基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统和方法与流程

本技术涉及医疗和医疗器械，特别涉及一基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统和方法。

背景技术：

1、下肢功能障碍是指由于中枢神经系统或外周神经系统的损伤，导致下肢的运动、感觉、协调等功能受到影响，从而影响日常生活能力和生活质量的一种症状。下肢功能障碍的常见原因有中风、脊髓损伤、神经肌肉疾病等。下肢功能障碍的患者需要进行长期的康复训练，以恢复下肢的力量、活动度、灵敏度和协调性等。目前，下肢康复训练的方法主要有传统的人工训练和机器人辅助训练。

2、其中，传统的人工训练是指由专业的康复医师或治疗师对患者进行手法操作或指导患者进行一些简单的重复性动作，如踏步、蹬车、抬腿等，这种方法虽然简单易行，但存在以下缺点：

3、(1)训练效果难以量化和评估；

4、(2)训练内容单一乏味，难以激发患者的主动性和兴趣；

5、(3)训练强度和时间难以控制，容易导致患者或治疗师的疲劳和损伤；

6、(4)训练资源有限，难以满足大量患者的需求。

7、机器人辅助训练是指利用机器人技术对患者进行被动或主动辅助的下肢运动训练，如踏板式、机械臂式、外骨骼式等，这种方法相比传统的人工训练，训练效果可以通过数据采集和分析进行量化和评估，训练内容可以通过虚拟现实技术提供多样化和有趣的场景和任务，训练强度和时间可以通过智能控制算法进行精确调节，训练资源可以通过网络技术进行远程共享和管理，但是，机器人辅助训练也存在以下缺点：

8、(1)机器人设备成本高昂，难以普及；

9、(2)机器人设备结构复杂，难以安装和调试；

10、(3)机器人设备与患者之间的力学交互难以模拟真实环境，难以提高患者的沉浸感和参与感；

11、(4)机器人设备与虚拟现实技术之间的协同难以实现，难以提供完整和连贯的康复体验。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统和方法，以解决解决了传统人工下肢康复训练的效果难以评估，训练乏味，训练强度和时间难以控制，容易导致患者或治疗师的疲劳和损伤，难以满足大量患者的需求，以及机器人下肢康复训练设备成本高昂，安装和调试困难，机器人设备与患者之间的力学交互难以模拟真实环境，降低了患者的沉浸感和参与感，机器人设备与虚拟现实技术之间的协同难以实现，难以提供完整和连贯的康复体验的问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统，包括：采集模块，所述采集模块用于采集患者的当前运动数据和当前生理信号；控制模块，所述控制模块用于利用预设算法对所述当前运动数据和所述当前生理信号进行分析，得到所述患者的下肢功能评估结果，根据所述下肢功能评估结果确定所述患者的目标康复训练计划、目标虚拟训练场景和目标虚拟训练任务；训练模块，所述训练模块用于获取基于所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务进行训练得到的所述患者的最终下肢训练结果，并基于所述最终下肢训练结果调整所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务。

3、可选地，上述的基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统，还包括：可穿戴设备，所述可穿戴设备用于显示所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务。

4、可选地，所述可穿戴设备，包括：头戴式设备，所述头戴式设备用于显示所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务叠加至真实环境后的目标训练场景，并根据所述患者的头部姿态调整视角和视距；手持式设备，所述手持式设备用于检测所述患者的手部姿态和位置信息，并将所述手部姿态信息和所述位置信息映射至所述目标训练场景。

5、可选地，所述训练模块，包括：采集子模块，所述采集子模块用于采集所述当前运动数据和所述当前生理信号；显示子模块，所述显示子模块用于显示所述目标训练场景和所述最终下肢训练结果。

6、本技术第二方面实施例提供一种基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练方法，采用上述实施例的基于增强混合现实技术的卧床式下肢康复训练系统，所述方法包括以下步骤采集患者的当前运动数据和当前生理信号；利用预设算法对所述当前运动数据和所述当前生理信号进行分析，得到所述患者的下肢功能评估结果，根据所述下肢功能评估结果确定所述患者的目标康复训练计划、目标虚拟训练场景和目标虚拟训练任务；获取基于所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务进行训练得到的所述患者的最终下肢训练结果，并基于所述最终下肢训练结果调整所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务。

7、可选地，所述目标康复训练计划包括训练模式、训练强度、训练时间、训练频率和训练目标。

8、可选地，所述目标虚拟训练场景包括自然风光训练场景、城市景观训练场景和游戏训练场景，所述目标虚拟训练任务包括行走训练任务、跑步训练任务、跳跃训练任务和踢球训练任务。

9、可选地，在获取基于所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务进行训练得到的所述患者的最终下肢训练结果之前，包括：利用所述预设算法对所述当前运动数据和所述当前生理信号进行分析，确定所述患者的当前下肢训练结果；基于所述当前下肢训练结果显示至少一种反馈信息提醒所述患者的训练进度，其中，所述至少一种反馈信息包括语音反馈、文字反馈、图形反馈、声音效果和得分奖励中的至少一种。

10、可选地，在获取基于所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务进行训练得到的所述患者的最终下肢训练结果之前，还包括：获取用户的训练模式调节指令，或训练强度调节指令，或训练时间调节指令，或训练频率调节指令，或训练目标调节指令，或目标虚拟训练场景调节指令，或目标虚拟训练任务调节指令；判断所述训练模式调节指令，或所述训练强度调节指令，或所述训练时间调节指令，或所述训练频率调节指令，或所述训练目标调节指令，或所述目标虚拟训练场景调节指令，或所述目标虚拟训练任务调节指令是否满足预设调节条件；若所述训练模式调节指令，或所述训练强度调节指令，或所述训练时间调节指令、或所述训练频率调节指令，或所述训练目标调节指令，或所述目标虚拟训练场景调节指令，或所述目标虚拟训练任务调节指令未满足所述预设调节条件，则发出提醒信息提醒用户是否执行调节指令。

11、可选地，所述获取基于所述目标康复训练计划、所述目标虚拟训练场景和所述目标虚拟训练任务进行训练得到的所述患者的最终下肢训练结果，包括：采集所述患者的最终运动数据和最终生理信号；利用所述预设算法对所述最终运动数据和所述最终生理信号进行分析，得到所述最终下肢训练结果。

12、本技术利用采集模块采集患者的当前运动数据和当前生理信号，利用控制模块利用预设算法对当前运动数据和当前生理信号进行分析，得到患者的下肢功能评估结果，根据下肢功能评估结果确定患者的目标康复训练计划、目标虚拟训练场景和目标虚拟训练任务，利用训练模块获取基于目标康复训练计划、目标虚拟训练场景和目标虚拟训练任务进行训练得到的患者的最终下肢训练结果，并基于最终下肢训练结果调整目标康复训练计划、目标虚拟训练场景和目标虚拟训练任务。由此，解决了传统人工下肢康复训练的效果难以评估，训练乏味，训练强度和时间难以控制，容易导致患者或治疗师的疲劳和损伤，难以满足大量患者的需求，以及机器人下肢康复训练设备成本高昂，安装和调试困难，机器人设备与患者之间的力学交互难以模拟真实环境，降低了患者的沉浸感和参与感，机器人设备与虚拟现实技术之间的协同难以实现，难以提供完整和连贯的康复体验的问题，通过提供一种低成本、高效率、高效果、高趣味的下肢康复训练方法，适用于卧床患者的早期、中期和后期康复训练，可以提高患者的沉浸感和参与感，促进下肢功能的恢复，提高患者的下肢功能和生活质量。

13、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。