基于Kinect与虚拟现实的社区家庭康复系统的研制剖析.pptx

刘燕 杨艺 李中 基于Kinect与虚拟现实的社区家庭康复前端系统的研制 中山大学中山医学院生物医学工程系 2014 年中华医院信息网络大会 目录 2 1.康复医疗相关现状及医疗健康服务的需求 2.系统目标规划 3.前端机系统基本架构与实施 4.前端系统的实验测试 5.未来社区医疗康复服务的设想 现状及需求_ 3 社会、工作、环境 社会工作节奏加快，科技、环境、生活压力等原因导致各种疾病患病率上升，尤其城市各类人群中有相当大的一部分人处于亚健康状态。 患病率↑ 现状及需求_1 4 人口 现状 人口老龄化，老年人群增长，慢性病和老年病（高血压、脑卒中、老年痴呆等）成为医疗服务的重要关注点 年龄（岁） 2040年占人口总比例或人数（预计） ≥65 20％ ≥80 7400多万（增长速度：每年5％） 人口高龄化 20世纪90年代以来中国的老龄化进程加快。65岁及以上老年人口占总人口的比例由5.57%上升为6.96%。据统计：2012年，老年人1.94亿，达14.3%；2013年，老年人2.02亿，达14.8%；目前中国人口已进入老年型。 如何获得更好的医疗服务，提高生活生存质量？ 现状及需求_2 5 医院和医疗卫生信息化的现况 医院医疗业务流程在数字化医疗平台上以一种及时、全面汇总和高效利用信息的方式展现和实施，向病患者提供全方位的治疗服务。 现代的医疗模式 预防+治疗+康复 现状及需求_2 6 医院和医疗卫生信息化的现况 远程预约、远程医疗、慢病监控、移动医疗、医疗云等大数据综合解决方案改变了现有的医疗健康服务模式。 现代的医疗模式 预防+治疗+康复 医院的资源有限，高龄、慢病人群日趋增多，如何提供医疗保健服务？院外的医疗服务？养老院、家庭迫切需要社区医疗提供近身跟踪和健康保健服务。 康复医疗相关现状及需求---3 7 医院和康复中心内的康复资源与病人面临“僧多粥少”的局面。 某些疾病患者在经过医院的治疗后希望进行一些社区和家庭式的康复训练来提高康复效果 脑卒中患者在进行前期基本康复治疗后特别需要后期康复训练 荷兰可视化虚拟康复系统（瑞安市任命医院康复医学中心已使用） 8 小型轻便的Kinect传感器 9 Kinect 是一种“姿态检测”设备，它的三维摄像头可以自动捕捉镜头前的人，并将人体等效成一个“由20个点组成的三维点空间模型”，从而准确地实现姿态检测。用户不需要再佩戴任何其他的装备 利用Kinect For XBOX传感器捕捉用户运动轨迹，空间识别精确率达到了4mm，其关键技术特性归纳为四点： 骨骼跟踪、动作识别、人脸识别、语音识别。 本系统主要利用的技术特性即为Kinect的“骨骼跟踪”。 已有的应用 10 目前关于Kinect的应用多在教育与娱乐方面。 目前，虽国内外的科技人员已开发了一些康复训练系统，但大部分都需在专门的实验室环境内进行康复训练。 台湾中央大学用Kinect开发出针对医学场景应用程序的单位，其应用程序旨在帮助有肢体功能障碍的病人进行运动康复。 美国公司开发的用于心血管病人的术后运动回复程序。 中兴公司开发的康复游戏训练软件 姿态检测 + 生理参数采集 + 语音与视频通讯 Kinect全新的交互传感方式正逐渐渗透到生活的各个领域 家庭康复系统前端机基本结构 11 前端机硬件组成 Kinect传感器+计算机（+电视机） 软件模块 传感器数据采集处理模块：数据采集、数据转换； 后台实时数据处理模块：数据处理、数据存储、数据输出； 虚拟老师标准动作模块：提供患者训练模式及动作选择功能和动作指导功能服务； 患者动态形象虚拟化模块：患者虚拟化服务与实现； 网络交流模块：患者数据上传、医师数据下载； 前端机系统基本逻辑架构 12 康复前端 网络部分 1）患者训练客户端：提供康复训练服务及数据维护； 2）患者网络服务客户端：数据上传与医师建议下载； 3）医师网络服务客户端：数据查看及个人建议上传； WINFORM 系统规划与部署 13 WPF ASP.NET 网络服务端 信息交互 量表统计 数据更新 自动分析 后期 在Visual Studio 2010集成开发环境,使用C#编写患者训练客户端的Windows窗体应用程序与WPF应用程序；调用Kinect for Windows SDK v1.6的 API函数库进行传感器操作。 采用ASP.NET设计网络服务客户端的 WEB应用程序。 前端机系统中的一些关键技术 14 用户运动轨迹采集 Kinect由红外投影机、彩色摄像头、红外深度投影头和PrimeSense 的PS1080 SoC芯片组成，空间判断精确度为4mm。 Kinect传感器将数据采集和处理结合一体，提供三大类原始数据信息：深度数据流、彩色视频流和原始音频流，如图2所示，其独特骨骼追踪技术将用