供与健康手相对的镜像手的虚拟现实场景的AR显示屏、设置在所述后板朝向所述内腔的一侧壁面上并与所述AR显示屏相对以用于采集所述AR显示屏背景和健康手动作的摄像头；
控制机构，与所述AR显示屏、所述摄像头相连接。
2.根据权利要求1所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述操作台还包括底板，所述后板垂直设置在所述底板上；
所述前板包括垂直于所述底板的竖向板、平行于所述底板的横向板以及连接所述横向板和所述竖向板的斜向板，所述安装孔设置在所述斜向板上。
3.根据权利要求2所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述AR显示屏与所述底板的夹角为30～60°。
4.根据权利要求3所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述操作台还包括与所述底板、所述前板、所述后板相连接的侧板。
5.根据权利要求4所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述底板上设置有平行的两个底凹槽，所述竖向板、所述后板分别安装在两个所述底凹槽内；
所述后板上端设置有后凹槽，所述横向板安装在所述后凹槽内；
所述侧板上设置有侧凹槽，所述竖向板、所述斜向板、所述横向板、所述后板的侧边安装在所述侧凹槽内。
6.根据权利要求1-5任一所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述虚拟现实机构还包括位于所述后板朝向所述内腔的一侧壁面上的打光灯。
7.根据权利要求6所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述打光灯为矩形面光源。
8.根据权利要求7所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述打光灯设置为两个，分设在所述摄像头的上方和下方。
9.根据权利要求1-5任一所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述虚拟现实机构还包括设置在所述底板上的绿幕。
10.根据权利要求1-5任一所述的镜像治疗的增强现实手功能康复训练装置，其特征在于，所述虚拟现实机构还包括振动觉手套。
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