虚拟现实（VR）

1。虚拟现实简介

1。技术概念

虚拟现实用英语，缩写为“ VR”（被翻译为精神领域和魔术现实）。该术语是由1980年代初的美国VPL公司的创始人Jaron Lanier提出的，也称为精神领域技术或人工环境。 “虚拟”是指计算机生成的。因此，虚拟现实是指计算机生成的特殊环境。人们可以使用各种特殊设备“将”自己“投射”到这种环境中，并运行和控制环境以实现特殊目的，即人们是这种环境的主人。

VR是一项全面的集成技术，涉及计算机图形，人力计算机交互技术，传感技术，人工智能和其他领域。它使用计算机来产生现实的三维视觉，听力，气味和其他感觉，使人们可以通过适当的设备自然体验并与虚拟世界互动。当用户移动位置时，计算机可以立即执行复杂的操作以传递准确的3D世界图像以创造出存在感。总而言之，虚拟现实是人们通过计算机在视觉上操作和与复杂数据交互的新方法。与传统的人类计算机界面和流行的窗户操作相比，虚拟现实在技术思维方面取得了质量的飞跃。虚拟现实被广泛用于医学（虚拟人体，虚拟手术和远程手术，医学成像，康复医学，虚拟实验室）等。

2。虚拟现实（VR）技术的治疗原则

VR系统是由计算机部分或完全或完全由计算机生成的多维虚拟感官环境，它为参与者生成了各种感官信息。三维显示是必不可少且至关重要的设备，它是系统向用户输出反馈信息的主要手段。 VR系统可以由以下部分组成：1。高性能计算机系统和计算机图像功能采样和图形交互技术。 2。虚拟环境生成器。智能虚拟环境（IVE）是VR，人工智能和人造生命技术的有机组合。 3。计算机网络。 4。三维视觉图像生成和立体声显示系统。 5。立体声音响产生和扬声器系统。它是虚拟环境多维信息的重要组成部分。 6。力反馈触觉系统。参与者在虚拟环境中具有沉浸感的重要因素之一是，当用户用手或身体操纵虚拟物体时，他可以感觉到虚拟对象与虚拟对象之间的动作和反应力，从而产生触摸和力的感知。 7。跟踪和测量系统，用于人体，头部，眼睛和手的位置。运动跟踪是人们与虚拟环境之间信息相互作用的重要因素，是近年来VR技术发展的重要领域。 8。人类计算机界面和多维通信方法。这些技术目前主要反映在两种类型的交互式设备中：头盔显示器和数据手套。 9.软件支持环境需要建立和开发虚拟世界数据库。在基础支持软件和三维建模软件的支持下，建立了VR系统开发工具软件：在支持输入和输出传感器以及其他硬件的支持下，建立了人类计算机交互式图形接口。

3。虚拟现实技术的应用

（1）上肢康复训练机器人虚拟环境建模技术，以改变治疗师仅依靠手工训练中风康复训练的情况，研究人员已将机器人技术应用于中风康复领域，例如MIT-Manus，Mime，Mime，Arm-Guide，Arm-Guide，Armin，Armin和Thera Drive。研究表明，如果可以在培训过程中提供各种形式的信息反馈，则可以完全利用患者的主观计划，并且根据患者的状况，将向患者提供建议或建议，将大大提高康复效果。因此，研究人员设计了一种基于虚拟现实的康复训练系统，以刺激患者的兴趣和康复培训的动机。近年来，关于康复机器人的国内研究才刚刚开始，有关这种治疗方法的讨论需要进一步加深。

（2）在踝关节康复系统中应用虚拟现实，以改善踝关节康复治疗的条件，并提高关节运动功能障碍患者的康复治疗质量，机器人学院和赫比大学的自动化研究所，提出了一组基于虚拟现实技术的踝关节康复医疗实施计划。虚拟环境平台是在康复系统中构建的，用于为患者设计虚拟康复培训方案和医疗作业任务，以便患者可以利用虚拟环境创造出存在感并增加对康复医疗保健投资的热情。

（3）由于现有康复设备的局限性，虚拟现实在手臂外骨骼康复系统中的应用，患者在康复治疗中的运动形式是单调且无聊的，使患者易于养成无聊，并且无法有机地穿透运动治疗（或职业治疗），心理治疗和功能评估。河北技术大学的机器人技术研究所和自动化研究所提议将虚拟现实技术应用于ARM外骨骼康复医疗系统，并开发了整合康复培训，心理治疗和医疗记录数据库管理的自动康复医疗设备。

4。虚拟现实（VR）技术的治疗效果

（1）虚拟治疗计划的反馈动机可视化可以为患者提供连续和快速的反馈，从而创造并增强患者的治疗热情。最好的计划应该是为实时培训活动提供快速，积极的反馈，并提供长期治疗效果的清晰图像，在这种情况下，患者可以感觉到长期治疗的改善，这有助于他们设定适当的治疗目标并体验治疗过程。虚拟现实技术提供了重复练习，表现反馈和保持动力的技术手段。康复培训的虚拟现实的优点是，它可以为接受康复培训的患者提供两种反馈，包括对每种运动结果的实时反馈以及锻炼后的一系列结果，这可以提高患者对结果的认识。患者可以在虚拟环境中学习运动技能，并可以将学习的运动技能转移到现实世界中的真实环境中。

（2）以注意力为中心的患者可以完全专注于视觉虚拟任务，而无需进行锻炼。视觉虚拟康复通常会根据日常生活中的经验和测试来建立双重或多个功能性任务，例如秋季预防计划，与纯粹针对孤立的肌肉技术的治疗练习完全相反。在培训期间，患者试图实现治疗性运动目标并制定支持该目标的运动策略。早期证据表明，双重任务环境可以真正改善治疗结果。

（3）促进生活技能转化视觉虚拟康复可以有效地增强治疗计划产生的外部刺激的动态感知，尤其是在计算机产生的意外情况时。研究表明，锻炼过程中提供的非预测性测试可以有效地改变日常生活环境中所需的技能。

5。虚拟现实技术的指示和禁忌症

（1）指示

1）运动障碍的康复：平衡与协调技能培训，步行训练（帕金森患者），上肢和下肢训练（中风偏瘫的学生 - 手臂外骨骼治疗，脚踝运动控制）

2）日常生活行为康复：模拟现实生活中的情况，提供日常生活技能培训并提高社区生活技能

3）认知功能康复：颅骨损伤（改善认知功能和注意力），中风（忽略了横向空间的患者）

4）轮椅训练：设计一个虚拟驱动环境，以提供驾驶能力的定量评估，提供驾驶员培训并评估选择性控制

5）情绪障碍：改善恐怖，焦虑和抑郁等不良情绪。

（2）禁忌症

结合认知障碍和合作者以及非认知障碍和合作者。

（3）要注意的事情

1）患有严重高血压或心肺功能障碍，严重的关节疼痛以及严重的视力和听力障碍的人会谨慎使用或不使用这种治疗方法。

2）预处理解释：充分向患者解释了为什么虚拟技术用于治疗，并且使用虚拟技术的正确使用进行治疗。

3）培训对于某些患者来说很累，因此，为了保持患者的注意，应给予患者适当的休息。

4）患者遵循医生执行运动计划或接受感觉刺激的指示。在此期间，患者需要集中注意力。如果有不适，例如恶心，心跳加速和加重疼痛等，请告诉治疗师及时处理它。

2。虚拟现实（VR）技术工具和设备

1。跑步机程序员在跑步机前设计了一个大屏幕，投影仪模拟并创建了预期的环境。跑步机可以安装在宏伟的自然奇观或著名城市中，当然可以将它们安置在当地的邻里委员会中，在那里，患者会感觉自己在户外行走。它的功能包括：

（1）视觉影响大型投影屏幕将立即吸引教练和正在进行练习的患者的注意。对于他们来说，屏幕成为他们的世界，而恢复室中的这个环境比专业电影制作的户外场更安全。

（2）不同路径虚拟跑步机包含许多不同形式的路径。您可以穿越著名的城市，村庄，森林和公园。完成每条完整的路径大约需要50分钟，但是患者每次都可以根据自己的兴趣选择不同的步行部分，因为路径可以从不同的位置开始。

（3）当地的漫游设备还可以显示当地图像，使人们可以在熟悉的家乡散步。例如，患者可以在养老院散步，在市中心散步，甚至可以在当地的公园或旅游景点中散步。

（4）自适应跑步机可以根据用户的身体健康调整，并设置不同的步行速度和使用时间。对于需要精神护理的患者，每天都可以允许他们走相同的距离，以便他们逐渐熟悉这条路线。相关设备易于操作且易于使用。治疗师可以专注于患者的培训。

2。体育锻炼系统

这种设备的原理是吸引游戏患者的注意。这些游戏通常具有美丽而引人入胜的图形，并且游戏设备通常配备直观的触摸屏接口。游戏软件可以安装在设备的小屏幕或可移动屏幕上，以便可以将游戏屏幕从一个训练点传输到另一个训练点。该软件主要包括基本练习，生物反馈练习，客观结果检测，患者跟踪数据库和视频分析模块。

3。临床使用虚拟治疗系统简介

该虚拟治疗系统主要在中风，膝盖或髋部手术后使用。患者可以将系统作为物理治疗方案的一部分。

（1）操作

1）基本操作很简单，您可以使用手腕来控制鼠标按钮，并且无需移动手臂，还有一个专门为患者设计的遥控器。

2）菜单结构主菜单可以显示6种练习，只需选择任何一种培训即可。训练难度分为4个级别，选择一个难度级别开始游戏。

（2）虚拟设备操作训练旅程

1）训练开始步骤①对患者的正确定位：每个培训要求患者站在特定位置。患者需要移动，直到屏幕上的人位于五颜六色的矩形中。 ②选择培训项目：通过屏幕，选择培训项目，患者尝试选定的运动。治疗师可以使用此屏幕向患者解释相应的培训。在倒计时开始此训练。 ③解决问题：如果要暂停训练，请按左鼠标按钮。要结束一半的训练，请右键单击。如果在游戏过程中按“播放”按钮，可以打开一个小型相机屏幕。从视图中，可以消除一些故障。 ④结果表明，在训练后，将获得分数概述。如果安装了打印机，则可以从评分接口打印患者的性能。

2）使用详细菜单的含义是根据患者的需求调整所需的培训的特定设置。为了启动一个更适合患者的游戏。

（3）操作虚拟设备的预防措施

1）患者应熟悉培训过程，治疗师应在治疗之前或治疗期间给予完整的解释和指导；

2）观察患者的反应，如果有任何不适，请立即停止；

3）如果患者在治疗过程中患有不良情绪，则治疗师应鼓励并尝试消除他们。