面向手部康复训练的虚拟现实平台研究与设计

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虚拟现实(Virtual Reality, VR)是一门借助计算机构建出一个与现实环境十分逼近的虚拟环境,且支持用户使用自然的技能亲身感受的人机交互技术。虚拟现实技术在现实中应用广泛,在医学领域也有着传统手段不具备的优点,临床研究同时表明这种技术具有良好的康复效果。本文将此技术应用于脑卒中患者的运动障碍康复。在虚拟康复训练系统中,虚拟场景的设计是研究重点之一。运动障碍患者针对不同部位进行康复训练时,需要不同的虚拟现实平台。本文针对脑卒中患者腕部活动度低的病症设计虚拟现实训练平台,使患者在虚拟环境中扮演一个角色,成为虚拟环境中的一部分,通过训练动作与虚拟环境进行交互,达到逐渐恢复腕关节活动度的目的。本文运用3ds Max制作虚拟场景中的模型并赋予材质,通过Virtools进行模型的交互和整合,实现了面向手部康复训练的虚拟现实平台的构建。平台针对手部运动障碍患者设计了两个训练场景,第一个场景主要用于训练手腕的屈伸运动,第二个场景除训练手腕的屈伸运动之外增加手腕的尺、桡屈运动训练。每个场景具有三个递增难度训练任务供患者选择。训练动作完成后平台会根据训练情况自动进行动作评分。通过试验表明,该平台运行良好,具有实际应用价值,可在运动障碍康复领域扩展使用。
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