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                  VR-EM系统的构成与运作流程/主要功能

                  2021年01月28日 11:11 ? 次阅读

                  随着危重症医疗护理技术不断发展,ICU患者存活率逐年上升,危重症患者的预后情况受到越来越多的关注。重症患者长期卧床与制动易导致肌力下降、认知障碍及生活自理能力降低等预后不良的情况,已有国内外研究证实早期运动可作为一种有效改善危重症患者预后的方法,ICU早期运动是早期康复的主要方法,是指在患者进入ICU后尽早接受肢体锻炼。RICU患者早期运动虚拟现实康复系统(VR-EM系统),利用其良好的沉浸体验感及有趣的可视化交互性,提高运动的主动参与感,并实现可视化的运动目标导向性和运动轨迹的动态呈现,以更好提高危重症患者早期运动的依从性,促进患者康复。

                  VR-EM系统的构成与运作流程

                  结合多种体感设备,借助虚拟现实技术开发的,以促进RICU患者早期主动运动为目的的康复系统包括两个部分。

                  (1)运动捕捉系统:由手势控制器1、手势控制器2及体感摄像头组成。手势控制器1主要用于捕捉上肢肌力2级或3级的患者在桌面上书写绘画的动作,手势控制器2主要用于捕捉上肢肌力大于3级的患者手指、腕部及肘部的动作。体感摄像头有两种模式,一种模式为半身模式,可捕捉患者上半身所有大关节活动;另一种模式为全身模式,可捕捉全身所有大关节活动。

                  (2)虚拟现实反馈系统:电脑一台,以USB3.0接口与外置的动作捕捉器连接,电子屏幕用于实时显示患者运动动作或书写图案。内置算法用于判断患者运动动作的标准及运动次数与时间。电脑中内置自行开发的ICU早期运动虚拟现实康复系统,可针对不同类型的患者,选择不同类型的早期运动康复方案。系统还包括录屏及视频储存功能。

                  操作该系统前需要将运动捕捉系统与虚拟现实反馈系统连接,放置于患者面前,调整设备与患者的距离和角度,使体感设备能稳定捕捉患者的肢体运动并使患者可以清楚地观看屏幕。屏幕中的虚拟康复游戏场景可提供患者沉浸感体验,动作达标指示灯可提示患者的动作标准与否。另外通过屏幕录制,可以记录患者的整体运动过程。该系统的运作流程见图1,登陆界面及应用匹配界面见图2。

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                  图2登陆界面及应用匹配界面

                  VR-EM系统的主要功能

                  基于不同肌力匹配最佳运动方案

                  VR-EM系统可根据患者的四肢肌力匹配最佳早期运动方案。在该系统的登陆界面上,除了输入患者的一般资料外,还需要输入由康复师评估后的患者四肢肌力情况。系统根据患者四肢肌力情况自动生成相应匹配的运动方案,例如,上肢肌力为2级的患者需要完成平面运动,握拳运动和伸腕运动;下肢肌力为3级的患者需要完成主动屈髋屈膝和踝背屈伸运动。这些运动将会以游戏的形式出现在不同的康复程序中,患者在完成游戏的同时完成了运动训练。这将真正实现运动锻炼的动态个性化设置,改变了当前无法及时动态调整锻炼方式的现状。

                  运动与认知训练的有机整合

                  在VR-EM系统,每位危重症患者均会接受肢体运动锻炼,每一种运动游戏均同时融入了认知功能训练。例如,上肢肌力为2级的患者需要通过电脑屏幕中的问题,以书写或绘制的形式,完成认知方向、注意力和记忆方法的平面运动训练。当患者的上肢肌力高于3级时,则需要完成更多的力量训练。VR-EM系统有运动标准校准和计数功能,体感设备通过捕捉患者肢体运动轨迹,将患者运动情况传输到患者面前的屏幕中,屏幕中的虚拟小人与患者实时同步,后台算法中对虚拟人的运动轨迹,就是患者的运动动作进行准确性判断。当患者动作达到标准时,系统中可显示绿灯,如不达标时则显示红灯或黄灯,仅有出现绿灯(即患者动作标准)时才会增加计数。这有帮助患者自己判断训练效果,从而锻炼患者的思维和决策能力,通过逐步校正使患者做出正确标准的动作。在游戏中,通过多感官的刺激,也能对患者的认知康复有所帮助。该模式将有利于ICU患者尽早接受到认知训练,且无需增加额外的人员投入。虚拟人的运动标准校准和计数功能见图3。

                  为了让患者在轻松愉悦的氛围中完成各种肢体功能锻炼,在VR-EM系统中整合了多款肢体训练游戏,例如有训练上肢伸腕运动的虚拟钢琴弹奏,控制上肢平衡及协调能力的青蛙跳小游戏,还有虚拟人的实时“监督”。这种多感官刺激加强了患者的沉浸式体验,也有利于增强患者的兴趣,消除负性情绪。这将改善临床康复锻炼过程的枯燥感,促进患者锻炼依从性的提高。通过调整体感设备和患者之间的距离,体感设备可稳定捕捉患者的肢体动作,并把数据实时传入患者面前的电脑中,并在屏幕中虚拟人清楚显示患者的实际运动情况,实现了运动的可视化。

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                  图3虚拟人的运动标准校准和计数功能

                  运动轨迹可动态显示和回顾

                  VR-EM系统可以记录患者的运动轨迹,当患者的运动轨迹被体感设备捕获并输入计算机,计算机通过录屏功能完整记录运动轨迹。通过比较患者的日常运动轨迹,可以为医护人员准确、充分地展示患者的康复趋势,也可以给患者提供最直观的康复效果展示,增强其运动康复的信心及动力。这将改变当前运动锻炼缺少实时反馈,无法及时获知锻炼质量,不能及时纠正肢体动作问题的现状。

                  研究对象

                  选取北京市某三级甲等医院RICU的55名患者为研究对象。纳入标准:①年龄≥18岁,因呼吸重症疾病转入RICU。②病情处于稳定期,即吸入氧浓度FiO2《0.6,PEEP《10cmH2O;超过2h未增加血管活性药物剂量;无活动性心肌缺血;无需药物治疗的心律失常。③镇静程度评估表(RichmondAgitaTIonSedaTIonScale,RASS)评分>-1分,交流正常,能够参与本调查。④已充分体验基于虚拟现实的早期主动肢体运动模式。排除标准:①有活动禁忌证(如不稳定骨折)的患者。②因各种原因不愿接受调查者。

                  结果

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                  小结

                  本研究借助了新颖的信息科技“虚拟现实”技术,发挥了其沉浸感,人机互动性及娱乐性,开发了适用于危重症患者早期运动的虚拟现实康复系统,致力于提高危重症患者主动运动的积极性和有效性,推动基于信息技术的康复治疗发展。研究结果显示,RICU患者对该系统的接受度及评价较高。随着研究的深入和患者人群及需求内容的增加,还应对该系统进行更新和完善,增加更多有趣的康复游戏和功能模块,从而满足不同ICU患者的康复锻炼需求。此外,VR-EM系统对患者康复有效性的验证将成为未来研究重点。
                  责任编辑人:CC

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                  VR虚拟会议:将成为线下会议的补充

                  VR头盔价格悬殊的原因是什么

                   随着这几年VR市场的持续升温,市面上出售的VR头盔种类也是越来越多,但是其价格确是千差万别,便宜的....
                  发表于 2021-01-21 10:33? 164次阅读
                  VR头盔价格悬殊的原因是什么

                  VR和VR游戏离我们还有多远看了就知道

                  目前VR头盔的体验,即便是最顶级的产品也只能说是刚刚及格,离良好的体验还差得远。
                  发表于 2021-01-21 10:24? 271次阅读
                  VR和VR游戏离我们还有多远看了就知道

                  又一VR投资基金成立,基金总规模为30亿元

                  上市公司、主营游戏的世纪华通日前发布公告称,公司拟通过全资子公司浙江世纪华通创业投资有限公司(简称“....
                  发表于 2021-01-20 15:20? 441次阅读
                  又一VR投资基金成立,基金总规模为30亿元

                  AR行业发展趋势/产业链结构/产品组成/应用方向

                  VR、AR是5年来发展最快的行业之一,与VR产品相比,AR虽然显得有些“不够高大上”,却有更广泛的应....
                  发表于 2021-01-20 10:03? 215次阅读
                  AR行业发展趋势/产业链结构/产品组成/应用方向

                  IDC FutureScape对中国AR/VR市...

                  在新冠肺炎疫情和经济下行压力的双重冲击之下,AR/VR产业在2020年仍然在终端、软件、应用各方面实....
                  发表于 2021-01-20 09:52? 154次阅读
                  IDC FutureScape对中国AR/VR市...

                  VR产业如何才能实现规模化落地应用

                  戴上VR (虚拟现实)眼镜,游客可以全景观看景区的优美景色,仿佛身临其境;在VR生物课堂上,鲸鱼在“....
                  发表于 2021-01-19 09:51? 348次阅读
                  VR产业如何才能实现规模化落地应用

                  VASS标准里的AAutoVR自动释放设备

                  为了确保关闭在手动模式下打开的上一节的夹具,夹具必须再次关闭,并带有节完成消息并且AutoVR = ....
                  发表于 2021-01-18 13:49? 229次阅读
                  VASS标准里的AAutoVR自动释放设备

                  圆周率科技与百度VR建立合作 双方携手打通全景图...

                  近日,微纳点石孵化项目圆周率科技与百度VR建立合作,双方携手打通全景图片剪辑与分享功能,现只需一台圆....
                  发表于 2021-01-18 09:27? 390次阅读
                  圆周率科技与百度VR建立合作 双方携手打通全景图...

                  飞利浦与默克宣布建立多年合作关系

                  1月14日,飞利浦与德国默克公司(Merck KGaA)宣布建立一项多年的合作关系,旨在将数字技术应....
                  发表于 2021-01-17 09:53? 693次阅读
                  飞利浦与默克宣布建立多年合作关系

                  浅谈H5三维沙发3D建模线上全景VR模型展示技术

                  随着互联网时代的不断发展,H5三维沙发3D建模线上全景VR模型展示技术也在不断的提高。 三维建模也渐....
                  发表于 2021-01-16 10:48? 167次阅读
                  浅谈H5三维沙发3D建模线上全景VR模型展示技术

                  21世纪已过两个十年,如今的互联网与当年有何天壤...

                  21 世纪已过两个十年,十年前这些场景还记得吗 如果将时钟调回 2010 年,你会发现如今的互联网已....
                  发表于 2021-01-16 09:48? 857次阅读
                  21世纪已过两个十年,如今的互联网与当年有何天壤...

                  苹果VR头显专利:结合RGB和IR传感器、支持手...

                  1月15日消息,美国专利商标局发布了苹果一项与VR头显相关专利,专利中指出了一种采用Inside-o....
                  发表于 2021-01-15 17:56? 535次阅读
                  苹果VR头显专利:结合RGB和IR传感器、支持手...

                  百度灵医智惠推出全系AI医疗解决方案

                  对于AI+医疗类公司,艾瑞认为,综合技术能力主要体现在覆盖医疗场景的广度与对医疗垂直及细分领域研究的....
                  发表于 2021-01-15 17:34? 587次阅读
                  百度灵医智惠推出全系AI医疗解决方案

                  寻因生物宣布完成过亿元人民币A轮融资

                  寻因生物专注于高通量单细胞多组学平台产品的自主开发及临床转化。公司成立后发展迅速,以SeekOne高....
                  发表于 2021-01-15 16:11? 286次阅读
                  寻因生物宣布完成过亿元人民币A轮融资

                  虚拟现实(VR)技术之争转向产品竞争

                  “VR商业化的第一步就是要让VR终端普及起来,其关键就在于更轻、更小、更便携、易用、时尚、便宜的VR....
                  发表于 2021-01-15 14:37? 395次阅读
                  虚拟现实(VR)技术之争转向产品竞争

                  IDC:2021 年苹果 AR 眼镜将引发行业爆...

                  1月15日消息 市场研究机构 IDC 发布了 2021 年 AR/VR 市场 10 大预测。该机构表....
                  发表于 2021-01-15 14:21? 497次阅读
                  IDC:2021 年苹果 AR 眼镜将引发行业爆...

                  全球激光加工设备市场规模超过千亿元,中国2020...

                  在激光加工设备领域,大族激光公司成为行业内唯一入选国家工信部智能制造试点示范项目名单的企业,竞争力较....
                  发表于 2021-01-15 13:40? 513次阅读
                  全球激光加工设备市场规模超过千亿元,中国2020...

                  西藏首个虚拟现实和增强现实技术应用协会揭牌

                  1月14日电 (何蓬磊)西藏首个虚拟现实和增强现实技术应用协会(简称:VR协会)14日在拉萨揭牌,将....
                  发表于 2021-01-15 11:13? 394次阅读
                  西藏首个虚拟现实和增强现实技术应用协会揭牌

                  苹果VR头显新专利抢先看

                  日前美国专利商标局公布了一份来自苹果的专利延续案申请。这份发明主要面向用于将用户沉浸在虚拟现实/增强....
                  发表于 2021-01-15 10:30? 342次阅读
                  苹果VR头显新专利抢先看

                  互联网+医疗:微软、甲骨文等与医疗公司携手开发 ...

                  1月15日消息 昨日,据美联社报道,微软、甲骨文、Salesforce 等科技企业正与 Mayo 诊....
                  发表于 2021-01-15 10:26? 1600次阅读
                  互联网+医疗:微软、甲骨文等与医疗公司携手开发 ...

                  安森美半导体的标准及定制CMOS图像传感器方案

                  近年来,随着CMOS工艺技术的不断改进,CMOS传感器的应用范围也越来越广泛,包括数码相机、电脑摄像头、视频电...
                  发表于 2020-08-25 07:07? 202次阅读
                  安森美半导体的标准及定制CMOS图像传感器方案

                  传感器在VR头显上的应用有哪些

                  虚拟现实头戴显示器是目前最热门的数码设备,Oculus Rift已经上市,HTC Vive即将发货,索尼Playstation VR也...
                  发表于 2020-08-18 06:26? 202次阅读
                  传感器在VR头显上的应用有哪些

                  新一代磁性位置传感器助力无人机、轻工业、医疗以及太空机器人应用有哪些?

                  在过去几年里,一系列新的终端市场和应用开始涌现,推动了对更高性能位置传感器的需求。这在磁性位置传感器 IC 领域...
                  发表于 2020-08-10 06:01? 202次阅读
                  新一代磁性位置传感器助力无人机、轻工业、医疗以及太空机器人应用有哪些?

                  电子技术帮助脑部治疗探索的全新领域

                  在德州大学达拉斯分校的部分实验室中,Robert Rennaker博士所提出的“定向可塑”脑部康复研究正处于技术与现代医学的...
                  发表于 2020-05-13 06:00? 237次阅读
                  电子技术帮助脑部治疗探索的全新领域

                  嵌入式负压吸引器有什么优点?

                  由于很多病人手术后脏器创口没有得到有效的愈合,此时会在腹腔内积累各种液体。最为常见的就是在临床中,为了保证肠道...
                  发表于 2020-04-08 06:39? 410次阅读
                  嵌入式负压吸引器有什么优点?

                  如何优化AR解决方案

                  研究显示人类通过视觉与世界互动时,处理图像的速度比处理书面文本等其他不同形式的信息要快许多倍。...
                  发表于 2019-10-11 06:07? 810次阅读
                  如何优化AR解决方案

                  如何利用FPGA快速开发医疗成像设备?

                  医疗影像技术在医疗保健行业扮演了越来越重要的角色。这一行业的发展趋势是通过非置入手段来实现早期疾病预测和治疗,...
                  发表于 2019-09-19 07:13? 542次阅读
                  如何利用FPGA快速开发医疗成像设备?

                  智能化手术室管理系统的设计原理是什么?

                    物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、极光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任务物品与互联网...
                  发表于 2019-09-04 07:51? 496次阅读
                  智能化手术室管理系统的设计原理是什么?

                  医院母婴RFID腕带管理系统有什么功能?

                  目前大多医院妇产科在婴儿初生时,一般采用给母、婴佩戴标志环,一直到出院,以此来识别母亲及婴儿,此标志环为纯物理...
                  发表于 2019-09-04 06:40? 444次阅读
                  医院母婴RFID腕带管理系统有什么功能?

                  现代医疗传感器有哪些?

                  随着人口数量的不断增长、人口老龄化的加重,人们需要大量的现代医学奇迹。为了保持这种势头,越来越多的人开始寻求医...
                  发表于 2019-08-19 08:10? 708次阅读
                  现代医疗传感器有哪些?
                  欧美美女的白虎