数字化仿真镜像治疗训练系统的制作方法

本发明属于医疗康复设备领域，涉及镜像治疗技术，具体涉及数字化仿真镜像训练系统，本发明训练系统适用于脑卒中后手功能障碍康复训练，同时也适用于截指、截肢及手部手术后患肢疼痛人群。

背景技术：

流行病学研究显示中国每年新发脑卒中患者约200万人，70～80％的脑卒中患者肢体功能障碍，80％脑卒中患者伴有上肢功能障碍，其中手功能障碍是导致脑卒中患者运动功能不足，生活质量下降的最主要原因。

镜像治疗是基于视错觉和视觉想象进行的康复治疗技术。镜像治疗通过对大脑运动皮层区激活，可以促进损伤侧脑神经元连结重塑，从而促进瘫痪肢体运动功能恢复，并且镜像治疗通过视错觉干扰感觉、运动反馈，也可以用于肢体疼痛的抑制治疗。手功能障碍或感知觉障碍的镜像治疗可以促进手运动功能恢复，改善患肢疼痛，达到手功能康复的目的。传统的镜像治疗因为光学成像存在角度差异，外界物品较易干扰成像，并且缺乏规范的操作程序难以达到好的治疗效果。

本发明基于数字化摄影和影像处理技术，提供规范程序性数字化仿真镜像治疗训练系统，以促进手运动、感觉功能障碍患者恢复，进一步提高手功能障碍康复治疗效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供数字化仿真镜像治疗训练系统，能够实现规范化镜像治疗训练，改善治疗效果。

本发明基于数字摄影和影像处理技术，针对手部产生数字化镜像画面实现镜像治疗，并根据患者手功能障碍分级设计手部运动训练任务，提高镜像治疗有效性及依从性，进一步规范镜像治疗训练流程。

具体而言，本发明提供了一种数字化仿真镜像治疗训练系统，其特征在于该仪器包括，受训者交互显示器（1）、训练者操控平台（2）、主机（3）、摄像头（4）、音响（5）、数字镜像训练盒（6），其中，训练者操控平台由显示器、键盘、鼠标组成，受训者交互显示器（1）、训练者操控平台（2）与主机（3）连接，训练者通过训练者操控平台（2）将训练指令输入主机（3），受训者通过受训者交互显示器（1）接受训练刺激；摄像头（4）与主机（3）连接，传输影像信息；影像画面再传输到训练者操控平台（2）显示器，经镜像处理后传输到受训者交互显示器（1）；音响（5）与主机（3）相连接传递指令信息。

优选在本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统中，两个摄像头（4）分别拍摄左右手影像；和/或，训者交互显示器（1）、训练者操控平台（2）、主机（3）、摄像头（4）、音响（5）都安装固定于数字镜像训练盒（6），其他训练工具也将放在数字镜像训练盒（6）相应的置物盒里。 优选在本发明的数字化仿真镜像训练设备中，受训者交互显示器（1）是分辨率为1360*768的触屏液晶显示器，用于反馈镜像影像画面和受训者输入训练判断结果。

优选在本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统中，训练者操控平台（2）的显示器为分辨率1440*900的非触屏液晶显示器，包括鼠标与键盘用于训练者控制设备及输入训练指令。

优选本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统中，摄像头（4）像素800万，广角70度镜头，用于拍摄左右手运动影像画面。

另外本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统中通过软件编制训练系统控制，包括空间想象训练模块、基本动作训练模块、功能动作训练模块。

该空间想象训练模块，以高强度、大剂量判断式训练作为训练手段，为受训者提供空间想象和视觉想象能力训练，训练内容主要为判断所示图片为左手或右手。

该基本动作训练模块，为受训者提供手部基本动作训练，基本动作训练内容包括比OK、比数字、侧捏、尺偏、钩状抓握、拇指对食指、拇指对四指、拇指对小指指根、拇指环转、拇指屈伸、拇指外展、前臂旋后、前臂旋前、前臂旋前旋后、球状抓握、手指内收外展、四指单独屈伸、四指屈曲、四指伸展、腕背伸、腕掌屈、握拳、掌指关节屈曲指间关节伸展、直拳、柱状抓握。

该功能动作训练模块，为受训者提供手部功能性动作训练，功能动作训练内容包括叠毛巾、堆棋子、翻卡片、翻木板、木棒抓握、木块抓握、拿玻璃杯、拿回形针、拿矿泉水瓶、拿铅笔、拿勺子、拿钥匙、拿易拉罐、捏夹子、握弹力球、握网球。

本发明所提供的镜像训练和镜像治疗训练系统，旨在通过摄像头采集受训者健侧手部运动影像，通过数字化摄影和影像处理技术，以数字化镜像影像反馈给受训者，从而进行手部镜像治疗训练。该数字化仿真镜像治疗训练系统，通过受训者完成手部动作训练任务实现训练目的。在受训者接受训练任务前，接受空间想象能力训练，而后依据手功能评估结果接受基本动作训练及功能动作训练。在受训者完成训练任务的过程中，持续给予声音指令，并适当给予影像提示，以形成完整、规范的任务内容和训练程序。

本发明采用上述技术方案：通过基于数字摄影和影像处理技术，针对手部产生数字化镜像画面，以空间想象能力训练、基本动作训练、功能动作训练为训练主要模块实现镜像治疗训练，并根据患者手功能障碍分级设计手部运动训练任务，提高镜像治疗有效性及依从性。

本发明具有以下优点：

1、以数字化镜像影像代替光学镜像影像，更易产生视错觉与视觉想象，可控性及操作性强于后者，能提高受训练者的依从性，对镜像治疗训练效果有改善；

2、根据受训者手功能障碍程度设计科学合理的镜像治疗训练内容和方案，通过训练获得最大收益的手功能治疗效果；

3、在镜像治疗前整合空间想象训练，提高受训者视觉想象、注意力及空间分辨能力，促使受训者产生视错觉，提高治疗效果；

4、通过数字化影像处理技术人为控制、修改镜像影像和视觉反馈信息，使受训者充分适应并接受镜像治疗，能够高效的获得最佳的训练效果；

为了便于理解，以下通过具体的附图和实施例对本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统进行详细的描述。

附图说明

图1是本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统的一个具体实施方案示意图，

其中，1为受训者交互显示器，2为训练者操控平台，3为主机，4为摄像头，5为音响，6为数字镜像训练盒，7为空间想象训练模块，8为基本动作训练模块，9为功能动作训练模块。

图2是空间想象能力训练中判断左右手的训练实施示意图。

图3是本发明涉及的部分手部基本动作训练提示图片示意图。

图4是本发明涉及的部分手部功能动作训练提示图片示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的镜像治疗方法和镜像治疗训练系统，旨在采集受训者健侧手部运动影像，通过数字化摄影和影像处理技术，以数字化镜像影像反馈给受训者，从而进行手部镜像治疗训练。该数字化仿真镜像治疗训练系统，通过受训者接受视觉反馈、感觉反馈信息达到激活脑区、促进康复目的。在受训者接受训练任务前，接受空间想象能力训练，而后依据手功能评估结果接受基本动作训练及功能动作训练。在受训者完成训练任务的过程中，持续给予声音指令，并适当给予影像提示，以形成完整、规范的任务内容和训练程序。

实施例1

如图1所示，为本发明的数字化仿真镜像治疗训练系统实例，其中：

受训者交互显示器1作为受训者接受训练刺激、指令并进行人机互动的输入界面，由分辨率为1360*768的触屏液晶显示器组成。

训练者操控平台2包括分辨率为1440*900的非触屏液晶显示器、鼠标、键盘，提供训练者输入训练方案，包括：开机、关机、病人信息输入、空间想象训练参数设定、基本动作训练参数设定、功能动作训练参数设定。

主机3采用普通台式电脑主机配置，包括硬盘、内存、中央处理器、显卡、主板，用于处理、储存手部运动影像。

摄像头4为像素800万，广角70度镜头，用于拍摄左右手运动影像画面，并将影像信息传送到主机3，由主机处理为镜像视频反馈到受训者交互显示器1。

音响5用于播放训练提示音、指令、放松音乐。

数字镜像训练盒6作为受训者交互显示器1，训练者操控平台2，主机3，摄像头4，音响5结构的安置、固定装置。

空间想象训练模块7，以高强度、大剂量判断式训练作为训练手段，为受训者提供空间想象和视觉想象能力训练，训练内容主要为判断所示图片为左手或右手。

基本动作训练模块8，为受训者提供手部基本动作训练，基本动作训练内容包括比OK、比数字、侧捏、尺偏、钩状抓握、拇指对食指、拇指对四指、拇指对小指指根、拇指环转、拇指屈伸、拇指外展、前臂旋后、前臂旋前、前臂旋前旋后、球状抓握、手指内收外展、四指单独屈伸、四指屈曲、四指伸展、腕背伸、腕掌屈、握拳、掌指关节屈曲指间关节伸展、直拳、柱状抓握。

功能动作训练模块9，为受训者提供手部功能性动作训练，功能动作训练内容包括叠毛巾、堆棋子、翻卡片、翻木板、木棒抓握、木块抓握、拿玻璃杯、拿回形针、拿矿泉水瓶、拿铅笔、拿勺子、拿钥匙、拿易拉罐、捏夹子、握弹力球、握网球。

实施例2

结合图片2-4说明本发明数字化仿真镜像治疗训练系统的治疗流程及方案：

具体操作的时候，通过下列步骤实现训练过程。步骤（1）：在受训者接受训练前，由专业康复治疗师进行临床量表功能评估，并将结果录入主机；步骤（2）：受训者接受空间想象能力训练；步骤（3）：依据步骤（1）评估结果，康复治疗师制定相应训练方案，受训者接受基本动作训练；步骤（4）：依据步骤（1）评估结果，康复治疗师制定相应训练方案，受训者接受功能动作训练。

在该数字化仿真镜像治疗训练系统中，在步骤（1）中，由专业康复治疗师进行多项系统规定临床评估量表，以确定受训者功能状态和恢复程度，指导训练任务的设计，具体量表包括：Brunnstrom，Fugl-Meyer Assessment，手运动功能状态评分，肌张力，疾病病程。

在步骤（2）中，系统运行后在显示屏上呈现手部图片一张，受训者操作键盘判断出手的左右，每次出现的手部图片都是随机从图库中抽取，每张图片显示时间最长为5秒钟，当受训者在5秒钟内判断正确则进入下一幅图，当受训者在5秒内判断错误或无判断则同样进入下一幅图，当判断60幅图后程序运行结束，即为一组训练，程序计算正确率，参见图2。受训者休息30-60秒后，继续重复程序运行，进行第二组训练。其中较优地，在空间想象能力训练中，受训者接受2-3组训练，以提高其空间想象能力及注意力。

在步骤（3）（4）中，根据受训者评估结果选择具有临床治疗价值的手部基本动作训练和功能动作训练，为了更直观、形象，并规范地进行治疗训练，训练过程中持续给予受训者声音指令，适当给予图片或影像提示。手部基本动作训练，优选地，以比OK、比数字、侧捏、尺偏、钩状抓握、拇指对食指、拇指对四指、拇指对小指指根、拇指环转、拇指屈伸、拇指外展、前臂旋后、前臂旋前、前臂旋前旋后、球状抓握、手指内收外展、四指单独屈伸、四指屈曲、四指伸展、腕背伸、腕掌屈、握拳、掌指关节屈曲指间关节伸展、直拳、柱状抓握为手部基本动作训练内容，参见图3；手部功能动作训练，优选地，以叠毛巾、堆棋子、翻卡片、翻木板、木棒抓握、木块抓握、拿玻璃杯、拿回形针、拿矿泉水瓶、拿铅笔、拿勺子、拿钥匙、拿易拉罐、捏夹子、握弹力球、握网球为功能动作训练内容。康复治疗师可以为受训者选择合适的训练组数，例如选择一个项目后，1组训练指该项目动作训练10次,优选地，训练处方为3-5个训练动作，每个动作2组即20次。