基于虚拟现实的下肢主被动康复训练系统研究

郭晓辉,王晶,杨扬,张鑫,徐光华

(1.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 710049, 西安;2.西安交通大学机械工程学院, 710049, 西安)



基于虚拟现实的下肢主被动康复训练系统研究

郭晓辉1,2,王晶1,2,杨扬1,2,张鑫1,2,徐光华1,2

(1.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 710049, 西安;2.西安交通大学机械工程学院, 710049, 西安)

针对传统下肢康复训练中病人参与度低、无法产生主动运动意图等问题,设计实现了基于虚拟现实的下肢康复训练系统。基于大脑镜像神经元和神经可塑性理论,利用Matlab和Labview等软件实现数据实时通信与反馈处理,结合虚拟现实场景建模和动画脚本编辑的方法,通过3D视觉和听觉等效果作用于患者神经中枢,形成信息传递的封闭回路,以实现对受损神经中枢的主被动协同刺激,激发大脑运动区镜像神经元,强化自主运动意图。研究结果表明,该系统能辅助患者完成主被动模式下的康复训练,并在训练中为患者提供深度虚拟环境的视觉交互,大大增强了康复训练中对受损神经中枢的刺激,提高了患者的训练效率和积极主动性。该技术在神经中枢损伤的康复领域有一定的应用前景。

下肢康复训练系统;视觉交互;虚拟现实

随着社会老龄化的加剧,脑卒中发病率呈上升趋势。据统计,我国城乡居民脑卒中的患病率为每10万人中约400～700例,致死率为每10万人中约130例。以我国13亿人口计,可推算出每年脑卒中病死者超过150万例,生存者约为600～700万[1-2],其中由脑卒中所引发的下肢运动功能障碍的患者占有很大比例。……