虛擬實境應用於坐姿平衡訓練系統之研究

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陳彥達(Yan-Da Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

虛擬實境應用於坐姿平衡訓練系統之研究

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摘要(中)

本研究結合物理治療、復健醫學之專業規劃，搭配虛擬實境、機電整合等技術，本研究開發一套可讓中風患者進行坐姿平衡訓練之虛擬實境系統，配合虛擬實境之技術，期望能提供中風患者一個安全並能與日常生活情境結合的復健治療。
系統中配合具備六個自由度的小型氣壓六軸運動平台，讓患者進行不同任務要求的療程訓練。訓練中氣壓六軸平台將會以預設的運動模式，給予病患下肢不同的挑戰刺激，而患者手部的三度空間運動軌跡、轉動角度，以及達成任務的時間等資訊，都將於背景進行監測與紀錄。透過即時、自動紀錄的量化參考資訊，將可提供醫師、治療師更詳盡的病患訓練成效追蹤與評估的參考。
實驗評估中分別利用靜態、動態及功能性平衡三種評估方法來評估受測者在進行坐姿平衡訓練前後平衡能力的差異，最後再透過統計方法分析。結果發現本研究研發之坐姿平衡訓練系統，對於增進動態穩定平衡能力及姿勢轉移能力皆能有所提升，然而於坐姿平衡訓練中加入視覺、聽覺等提示，對於受測者於平衡訓練中能有所幫助。

摘要(英)

The study integrates the knowledge of physical therapy and rehabilitation and technologies of virtual reality (VR) and mechatronics to develop a VR system for sitting equilibrant training of stroke patients. By the technology of virtual reality, we hope to offer a safe rehabilitation combined with the daily life virtual reality scenes.
The system includes a 6-axis barometric motion platform with 6 degrees of freedom. When the patient takes a training course, the motion platform will give him different challenges. The movement and rotation of the patient’s hand, and the mission complete time will be monitored and recorded in the background. These recorded data can offer therapists or physicians a good reference to evaluate the recovery of a patient.
The experiment makes use of static and dynamic and functional assessment methods of equilibrium to assess the differences of balanced ability before and after sitting equilibrant training. The experimental results find that sitting equilibrant training system can improve the ability of dynamic equilibrium and postural change. The hints of vision and hearing in the sitting equilibrant training have the use of equilibrant training.

關鍵字(中)

★ 中風
★ 手部取物
★ 坐姿平衡
★ 虛擬實境

關鍵字(英)

★ Sitting Equilibrant
★ Virtual Reality
★ Stroke
★ Hand Reaching

論文目次

摘要 I
Abstract II
致謝 III
總目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章緒論 1
1-1研究背景與動機 1
1-2研究目的 2
1-3研究方法與流程 2
1-4論文架構 3
第二章文獻回顧 5
2-1 腦中風患者平衡復健方式與研究 5
2-2 虛擬實境於復健醫學的研究 7
2-3 六軸平台於復健醫學的研究 13
2-4 平衡能力評估 17
2-5 小結 18
第三章系統硬體及軟體開發 19
3-1 硬體規劃及場地配置 19
3-2 系統介紹 20
3-2-1 硬體設備介紹 20
3-2-2 系統訊號流程 24
3-3 虛擬實境及開發工具簡介 24
3-3-1 虛擬實境 24
3-3-2 開發工具介紹 25
3-4 系統需求與場景功能建置 25
3-4-1 系統功能需求 25
3-4-2 建立場景 26
3-4-3 功能建置 27
3-5 訓練場景及內容介紹 31
3-5-1 坐姿平衡訓練場景介紹 31
3-5-2 坐姿平衡訓練內容介紹 32
3-6 系統操作介紹 33
3-6-1 主控程式介紹 33
3-6-2 程式操作流程 36
第四章平衡訓練成效實驗規劃 37
4-1 實驗對象 37
4-2 實驗評估之硬體介紹 37
4-3 實驗項目 39
4-4 實驗設計 39
4-4-1 靜態平衡穩定測試實驗 40
4-4-2 動態平衡穩定測試實驗 40
4-4-3 功能性平衡測試實驗 41
4-5 實驗分析 43
4-5-1 實驗取得數據 43
4-5-2 實驗分析項目說明 43
4-6 實驗程序 45
4-6-1 實驗操作流程 45
4-6-2 每人次實驗時間 47
第五章實驗資料分析與討論 49
5-1 實驗組與對照組之實驗分析 49
5-2 對照組之實驗分析 52
5-2-1 靜態平衡穩定分析 52
5-2-2 動態平衡穩定分析 56
5-2-3 功能性平衡穩定分析 57
5-3 實驗組之實驗分析 58
5-3-1 靜態平衡穩定分析 58
5-3-2 動態平衡穩定分析 63
5-3-3 功能性平衡穩定分析 65
5-3-4 小結 66
5-4 系統真實度及生理感受 67
5-5 系統主觀式評量調查 69
第六章結論與未來發展建議 70
6-1 結論 70
6-2 未來發展建議 71
參考文獻 72
附錄A 參與實驗者基本資料表 75
附錄B 系統真實度及生理感受調查 76
附錄C 主觀評量問卷 78

參考文獻

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指導教授

鄭銘章(Ming-jang Jeng)

審核日期

2006-7-13

推文