软件方面
• 相对于硬件，应用到康复工程的软件在市面上难
得一见，而最新最尖端的虚拟现实技术，无一例 外的都用在了目前最热门的行业————游戏产 业
• 以ATI图形显示设备公司推出的HDR（High-
Dynamic Range）技术来说，就达到了前所未有 的高度。这个算法可以实现与人眼相近的灰阶分 辨能力，也就是可以呈现过亮或过暗区域的更多 细节，同时，更令人惊叹的是，它可以做到对人 眼瞳孔应激的模拟，即从黑暗的房间进入明亮的 花园，你会感觉到很明显的玄光，然后场景才
逐渐恢复正常。
• EAX是我们熟悉的环境效果程序集，它的4.0版本
更是对音效做出了惊人的仿真！
众所周知，站在大厅的中央和角落听到的同一音 源的效果也是不同的，并且，随着音源位置的变 化，直接声波与一次反射声波乃至多次反射声波 由于室内建筑的遮挡，也会产生不同的音效；同 时，不同的材质，不同形状的墙面都会对音效产 生影响……这一切，EAX 4.0全部做到了，
肢体治疗
Airbourne Ranger
Birds N' Balls
Drums
Formula
Hip Abduction
Hip Flexion
Snowboarding
Soccer
Coconutz Gravball Sharkbait Volleyball
Application Airborne
Birds & Balls CocoNuts Drums Formula Racing
虚拟手术模拟
模拟病人(the Human Patient Simulator),
• 适用于护理、外科和麻醉的预期
• 可以对模拟病人进行体检、呼吸道管理、
进行心肺复苏、电除颤、静脉给药和观察 创伤发展过程。
VR以及在康复领域的新进展
哈工大的最新成果
• 多功能手臂
康复训练机 器人
国外最新研究成果
作业治疗
• 建立一个和日常生活环境一致的虚拟环境,
患者戴上头盔、手套等,可如身临其境一样 进行作业,如使用吸尘器打扫房间,用洗衣机 洗衣服等,吸尘器、洗衣机等房间中的设备 都是虚拟的,在作业中出现失误,也不会对患 者的身体造成损坏,这种环境可用于慢性病 治疗及生活技能丧失者的康复。
残疾人功能辅助
• ·三维计算机图形学技术
• ·采用多功能传感器的交互式接口技术
• ·高清晰度以及高更新速度的显示技术
特征
• immersion 沉浸性 • interaction 交互性 • imagination 构想性
组成
• 虚拟世界生成
设备
• 感知设备： • 跟踪设备： • 人机交互设备
虚拟现实（VR）的广泛应用
用VR技术建立各种虚拟社交场景，如演讲比赛、 虚拟会议室、咖啡店等，帮助患者克服心理障碍。
• 另外在痛感较强的牙科手术和其他治疗过程中虚
拟疗法能够吸引病人的注意力。
• “雪世界”是第一种专门用来治疗烧伤后遗症的
虚拟环境。在美国西雅图烧伤治疗中心，患者在 接受痛苦的治疗过程中可以在虚拟环境中飞越冰 封的峡谷，俯视冰冷的河流和飞溅的瀑布，还可 以将雪球抛向雪人，观看河中的企鹅和爱斯基摩 人的圆顶雪屋。“雪世界”的研发者认为，虚拟 现实疗法之所以能够获得成功，主要是它能够把 病人的注意力从创伤或
康复车
•
先天性运动和功能障碍的恢复
• 美国加州洛玛琳达大学研制的“神经康复
工作站”是一个采用压力传感器、生物传 感器,具有数据手套和视线跟踪系统的可视 化工作站,可用于诊断因严重事故或先天性 引起的身体缺陷,并针对病人缺乏运行的现 象,让其沉浸在与真实世界的物理规律不尽 相同的虚拟现实之中,从而有助于恢复病人 感觉或运动障碍。
辅助治疗
1. VR用于解剖和病理分析 虚拟人体解剖图：
• 数字化3D解剖图谱 • 无外界干扰 • 自由地观察、移动和生成解剖结构 • 快捷地学习和了解解剖信息.
在VisualC++开发平台下,结合CT技术利用 OpenGL图形库编程实现的思路:不断判断操 作者手的状态，通过VR系统实现对每块骨骼 模型进行抓取、移动和旋转的人体骨骼虚拟 现实系统。
医生可通过VR在本地的一个虚拟患者模型上进行 操作,其动作通过高速通信网络或卫星传递给机器 人对远地患者进行手术.
机器人上立体照相机所获得的图像信息反馈给医 生,显示在医生的HMD显示屏上,并加载到虚拟人 体上。
日本研制出远程控制的血管缝合机器人,实现了直 径1mm血管的远程操作缝合手术,并已成功实现了 由在纽约的医生为在巴黎的患者实施外科手术。
什么是虚拟现实(Virtual Reality) ？
• 1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出
了“Virtual Reality”（虚拟现实）的概念。在这里， “Reality”的含义是现实的世界，或现实的环境。所以， “Virtual Reality”（虚拟现实）的另一个名称是“Virtual Environment”（虚拟环境）。
• Patients stand in front of a "green
screen" that is digitally removed, leaving only the patients actual body images placed within the video environment; No headgear or wires, only a lightweight glove on one hand and no system calibration is required.
2. 创伤后应激障碍
• 美国9.11以后出现大量的创伤后应激障碍的
患者。Eifede和Hoffman运用VR重现了世贸 中心的爆炸场面，并运用此技术对一个传 统疗法失败的患者进行治疗，该患者被成 功治愈。
3 注意力缺陷障碍诊断和治疗
运用VR技术辅以EEG对注意力缺陷障碍的儿童进 行治疗监控，不但对多动、注意力不集中等有明显效 果，而且可以提高受试者的成绩及IQ值。
不足之处
– 技术方面。头盔式显示器、图形眼镜、数据服、数据 手套、立体声耳机、跟踪系统、三维空间传感器等的 视场，分辨率，造成眩晕等问题还有待解决。
– 听觉接口和力觉接口等设备还在研究，应用还不多。 味觉，嗅觉，运动觉等技术，还缺乏研究。
– 缺乏相关治疗和评估标准 – 系统的交互性现实还不是很好 – 较好的虚拟现实系统外围设备还较贵,致使大规模使用
●
室内样板房演示
军事应用●
●城市规划
●游戏娱乐
●文物保护
在康复工程与康复医学中的应用
肢体治疗
• 生理治疗
作业治疗
•
残疾人功能辅助
• 认知和心理治疗
• 远程医疗
• 辅助治疗
肢体治疗
• 与游戏结合
由屏幕提供一种人工 景物,使患者如同置身 于游戏或旅游的环境 中,使治疗过程充满乐 趣,提高患者的乐观情 绪。
• IREX tracks the movement of the
patient's body and extremities within the clinician-prescribed range-of-motion criteria. This data is recorded as an output report, which allows the clinician to see if the patient is performing in line with the prescribed exercise targets.
不随操作变型。血管没有血液，胆管没有分泌，心脏不跳 动。）
• 对增强现实更好的图像校准技术。 • 适当的数据表示体系。 • 减小广域网延迟。延迟应该大大减小，提供远距合作。
还不行。 – 须满足众多矛盾的要求.例如,高质量的图形绘制和实时
刷新的矛盾、计算精度和速度的矛盾、大容量和高速 的数据存储的矛盾、全彩色高分辨率显示和绘制速度 的矛盾等.
技术问题
• 更逼真的仿真。
图像不真实 接触和力反馈几乎没有， 用户不能实时看到视场变化。
• 器官和人体结构的逼真模型。（例如，器官不随重力变型，
VR相对传统的干预训练方法的优势:
• 提供多种治疗场景和刺激,患者在安全的环境中进行康复
治疗
• 可根据患者的实际情况进行治疗过程设计,而且同样的场
景和任务可以重复进行
• 可以迅速得到治疗效果的反馈信息, 并对数据进行存储,对
医生掌握患者的病情有一定作用
• 有利于开展远程治疗,大大方便了患者,增加了受益的范围 • 减少患者的治疗费用。
特制的人-机接口让肢体残缺者顺利地操纵计算机或 控制相关器具以实现生活自理等,并且在操作过程 中完全有一种身临其境的感受。
认知和心理治疗
1. 用于焦虑障碍的治疗
• 恐高症
1994年，Lamson和Meisner将30个恐高症患者置 于用VR技术建构的虚拟高空中，有90%的人治疗 效果明显。
• 社交焦虑症
• "Virtual"说明，这个世界或环境是虚拟的，不是真实的。
这个世界或环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。 用户应该能够"进入"这个虚拟的环境中。所谓"进入"这个 虚拟的环境中，是指用户以自然的方式与这个环境交互 （包括感知环境并干预环境），从而产生置身于相应的真 实环境中的虚幻感，身临其境的感觉。
什么是虚拟现实(Virtual Reality) ？
• 特定的交互工具(如感传手套、视频头盔、立体眼
镜等)
• 通过计算机的软硬件 • 仿真环境 • 使用者可以通过传感器装置与虚拟环境相互作用，