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的概念
沉浸性
构想性
交互性
英文Virtual Reality的缩写,中文翻译即虚拟
现实,它是一种借助计算机和最新传感器可让
人身临其境、沉浸式体验的人机交互技术。
VR
中枢神经系统
被动训练
Bottom-up
受损连接
新的连接
主动训练
Top-down
康复与VR
传统康复的问题
Bottom-up的康复模式
康复过程枯燥缓慢
抑郁焦虑的情绪
交互性 – 主动性
构想性 – 游戏化
沉浸性 – 注意力
VR的优势
(Motor Imagery)
• 在VR环境中做运动想象引起的
皮质运动兴奋高于现实环境
运动想象
• 基于目标导向的任务机制可降低
皮层内抑制效应
• 无明显的副作用
Reference:
Hyungjun Im, Jeunghun Ku, Hyun Jung Kim,, Youn Joo Kang, "Virtual Reality-Guided Motor Imagery Increases Corticomotor Excitability in Healthy Volunteers and Stroke Patients", Ann Rehabil Med
2016;40(3):420-431, 2016
(Motor Imagery)
运动想象
Reference:
[1] Denis Ertelt, Steven Small, Ana Solodkin, Christian Dettmers, Adam McNamara, Ferdinand Binkofski, and Giovanni
Buccinod, “Action observation has a positive impact on rehabilitation of motor deficits after stroke”, NeuroImage 36 (2007)
T164–T173, 2007
[2] DL Eaves, M Riach, PS Holmes, DJ Wright, “Motor Imagery during Action Observation: A Brief Review of Evidence,
Theory and Future Research Opportunities”, Frontiers in Neuroscience, 10(514):514, 2016
[3] S.V. Adamovicha, K.Augusta, A.Meriansb and E.Tunik, “A virtual reality-based system integrated with fMRI to study
neural mechanisms of action observation-execution: a proof of concept study“, Restorative Neurology and Neuroscience 27
(2009) 209–223, 2009
(Action Observation)
行为观察
• 行为观察通过激活镜像神经元系统有效增加
卒中后康复效果 [1]
• 行为观察+运动想象对卒中康复效果优于
单独的运动想象 [2]
• 在VR环境下同样有效 [3]
Reference:
[1] Holden M K , Dyar T , Holden, MD. Virtual environment traing: a new tool for neurorehabilitation[J].
Journal of Neurologic Physical Therapy Jnpt, 2002, 26(2):62-71.
[2] 梁明[1], 窦祖林[1], 王清辉[2], et al. 虚拟现实技术在脑卒中患者偏瘫上肢功能康复中的应用[J]. 中国康复医
学杂志, 2013, 28(2):114-118.
[3] Kiper P , Piron L , Turolla A , et al. The effectiveness of reinforced feedback in virtual environment in the
first 12 months after stroke[J]. Neurologia i Neurochirurgia Polska, 2011, 45(5):436-444.
应用情况
• Holden等人最先使用VR对脑卒中患者进行运动训练,
通过模仿虚拟老师的动作,加快康复进程[1]
• 梁明、窦祖林等人使用虚拟厨房系统对患者进行上
肢康复训练,结合常规OT治疗,结果显示能更好的
改善脑卒中恢复期患者上肢运动功能 [2]
• Kiper等人将虚拟强化反馈技术与传统神经运动疗法
比较,结果也显示使用虚拟技术结合神经运动疗法相
较于单一使用神经运动疗法能更好改善脑卒中后患者
的上肢功能 [3]
患者 APP 触控
电脑
医生
平板
电脑
产品形态
适应症:
1. 中风、脑外伤引起的肢体偏瘫
2. 脊髓损伤引起的肢体运动功能障碍
3. 骨折、运动损伤的术后康复
4. 其他肌力下降后的康复训练
适用科室:
神经内科 康复科
儿科 骨科
适用范围
使用人数:42人
使用时间:3个月
治疗方案:15分钟/次,1次/日,6次/周
安徽省中医药大学附属第二医院
临床试验
产品已在浙江大学附属邵逸夫医院、安徽中医药大学附属第二医院完成临床测试。
临床测试的结果显示:
 通过FMA运动功能评估的结果显示本产品的康复效果要优于一般康复方法。
 通过PHQ-2抑郁量表评估的结果显示本产品对患者的抑郁情绪有改善作用。
临床测试
Case Report
安徽针灸医院
患者左侧肢活动不利
拟为“脑梗死”
患者训练记录
正常人训练记录
数据分析 – 活动能力
患者例横向:20.2
正常例横向:31.5
患者例纵向:30.2
正常例纵向:37.6
数据分析 –横向稳定性
患者例变异性:
778.6
数据分析 –横向稳定性
正常例变异性:
276.2
患者例:正常例
2.82: 1
安徽省中医药大学附属第二医院
姓名:方某
性别:男
年龄:62
0
1
2
3
4
5
0 5 10 15 20 25 30 35 40
运动能力得分
使用时长(天)
方某
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25 30 35 40
运动能力得分
使用时长(天)
顾某
姓名:顾某
性别:男
年龄:35
病症:脑梗,右侧偏瘫
入院时间:1个月
肌力等级:2+
病症:脑外伤,右侧偏瘫
入院时间:1周
肌力等级:2-
案例分析
评估主观
病人康复效率低
设备笨重使用不便
基于Brunnstrom的量化评估
发挥沉浸感和多人训练
轻便设备与床边康复
临床中的真实问题 解决方案
产品特点
Brunnstrom量化系统
标准评估
基于数据的评估
Brunnstrom评估
评估开始前先将传感器佩戴于手腕处。每一
个评估项目会有示范动作。 当倒数结束进入
评估模式后,系统会有一个标准姿势的示范
位置。患者尽力达到标准位置,系统会要求
患者在10秒内尽力尝试,最后以最大能力值
作为最终结果。
评估按照Brunnstrom标准得到相应的分期,评
估报告以及历史的训练成绩可以进行打印。
评估方法
数据评估
基于数据的评估
个性化训练方案
个性化训练方案
结果跟踪
训练结果跟踪
1. 患者注意力
2. 多人同时康复
康复效率
VR康复设备
康复效率
轻便携带 / 床边康
复
床边康复
床边康复
运动能力类
针对患者的整体活动能力进行训练,目标是挥动肢
体戳破漂浮的气泡,带问号的气泡有额外分数奖励。
针对患者的整体活动能力进行训练,目标是挥动肢
体点燃空中的孔明灯,收集带字的孔明灯可以排列
出诗词 。
戳气泡 孔明灯
针对患者的抬举能力进行训练,目标是打碎
蛋壳收集拼图。对上肢肌力不足患者建议使
用Bobath握手姿势,以健侧带动患侧练习。
针对患者的抬举能力进行训练,目标是在虫
子破坏植物之前抬手将其打下。
敲蛋壳 打虫子
运动能力类
针对患者的抬举能力进行训练,目标是为气
球打满气。
运动能力和抬举类训练反应了患者的整体活
动能力,在评价中体现在抬举和平移两个维
度的得分上。
打气球
运动能力类
稳定类
针对患者的维持能力和稳定性进行训练,目
标是保持肢体抬起状态一定时间来点燃焰火。
针对患者的维持能力和稳定性进行训练,目
标是保持肢体抬起状态一定时间来为花浇
水。
点焰火 浇花
爆发类
针对患者的爆发力和控制力进行训练,目标
是用力击打壁球,并朝向红色墙壁的方向进
行击打,力量越大得分越高,击中红色墙壁
会有额外得分奖励。对于肌力不足的患者建
议使用Bobath握手姿势,以健侧带动患侧手练
习。
针对患者的爆发力和控制力进行训练,目标
是用力击打棒球,并尽力朝向飞鸟的方向进
行击打,力量越大得分越高,击中飞鸟会有
额外得分奖励。对于肌力不足的患者建议使
用Bobath握手姿势,以健侧带动患侧练习。
打壁球 打棒球
手眼协调类
针对患者的协同力和控制力进行训练,目标
是击打探出头的地鼠,反应速度越快得分越
高。出拳的方向由头部的朝向控制,头向左
看则往左出拳,反之往右出拳。建议患者使
用Bobath握手姿势,以健侧带动患侧从胸口往
前推出。
稳定性和爆发力训练反应了患者对肢体的控
制能力,在评价中体现在稳定和爆发两个维
度的得分上。
打地鼠
上肢单关节训练
肩关节 将传感器佩戴于大臂处,可进行肩上提、肩后缩、肩外展、肩内收的训练
肩上提
佩戴大臂处 肩后缩 肩外展 肩内收
上肢单关节训练
肘关节 将传感器佩戴于小臂处,可进行肘屈曲、肘伸展、前臂旋前旋后的训练
肘屈曲
佩戴小臂处 肘伸展 前臂旋前旋后
上肢单关节训练
腕关节 将传感器佩戴于手背处,可进行腕背曲、腕屈伸、腕环形运动的训练
腕背曲
佩戴手背处 腕屈伸 腕环形运动
下肢单关节训练
髋关节 将传感器佩戴于大腿处,可进行髋关节屈曲的训练
髋关节屈曲
下肢单关节训练
膝关节 将传感器佩戴于脚踝处,可进行膝关节屈曲、膝关节伸展的训练
膝关节屈曲 膝关节伸展
下肢单关节训练
踝关节 将传感器佩戴于脚背处,可进行踝关节背屈、踝关节跖屈的训练
踝关节背屈 踝关节跖屈
Bobath握手
迟缓期患者 对于迟缓期患者可用Bobath握手方法,以健侧手带动患侧手进行训练
避免习得性误用
· 治疗师指导患者使用正确的姿势进行训练
· 必要时借助Bobath方法减少错误姿势
· 尽量多进行肩外展的练习
Bobath握手
下肢和ADL
产品类型
同类产品分析
VR产品
产品特征 价格区间 沉浸式 便携式 远程系统
MindMaze 首个FDA 80w
诺亦腾 动作捕捉,趣味游戏 80w
心景 认知、心理 60w
钱璟 趣味游戏 30w
易脑复苏
上、下肢运动,
Brunnstrom评估
20w
特征
收费&收益
收费目录编码 治疗方法 价格
34020002000 运动疗法 ¥55
34020002400 平衡功能训练 ¥22
34020002500 手功能训练 ¥22
34020003100 作业疗法 ¥33
34020004000 偏瘫肢体综合训练 ¥44
34020004100 脑瘫肢体综合训练 ¥44
34020003800 认知知觉功能障碍训练 ¥28
34020003900 康复评定 ¥22
价格/次 人数/天 周期/天 营收
55 16 250 ¥220,000
效益分析
OT创意工坊
杭州易脑复苏科技有限公司
VR智能康复
• 缺少物理反馈
• 早期患者较难训练
• 缺少多关节复合运动训练
优势
劣势
• 基于传感器的数据
• 沉浸式、无需人力监督
• 游戏化、趣味化
经典康复器械
• 没有科学数据
• 容易枯燥
• 易分心、需要监督
优势
劣势
• 多种关节运动模式
• 适应不同程度的患者
• 物理反馈
• 康复科室普遍拥有
OT创意工坊
VR+经典器械
• 和现成器械结合
• 搭配智能传感器
• 可无限扩展
优势互补
• 多关节训练
• 主被动模式
• 物理反馈
• 沉浸式、无监督
• 游戏化、趣味化
• 基于科学数据
OT创意工坊
主被动训练器
远程康复
杭州易脑复苏科技有限公司
数据中心+智能医生
患者+VR
轻问诊
指导建议
分
析
报
告
医生+平板
家属+APP
训
练
结
果
上传结果
内容自适应
VR远程康复系统
医院 社区 家庭
三级医疗服务场景
缺设备 / 少预算 治疗师数量不足
无常驻医生指导
社区场景痛点
01 02 03
设备方案灵活配置
康复效果远程指导
不占场地、方便携带
社区端产品特点
远程指导缺乏依据
患者安全性难以保证
家属没有精力监督
康复训练难以坚持
复诊门槛 / 风险巨大
康复效果难以跟踪
患者是否训练无法监督
家庭场景痛点
医生 患者
治疗师
01 02 03
居家康复
远程指导
康复中心
家庭端产品特点
家庭端产品特点
1. 康复结果同步医生
2. 大数据风险预警
1.康复进度分类展示
医生
治疗师
患者
家庭端产品特点
1. 康复数据同步APP
2. 远程指导降低复诊率
3. 运营手段有效激励
合作单位
安徽医科大学
安徽省中医药大学附属
第二医院
英国伯明翰大学
浙江大学附属
邵逸夫医院
北航虚拟现实
创新研究院
浙江医院
THANKS

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VR REHAB.pptx

Editor's Notes

  1. 这页主要介绍VR的几个特性,1是我们用的是沉浸式VR区别于传统的虚拟情景训练,对患者的参与度和积极性都有更强的提升;2是交互性区别于鼠标键盘的那种操作,那种人机交互是不符合人的知觉的,现在VR交互类似这种图片那样,通过传感器技术使得交互方式更加直观
  2. 首先要回答一个问题就是为什么要用VR来做运动康复?它有什么特别的地方?第一个原因是传统的康复手段一般都是自下而上的,比如针灸理疗,这些都是从肢体端刺激肌肉的方式来进行康复,当然这样肯定也有效果,但是在学术界更一般都认为自上而下的治疗方法、让病人主动的进行运动练习,这种从中枢神经开始刺激神经突触重新生长的方式会更直接、对康复效果更有效。而VR的这几个特点、尤其是沉浸性可以使病人更加专注的进行主动训练,并且通过游戏化的方式让病人更加积极主动地去做康复训练。
  3. 第二个原因是可以和经典的一些康复疗法结合,提升效果。例如运动想象疗法,比如说Brunnstrom早期的病人没办法活动的,可以通过想象手去拿杯子的一个过程来促进运动功能康复。这是一个韩国的团队在国际康复年刊上发表的文章,他们对比了传统的运动想象和在VR环境下进行运动想象的康复效果
  4. 左边这张图的意思是VR环境下去做运动想象疗法会比单独用运动想象对运动皮质区的兴奋度产生更大的效果,右边的图是说如果在VR环境下再引入任务模式,就像游戏那种,会降低运动皮质区的抑制度,也就是会有更好的康复效果。
  5. 另外一个是行为观察疗法或者说镜子疗法。比方说通过观察健侧手在镜子中的动作,好像自己的患侧手也在动。它通过代入自己患侧手运动画面来刺激镜像神经元,从而达到康复的目的。那也有很多研究显示在VR环境下对镜像神经元的刺激效果同样可以加快康复速度
  6. 可以看到国内外已经有很多团队都在尝试用VR来进行各种康复的临床实践了,并且大部分都有良好的效果。 通过查阅大量文献可以看到大部分VR康复效果会比传统效果更好,尤其是对上肢的康复。
  7. 我们的产品分三个部分,VR眼镜、传感器和一个控制终端。病人这边佩戴我们的VR眼镜,然后手臂上戴一个运动传感器,当然根据需要会戴在不同位置,比方说练肩关节就可以戴在大臂上,如果针对肘关节可以戴在小臂,另外如果练下肢就戴在脚踝或者其他对应的位置。治疗师这头可以通过平板或者触控电脑来观察病人的训练状况,还有看训练和评估的结果。
  8. 这个是我们的产品在邵逸夫医院病人的使用视频
  9. 这页主要介绍产品的使用范围,可以介绍我们的产品最开始集中解决卒中后的运动功能训练问题,之后也延伸到了骨科、儿科这些科室;像儿科我们在浙大附属儿童医院有在用,小孩子对于VR是很感兴趣的。右边是我们在医院实际使用时的一些照片
  10. 到刚才为止我们解决了第一个问题就是VR在研究层面已经证实了对康复的效果。接下来我们要拿自己的产品去临床验证到底是否有效。这个是我们当时在安徽做临床的情况。我们把患者分成了两组,对照组用传统康复方式,试验组使用VR的康复方式观察了3个月。这是当时的一些照片
  11. 我们用的是Fulg-meyer的量表来衡量病人的运动功能水平。从结果我们可以看到,康复前两组病人的运动功能大致相当,一个月后VR试验组的运动功能就显著优于传统康复方法了。
  12. 我们临床过程中还发现一个有意思的现象。这是一个病人的情况,他71岁是一个脑梗病人
  13. 这个是我们其中一个练手控制能力的一个训练游戏,需要患者抬手稳定一段时间去点燃一支焰火,我们可以看到(播放视频)他的手臂抬起的过程中一直在颤抖。这明显和正常人是有区别的,因为我们用了高精度的传感器,可以记录病人训练中所有的运动数据,所以我们就可以分析患者和正常人之间的行为差异,比方说:
  14. 这个是病人的模拟情况,白色的杆子代表手臂,黄色的波形图记录了他的运动轨迹,可以看到病人的数据有明显的抖动。
  15. 这个是正常人的,可以看到正常人的抬手过程是非常稳定的,曲线也很干净,所以我们就可以分析患者在训练过程中有没有异常,是不是在往正常的方向进步。
  16. 除了稳定性还有很多维度可以观察,比方说这个是关节的活动度,红点代表正常人,可以看到正常人明显活动范围比病人大。
  17. 这是稳定性的
  18. 综合分析这些数据我们就能看到虽然每天的训练结果有起伏,但是从一个月的时间长度来看病人整体的运动功能是慢慢变好的。
  19. 那么刚才我们都是在看VR到底对康复有没有效果,通过文献的分析还有我们自己去做临床试验,我们现在对这点是比较有信心的。那之后我们真正把产品带进医院开始使用的时候,就发现除了效果,医生、治疗师、病人都还有各自的一些需求要满足。比方说医生会很在意传统的康复评估都很主观,没有科学化的数据。治疗师比较在意设备的康复效率高不高、使用方不方便。病人有很多不方便下床来训练的。那我们就针对这些问题做了很多产品上的改进。
  20. 针对评估主观的问题,我们用了国际标准的Brunnstrom评估方法,以智能化的方式放在系统里,通过传感器数据进行精准评估。我们让病人按照量表里的标准动作来活动肢体,看他能达到什么程度来打分。
  21. 比方说患者刚进医院的时候可以做一次评估,然后用VR做康复训练一个月后再做一次评估,病人可以看到自己的进步,医生治疗师也可以根据数据判断康复是否有效果。
  22. 另外病人在每次训练结束后我们会按照不同维度来进行更精细的评价,比如我们有一个点焰火的训练模块,需要病人把手一直稳定在那一段时间,练的是病人的控制力。也有像打球那样的训练病人力量的训练。这样我们就可以看,如果一个病人练一段时间以后发现他的爆发力恢复的不错,但是手的稳定性比较差,那治疗师就可以安排一些专门训练稳定性的内容,来达到个性化训练的作用。
  23. 还可以通过历史训练记录跟踪病人的康复进度。
  24. 针对康复效率的问题,一个是VR的沉浸性本身有很好的提高注意力的效果,比如之前在邵逸夫ot室看到一些大伯大妈使用其他的一些器械做康复运动,总是会跟周围的人聊天,分散注意力,治疗师觉得虽然练了可能15分钟但效果会大打折扣。而我们的VR设备让病人沉浸在VR中,不会受外界影响,练15分钟就有15分钟的效果。另外我们可以做到同时让多个病人一起训练,比如在ot室中用一台移动式的大屏,可以配合几台VR眼镜,几个大伯大妈可以坐那里一起练,我们甚至还有一个排行榜,大伯大妈得分还可以相互比较,竞争,提高他们的积极性
  25. 针对一些病人不方便下床的问题,我们便携的版本可以让治疗师直接提着一个手提箱去病房,用一个平板电脑配上VR就直接在给病人在床边做训练了。
  26. 我们上下肢加起来有20个游戏,这些游戏按照不同的针对性训练分成几个模块。一个是运动能力类的,像戳气泡是训练患者的关节活动度的。
  27. 像敲鸡蛋是专门练患者的抬举能力的。
  28. 运动能力类的训练在报告里体现在它的抬举和平移两个评分项上。
  29. 第二个是稳定类的,像刚才说的点焰火。
  30. 第三个是力量类的,像打壁球游戏。
  31. 还有一个手眼协调的,比如打地鼠,需要肢体运动和眼部配合起来。这些门类的游戏在报告里体现在爆发和稳定两个评分项上。
  32. 我们这个产品只是提供一个工具,治疗师可以根据患者的实际情况把它用的更专业,比如将传感器带在不同的部位可以进行针对性的训练。例如上肢带在大臂上可以练习肩关节,带在小臂上可以练习肘关节,手背的话可以练习腕关节。下肢训练带在大腿上可以练髋关节,小腿可以练膝关节,脚背踝关节。具体怎么使用治疗师可以自己决定。
  33. 另外对于迟缓期的患者没办法抬手的,治疗师就可以指导患者用bobath式握手,以健侧手带动患侧手的方式进行训练。像处于联合运动期的患者俩说可以建议他们尽量将手臂伸直、还有多进行肩外展的训练来避免一些错误的运动姿势。
  34. 我们的产品还可以跟科室已有的康复产品配合起来用,放大训练效果。这边有个视频是浙江医院三墩院区的病人在做过马路训练,搭配了下肢训练器一起训练。另外比方说还可以把它和功率车、平衡训练仪去结合,这个就看治疗师怎么使用了。
  35. 其他产品多为游戏为主,我们用brunnstrom专业评估量表更专业;性价比高;床边康复;远程家庭康复
  36. 因为去年我们已经在一些医院用起来了,很多产品的优势也确实体现出来,但是也有不少反馈反映了产品的不足,集中反映在没有物理反馈上。再一个对早期病人虽然可以用bobath握手用健侧手来带,但是有些治疗师还是担心这种训练会引起一些错误姿势,加上我们的产品主要是针对单个关节训练。所以我们今年做了一次升级。
  37. 我们看到经典的康复器械正好和我们是互补的,他们缺少科学数据、容易枯燥需要监督,这是我们的优势,但刚才说到的问题反而经典的器械可以很好的弥补。
  38. 所以两者结合是这次升级的核心想法,由于我们的传感器非常小巧,可以直接嵌入到这些器械上,所以我们做了很多结合。
  39. 例如点焰火和打地鼠这样的游戏,把传感器带在手上就可以练习肢体关节的活动,如果放在巴氏球上就可以通过控制球的转动做一些复合练习。而且反馈也有了。
  40. 这个是邵逸夫我们用上下肢主被动训练器结合VR来做训练,VR可以通过头部的转动来瞄准要射击的飞机,通过下肢的主被动训练器来控制子弹发射的速度。
  41. 患者在医院、社区或者家里做训练,数据可以同步到云端服务器上,医生治疗师和家属都可以通过App同步看到训练的情况,医生可以远程给患者和家属指导建议,家属也能更好的了解和督促患者
  42. 这套远程系统可以部署在医院、社区和家庭环境,最近疫情的环境可以让部分病人在家长进行康复。以后康复服务落地社区医院也可以和上级医院进行数据共享和联动治疗。
  43. 像社区本身缺少预算、设备和治疗师,又没有常驻医生指导,像VR智能康复设备这样的既可以介绍治疗师的工作又可以依托上级医院的医生远程指导,减少了大量的人力成本
  44. 设备的配置也比较灵活,像医院或者大的社区康复中心可以配备标准版,如果小的社区医院或者预算不多的可以用便携版,也不占地方,甚至可以让附近的病人就租赁的方式直接带回家训练。
  45. 家庭的环境下病人主要担心一个安全问题,还有就是家里没有治疗师监督,家属也很难一直陪护,患者往往训练的动力不足。
  46. 我们的产品一个有数据依据给到医生,医生可以比较详细的了解病人有没有每天训练,
  47. 还有训练当中有没有一些异常的行为可以预防一些潜在风险,这样有医生治疗师的监督和指导能很大程度的缓解病人和家属的顾虑。
  48. 另外我们可以通过竞赛排名鼓励患者之间互相竞争,还有通过一些实物奖励来激励患者在家中康复的积极性,尤其是老年人,如果可以通过康复训练还能给家里带来一些实在的小东西,那会给老人带来很大的成就感