本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)，尤其涉及基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球人口老齡化進(jìn)程的加速，認(rèn)知功能障礙相關(guān)的健康問(wèn)題逐漸凸顯，尤其是阿爾茨海默病(ad)、腦卒中后遺癥等常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病和腦損傷問(wèn)題，已成為影響患者生活質(zhì)量的主要因素。這些認(rèn)知功能障礙不僅嚴(yán)重影響患者的日常生活能力，還增加了家庭和社會(huì)的照護(hù)負(fù)擔(dān)。因此，如何有效改善認(rèn)知功能障礙患者的認(rèn)知水平，幫助其恢復(fù)獨(dú)立生活能力，是當(dāng)前醫(yī)學(xué)與康復(fù)領(lǐng)域的重要研究方向。

2、目前，認(rèn)知功能障礙的康復(fù)訓(xùn)練主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的線下訓(xùn)練方式。這些方式通常包括專(zhuān)科醫(yī)師或康復(fù)治療師的個(gè)別指導(dǎo)，主要內(nèi)容包括記憶力、注意力、空間認(rèn)知、問(wèn)題解決能力等方面的訓(xùn)練。這些方法主要通過(guò)紙筆測(cè)試、桌面游戲、拼圖和其他基本活動(dòng)來(lái)刺激患者的認(rèn)知功能。此外，部分臨床機(jī)構(gòu)也采用計(jì)算機(jī)輔助的認(rèn)知訓(xùn)練軟件，以通過(guò)簡(jiǎn)單的人機(jī)互動(dòng)提高患者的認(rèn)知能力。然而，這些傳統(tǒng)方法和系統(tǒng)存在顯著的局限性。

3、傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練方法往往是標(biāo)準(zhǔn)化的訓(xùn)練模式，難以根據(jù)患者的個(gè)體差異(如認(rèn)知障礙的程度、具體的受損區(qū)域等)進(jìn)行定制化調(diào)整，由于每個(gè)患者的康復(fù)需求和進(jìn)展速度不同，缺乏個(gè)性化的康復(fù)方案會(huì)導(dǎo)致訓(xùn)練效果不理想，甚至可能讓患者感到枯燥和沮喪，進(jìn)一步降低他們的參與積極性；現(xiàn)有的康復(fù)訓(xùn)練方式，尤其是基于紙筆或簡(jiǎn)單電腦軟件的訓(xùn)練，往往單調(diào)乏味，缺少吸引患者長(zhǎng)期參與的動(dòng)力，這種枯燥的訓(xùn)練內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致患者容易感到疲憊和厭倦，從而降低其訓(xùn)練的持續(xù)性和效果，認(rèn)知功能的康復(fù)本質(zhì)上是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，因此保持患者的參與感和積極性至關(guān)重要；傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練大多依賴(lài)人工觀察和記錄，很難及時(shí)準(zhǔn)確地評(píng)估患者的進(jìn)展?fàn)顩r，醫(yī)生和治療師通常需要通過(guò)患者的主觀反饋和有限的測(cè)試結(jié)果來(lái)判斷康復(fù)效果，缺乏系統(tǒng)的量化數(shù)據(jù)支持，這不僅導(dǎo)致康復(fù)方案調(diào)整的滯后，還容易忽略一些細(xì)微但重要的變化。

4、因此，急需一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：

4、認(rèn)知功能測(cè)試單元，用于基于虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，對(duì)患者進(jìn)行認(rèn)知功能障礙測(cè)試評(píng)估，生成患者的認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告；

5、認(rèn)知訓(xùn)練單元，用于基于認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，并在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中開(kāi)展針對(duì)性的認(rèn)知訓(xùn)練，認(rèn)知訓(xùn)練過(guò)程中采集患者的生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)；

6、反饋單元，用于對(duì)生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，生成階段性反饋報(bào)告；

7、康復(fù)效果跟蹤單元，用于基于階段性反饋報(bào)告，分析患者在不同時(shí)間段的康復(fù)效果，基于分析結(jié)果優(yōu)化后續(xù)的認(rèn)知訓(xùn)練方案。

8、其中，生成患者的認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，包括：

9、基于患者的個(gè)性化調(diào)整維度，虛擬現(xiàn)實(shí)模塊向患者呈現(xiàn)初始的認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)，個(gè)性化調(diào)整維度包括認(rèn)知發(fā)展歷史、文化背景、生活習(xí)慣和當(dāng)前的健康狀況；

10、確定患者關(guān)于當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)的完成結(jié)果以及完成結(jié)果的得分和情緒語(yǔ)調(diào)，完成結(jié)果包括正確完成結(jié)果以及錯(cuò)誤完成結(jié)果；

11、基于患者的完成結(jié)果和個(gè)性化調(diào)整維度，確定多個(gè)新的認(rèn)知測(cè)試任務(wù)并輸出，確定關(guān)于每個(gè)新的認(rèn)知測(cè)試任務(wù)的完成結(jié)果的得分和情緒語(yǔ)調(diào)，直至新的錯(cuò)誤完成結(jié)果的連續(xù)數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)量閾值，或確定的當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)為最后一個(gè)測(cè)試任務(wù)；

12、基于每個(gè)完成結(jié)果以及完成結(jié)果的得分和情緒語(yǔ)調(diào)生成患者的認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告并輸出，認(rèn)知功能數(shù)據(jù)包括記憶力、注意力、執(zhí)行功能的多項(xiàng)認(rèn)知指標(biāo)；

13、基于預(yù)設(shè)條件設(shè)定患者的認(rèn)知功能障礙級(jí)別，預(yù)設(shè)條件包括患者在認(rèn)知測(cè)試任務(wù)中的總得分、反應(yīng)時(shí)間、完成結(jié)果的正確率、情緒語(yǔ)調(diào)，以及個(gè)性化調(diào)整維度中的一個(gè)或多個(gè)。

14、其中，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，包括：

15、基于認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案根據(jù)用戶(hù)的認(rèn)知功能水平，設(shè)置不同的訓(xùn)練任務(wù)和難度；

16、引入多種不同的虛擬現(xiàn)實(shí)情境，虛擬現(xiàn)實(shí)情境包括日常生活中的社交互動(dòng)、旅行和家庭活動(dòng)，允許用戶(hù)與其他患者進(jìn)行互動(dòng)和競(jìng)爭(zhēng)；

17、在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中開(kāi)展針對(duì)性的認(rèn)知訓(xùn)練，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括vr頭盔、手持控制器和運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備，用于為用戶(hù)提供沉浸式體驗(yàn)；

18、在認(rèn)知訓(xùn)練過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集患者的生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)，生理數(shù)據(jù)包括心率和腦電波，訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)包括反應(yīng)時(shí)間和任務(wù)完成度；

19、基于生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整認(rèn)知訓(xùn)練任務(wù)的難度和情境設(shè)置；

20、若訓(xùn)練效果達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則輸出提示信息，提示信息用于提醒工作人員當(dāng)前訓(xùn)練方案有效；

21、若訓(xùn)練效果未達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則更新個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，并在新的虛擬現(xiàn)實(shí)情境中開(kāi)展后續(xù)認(rèn)知訓(xùn)練。

22、其中，生成階段性反饋報(bào)告，包括：

23、基于被測(cè)對(duì)象的生理數(shù)據(jù)，建立生理狀態(tài)變化曲線，分析生理狀態(tài)在訓(xùn)練前、訓(xùn)練中及訓(xùn)練后的波動(dòng)情況；

24、基于被測(cè)對(duì)象的訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)，生成訓(xùn)練表現(xiàn)趨勢(shì)圖，評(píng)估反應(yīng)時(shí)間、任務(wù)完成度及錯(cuò)誤率隨訓(xùn)練任務(wù)變化的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)；

25、結(jié)合生理狀態(tài)變化曲線和訓(xùn)練表現(xiàn)趨勢(shì)圖，生成階段性反饋報(bào)告。

26、其中，基于分析結(jié)果優(yōu)化后續(xù)的認(rèn)知訓(xùn)練方案，包括：

27、基于階段性反饋報(bào)告，生成被測(cè)對(duì)象在不同訓(xùn)練周期內(nèi)的康復(fù)效果評(píng)估；

28、在階段性反饋報(bào)告中針對(duì)不同階段的生理狀態(tài)和訓(xùn)練表現(xiàn)提出改進(jìn)建議，包括推薦訓(xùn)練內(nèi)容、優(yōu)化訓(xùn)練情境和建議生理狀態(tài)調(diào)控方法；

29、根據(jù)階段性反饋報(bào)告，生成用于后續(xù)訓(xùn)練任務(wù)的優(yōu)化策略，包括任務(wù)目標(biāo)調(diào)整和情境優(yōu)化；

30、生成用于后續(xù)訓(xùn)練任務(wù)的優(yōu)化策略，包括當(dāng)綜合評(píng)估指標(biāo)顯示優(yōu)良狀態(tài)時(shí)，基于當(dāng)前反饋生成更高難度的訓(xùn)練任務(wù)，并調(diào)整訓(xùn)練任務(wù)的關(guān)鍵參數(shù)，包括增加任務(wù)操作復(fù)雜度、縮短反應(yīng)時(shí)間限制以及提高任務(wù)完成要求；

31、當(dāng)綜合評(píng)估指標(biāo)顯示異常狀態(tài)時(shí)，基于當(dāng)前反饋生成新的適應(yīng)性訓(xùn)練任務(wù)，降低訓(xùn)練任務(wù)的難度，調(diào)整任務(wù)情境，包括增加任務(wù)休息間隔、延長(zhǎng)操作時(shí)間或減少任務(wù)干擾。

32、其中，基于患者的個(gè)性化調(diào)整維度，虛擬現(xiàn)實(shí)模塊向患者呈現(xiàn)初始的認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)，包括：

33、獲取患者的個(gè)性化調(diào)整維度數(shù)據(jù)，個(gè)性化調(diào)整維度包括患者的認(rèn)知發(fā)展歷史、文化背景、生活習(xí)慣和當(dāng)前健康狀況；

34、根據(jù)個(gè)性化調(diào)整維度數(shù)據(jù)，虛擬現(xiàn)實(shí)模塊生成認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)，并通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備向患者呈現(xiàn)初始認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)；

35、從初始認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)中獲取患者的測(cè)試反饋數(shù)據(jù)；

36、根據(jù)測(cè)試反饋數(shù)據(jù)對(duì)患者的個(gè)性化調(diào)整維度進(jìn)行更新，具體包括：基于認(rèn)知發(fā)展歷史調(diào)整測(cè)試任務(wù)難度，基于文化背景優(yōu)化任務(wù)內(nèi)容，基于生活習(xí)慣調(diào)整任務(wù)節(jié)奏，基于當(dāng)前健康狀況調(diào)整任務(wù)時(shí)長(zhǎng)；

37、將更新后的個(gè)性化調(diào)整維度輸入至虛擬現(xiàn)實(shí)模塊中，生成后續(xù)認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)，呈現(xiàn)給患者進(jìn)行下一輪的認(rèn)知訓(xùn)練；

38、根據(jù)患者的反饋結(jié)果，持續(xù)優(yōu)化個(gè)性化調(diào)整維度，直至患者的認(rèn)知功能測(cè)試任務(wù)達(dá)到預(yù)設(shè)的康復(fù)標(biāo)準(zhǔn)；

39、構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)患者在不同時(shí)間段的認(rèn)知功能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)分析，生成認(rèn)知功能變化趨勢(shì)，并基于變化趨勢(shì)調(diào)整后續(xù)認(rèn)知訓(xùn)練方案；

40、最終生成患者個(gè)性化的認(rèn)知功能康復(fù)報(bào)告，并將報(bào)告與患者的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以?xún)?yōu)化康復(fù)效果并提升認(rèn)知功能。

41、其中，確定患者關(guān)于當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)的完成結(jié)果以及完成結(jié)果的得分和情緒語(yǔ)調(diào)，包括：

42、獲取患者在當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)中的應(yīng)答行為數(shù)據(jù)和反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)時(shí)間為當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)輸出后到獲取到應(yīng)答行為之間的時(shí)長(zhǎng)；

43、基于應(yīng)答行為數(shù)據(jù)確定當(dāng)前認(rèn)知測(cè)試任務(wù)的完成結(jié)果和情緒語(yǔ)調(diào)，完成結(jié)果包括正確完成結(jié)果和錯(cuò)誤完成結(jié)果；

44、若完成結(jié)果為正確完成結(jié)果，則基于所述反應(yīng)時(shí)間以及應(yīng)答行為數(shù)據(jù)確定所述正確完成結(jié)果的第一得分；

45、若完成結(jié)果為錯(cuò)誤完成結(jié)果，則將錯(cuò)誤完成結(jié)果的第二得分確定為0。

46、其中，設(shè)置不同的訓(xùn)練任務(wù)和難度，包括：

47、基于認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，獲取用戶(hù)的認(rèn)知功能水平數(shù)據(jù)，認(rèn)知功能水平數(shù)據(jù)包括用戶(hù)的記憶力、注意力、執(zhí)行功能和語(yǔ)言能力的認(rèn)知功能指標(biāo)；

48、根據(jù)認(rèn)知功能水平數(shù)據(jù)，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案根據(jù)不同的認(rèn)知功能指標(biāo)設(shè)置不同的訓(xùn)練任務(wù)和難度，具體包括：

49、記憶力指標(biāo)較低時(shí)，設(shè)置需要患者回憶日常生活事件的任務(wù)，并通過(guò)遞增難度的方式調(diào)整任務(wù)復(fù)雜性，從簡(jiǎn)單的物品記憶到復(fù)雜的事件回憶；

50、注意力指標(biāo)較低時(shí)，設(shè)置需要患者在分心情境中集中注意力完成任務(wù)的訓(xùn)練，任務(wù)難度逐步從單一注意到多任務(wù)切換；

51、執(zhí)行功能較低時(shí)，設(shè)置需要患者規(guī)劃和執(zhí)行多步驟操作的訓(xùn)練任務(wù)，并根據(jù)執(zhí)行的準(zhǔn)確度和時(shí)間，動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)難度；

52、語(yǔ)言能力較低時(shí)，設(shè)置基于語(yǔ)言理解和表達(dá)的訓(xùn)練任務(wù)，任務(wù)從簡(jiǎn)單的單詞選擇逐步升級(jí)到復(fù)雜的對(duì)話(huà)構(gòu)建；

53、其中，引入多種不同的虛擬現(xiàn)實(shí)情境，包括：

54、日常生活中的社交互動(dòng)情境，允許用戶(hù)與虛擬角色或其他患者進(jìn)行交流，通過(guò)對(duì)話(huà)任務(wù)提升語(yǔ)言能力和社交互動(dòng)能力；

55、虛擬旅行情境，用戶(hù)在旅行過(guò)程中需完成相關(guān)任務(wù)，包括方向感測(cè)試、物品辨識(shí)任務(wù)，提升記憶力與執(zhí)行功能；

56、虛擬家庭活動(dòng)情境，模擬家庭中的日常事務(wù)管理，包括烹飪、家務(wù)規(guī)劃和時(shí)間管理，提升用戶(hù)的執(zhí)行功能和計(jì)劃能力。

57、其中，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練方法，包括：

58、s101：基于虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，對(duì)患者進(jìn)行認(rèn)知功能障礙測(cè)試評(píng)估，生成患者的認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告；

59、s102：基于認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，并在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中開(kāi)展針對(duì)性的認(rèn)知訓(xùn)練，認(rèn)知訓(xùn)練過(guò)程中采集患者的生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)；

60、s103：對(duì)生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，生成階段性反饋報(bào)告；

61、s104：基于階段性反饋報(bào)告，分析患者在不同時(shí)間段的康復(fù)效果，基于分析結(jié)果優(yōu)化后續(xù)的認(rèn)知訓(xùn)練方案。

62、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

63、基于虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：認(rèn)知功能測(cè)試單元，用于基于虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，對(duì)患者進(jìn)行認(rèn)知功能障礙測(cè)試評(píng)估，生成患者的認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告；認(rèn)知訓(xùn)練單元，用于基于認(rèn)知功能評(píng)估報(bào)告，生成個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案，并在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中開(kāi)展針對(duì)性的認(rèn)知訓(xùn)練，認(rèn)知訓(xùn)練過(guò)程中采集患者的生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)；反饋單元，用于對(duì)生理數(shù)據(jù)和訓(xùn)練表現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，生成階段性反饋報(bào)告；康復(fù)效果跟蹤單元，用于基于階段性反饋報(bào)告，分析患者在不同時(shí)間段的康復(fù)效果，基于分析結(jié)果優(yōu)化后續(xù)的認(rèn)知訓(xùn)練方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)沉浸式的體驗(yàn)提高了康復(fù)訓(xùn)練的趣味性和互動(dòng)性，進(jìn)而提高了患者的參與感與依從性，患者在虛擬環(huán)境中能夠更加積極地參與康復(fù)訓(xùn)練，有助于提高康復(fù)效率。

64、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

65、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。