体感交互技术在运动康复领域的应用
发布时间:2022-11-10 13:19:06 来源:文档文库
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巾国康复理论与实践2014年1月第20卷第1期Chin J Rehabil Theory Pract,Jan.2014,Vo1.20,No.1 一4l一 DOI:10.3969/j.issn.1006—9771.2014.01.011 ・综述・ 体感交互技术在运动康复领域的应用 代艾波,瞿畅,朱小龙,于陈陈 【摘要l本文介绍3种体感设备EyeToy、Wii及Kinect应用于运动功能康复的研究现状。体感交互技术作为一种有效的运动康 复技术手段,应用前景广阔。 I关键词l体感交互技术;运动功能;康复;EyeToy;Wii;Kinect;综述 Somatic Sense Interactive Technology and Its Application in Motor Rehabilitation(review)DdlAi-bo,QU Chang,ZHUXiao—long, et a1.School ofMechanical Engineering,Nantong University,Nantong 22601 ̄Jiangsu,China Abstract:The application and advance of somatic sense interactive devices,such as EyeToy,Wii and Kinect,in the motor rehabilita— tion were introduced in this paper.The prospect of application of somatic sense interactive technology as an effective approach in rehabilita— tion is wide and bright. Key words:somatic sense interactive;motor function;rehabilitation;EyeToy;Wii;Kinect;review 【中图分类号l R493 【文献标识码】A【文章编号l 1006—9771(2014)01—0041—05 I本文著录格式】代艾波,瞿畅,朱小龙,等.体感交互技术在运动康复领域的应用[J].中国康复理论与实践,2014,20(1): 41—45 运动障碍主要指自主运动功能发生障碍,动作不连贯、不 能完成,或完全不能随意运动。脑卒中、帕金森症、注意缺陷 学感测及惯性与光学联合感测方式。 体感技术的实现离不开体感设备。目前,能够较好应用于 运动康复的低成本体感设备并不多见。索尼公司的EyeToy主 要通过光学传感器获取人体影像,再将此人体影像的肢体动作 与游戏内容互动。微软公司的Kinect可捕捉人体3D全身影 多动症、获得性脑损伤等都是造成运动障碍的原因。流行病学 调查结果显示,我国每年脑卒中发病率为217/10万,患者数逾 150万,致残率高达86.5%。医学的发展使其高死亡率有所下 降,但目前我国存活的脑卒中患者约700万,其中2/3仍为永 像,无需使用任何操作手柄便可达到体感效果。任天堂的Wii 是惯性及光学联合感测套件。Wii在手柄上安装一个重力传感 器以及一个红外线传感器,用以侦测手部二=轴向的加速度和感 应红外线发射器信号,通过侦测手部在垂直及水平方向的位移 来操控空间鼠标。 2基于体感技术的肢体运动康复 2.1EyeToy 久残疾者。脑卒中所致的肢体功能障碍成为首要的致残原 因川。积极和长期的康复训练可使患者的功能最大限度恢复, 尽可能提高生活自理、劳动、工作和学习能力。 目前针对患者运动功能训练的康复以治疗师的手法操作为 主,或在简单训练器械的辅助下,进行被动运动、辅助运动、 主动运动和抗阻运动训练等。在这种康复模式下,每名治疗师 在同一时间仅能对一名患者进行治疗,康复效率低下;而且训 练过程单调无趣,不利于患者积极主动参与到治疗中。治疗师 也不容易及时了解其训练程度和效果。针对传统康复训练的各 种问题,世界各国都在积极研究康复训练的新理论、新方法、 新手段。体感技术作为一项新兴技术,在康复领域展现了广阔 的发展前景。 1体感技术 EyeToy是索尼公司于2004年4月为PlayStation2游戏主机 推出的动作感应控制装置,通过EyeToy摄像头可把人物影像 投放到游戏中,用肢体动作操作游戏。EyeToy以固定频率采 集图像,通过对相邻两帧图像进行简单处理,得到画面中不同 的部分,进而可以感知是否有运动物体及运动物体的一些属性 (大小、位置、颜色等)。 自上市以来,基于EyeToy的运动康复研究不断涌现 。 。 体感技术也称动作感应控制技术,是由机器通过某些特殊 方式对用户的动作进行辨识、解析,并按照预定感测模式,对 相应动作在机器端作出反馈,属于虚拟现实技术范畴。体感技 术按体感方式与原理可分为 大类:惯性感测、光学感测、惯 EyeToy也 其价格优势及友好的交互界面备受理疗师青睐。 Flynn报道1例有2年脑卒中病史的76岁女性患者,用低成本 的Sony PS2 EyeToy及配套游戏对患者进行运动康复训练,训 练全程在患者家中进行;在4.5周时间内,患者完成20次时长 性与光学联合感测。目前体感技术在康复领域的应用主要为光 1 h的康复训练。研究采用配套游戏中的15种体感游戏作为训 基金项目:1.南通市应用研究计划项目(No.BK2013018);2.南通大学研究生科技创新计划(No.YKC12062)。 作者单位:南通大学机械T 程学院,江苏南通市226019。作者简介:代艾波(1990.),男,江苏徐州市人,硕士研究生,主要研究方向:工程 及汁箅机网学、虚拟现实技术及应用。通讯作者:瞿畅(1967一),女,硕-1‘,教授,主要研究方向:T程及计算机图学、虚拟现实技术及应用等。 http://www.cjrtponline.com
42一 一中国康复理论与实践2014年1月第2O卷第1期Chin J Rehabit Theory Praet,Jan.2014,Vo1.20,No.1 练项目,要求患者完成基于靶点的上肢运动、保持站姿和坐姿 的动态平衡,以及手眼协调性。通过Fugl—Meyer评定、贝克抑 郁量表、Berg平衡量表等方法证实,患者的上肢运动功能、平 (着重训练的部位及运动量),患者可根据理疗师的康复要求选 择合适曲目进行训练。在开发基于体感技术的康复训练系统的 同时,有必要对其实际临床康复效果进行验证,通常的方法是 衡功能、协调性均相应的改善;在训练过程中,患者未出现跌 倒或疼痛加剧的症状 。 以色列Rand等通过对健康年轻人、健康老年人和老年卒 与传统方式的训练效果进行对比 。…。Gil—Gomez等开发 r基于 电脑和Wii平衡板的康复训练系统——eBaViR