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系統識別號 U0002-0307201215481900
中文論文名稱 結合體感遊戲的中風患者之居家復健系統
英文論文名稱 Stroke combined with somatosensory game home rehabilitation system
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 方學濬
研究生英文姓名 Syue-Jyun Fang
學號 600470081
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-06-21
論文頁數 93頁
口試委員 指導教授-周建興
委員-蘇木春
委員-許志旭
委員-李揚漢
委員-江正雄
中文關鍵字 體感  中風  居家復健 
英文關鍵字 Stroke  somatosensory  home rehabilitation 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 中風會導致身體其中一側無法活動自如、無法順利辨識顏色及語意…等病況,藉由復健,多數的患者可以恢復七成,達到不需依靠外人協助也能夠生活作息的目標。
經由醫生的指示下,病患會前往醫院或專業的復健中心進行療程,對於偏遠地區的病患而言,花費的時間及金錢往往是一筆很可觀的數字。再者,每一位負責的醫生能夠安排的時間有限,可能同一時間有三個病患進行復健,達到的效果並不一定能跟個別的復健效果相同。市面上也有販售許多各式各樣針對不同部位進行復健的器材,但大多數的價格不斐且體積過於龐大,對於一般病患的家庭經濟是個龐大的負擔。
本論文設計出一套搭配Kinect 體感遊戲的中風患者居家復健系統,能夠藉由遊戲的方式做出達到復健效果的動作,大大降低資源的消耗,改良過去復健器材需要配戴物品的不方便及昂貴的設備。此系統也可以與醫院做連線,病患進行復健的狀況皆可經由網路上傳至醫生端,醫生也可以藉由監控端了解病患在家裡進行復健的狀況並且給予動作建議及記錄恢復狀況。
與淡水實康復健中心進行實測的結果,我們提出的復健系統有著明顯提升患者對復健動作的興趣,聲光效果、投影及攝影機的搭配也讓患者感到很新鮮,順利提升病患的專注力,讓操作的病患也可以在居家環境下進行繁瑣的復健動作。
英文摘要 Stroke will lead to the side of the body which can not easily, can not successfully identify the color and semantic ... condition by rehabilitation, most patients can recover 70% to reach does not rely on outside help can also be the target of the rhythms of life.
Through the doctor's instructions, the patient will go to a rehabilitation center, hospital or professional treatment for patients in remote areas, to spend time and money is often a very substantial figure. Furthermore, each one responsible for the physicians to arrange the time limited, may at the same time three patients for rehabilitation to be achieved does not necessarily matter sorted out an individual rehabilitation has the same effect. The market to sell many of the wide range of rehabilitation equipment for different parts, but most of the price of Fiji and the volume is too large, the family economy is a huge burden for the average patient.
This thesis is to design a set of stroke patients with Kinect somatosensory game home rehabilitation system, by the way the game is to make the action to achieve the effect of rehabilitation, greatly reducing the consumption of resources, improved rehabilitation equipment in the past need to wear items inconvenient and expensive equipment. This system can also do the connection with the hospital, the patient status of rehabilitation can be uploaded through the network to the doctor side, doctors may also be able to monitor the client to understand the status of rehabilitation patients at home and give action proposals and record recovery situation.
Our proposed rehabilitation system has significantly improved the patients' interest in the rehabilitation movement, sight and sound, projection and camera with the patients feel very fresh, smooth to enhance patient focus force, so that the operation patients can also be tedious rehabilitation actions in the home environment.
論文目次 目錄
中文摘要 ... I
英文摘要 ... II
目錄 ... III
圖目錄 ... VI
表目錄 ... XII
第一章、緒論 ... 1
1.1 研究動機 ... 1
1.2 研究目的 ... 5
第二章、文獻探討 ... 6
2.1 中風的簡介 ...6
2.2 中風回復歷程 ... 8
2.3 利用復健器材進行復健運動 ...14
2.4 虛擬實境 ... 21
第三章、研究內容及方法 ...26
3.1 運用擴增實境於復健 ... 26
3.2 人體追蹤 ... 30
3.3Microsoft Xbox 360 Kinect ...32
3.4 復健動作設計 ...37
第四章、體感遊戲居家復健系統 ... 40
4.1 系統簡介 ... 40
4.2 系統畫面 ... 41
4.3 遊戲一、上肢復健遊戲 ...42
4.4 遊戲二、軀幹復健遊戲 ...46
4.5 遊戲三、下肢復健遊戲 ... 49
4.6 居家復健系統居家端與醫院端 ...53
第五章、居家體感復健系統實驗 ...55
5.1 實際測試系統 ...55
5.2 強健性與穩定性實驗 ... 63
5.3 系統進行多人影響程度測試 ... 66
第六章、未來展望與結論 ...70
6.1 未來展望 ... 70
6.2 結論 ... 71
參考文獻 ... 72
附錄A-回饋單 ... 75
A.1 第一版系統實測回饋單 ...75
A.2 第二版系統實測回饋單 ... 77
附錄B-開發改版過程 ... 78
B.1 系統主畫面 ... 78
B.2 遊戲一、上肢復健遊戲 ... 80
B.3 遊戲二、軀幹復健遊戲 ...82
B.4 遊戲三、下肢復健遊戲 ...84
B.5 第一次與復健師進行系統評估 ... 86
B.6 第一次與中風病患進行實測 ... 89
圖目錄
圖1.1a 宜蘭老人安養中心之復健器材 ... 2
圖1.1b 宜蘭老人安養中心之復健器材 ... 2
圖1.2 居家復健器材 ... 3
圖2.1 手臂抬高至向前水平位置 ... 11
圖2.2a 手肘成90 度,手掌旋後 ... 11
圖2.2b 肘成90 度,手掌旋前 ... 11
圖2.3 手臂抬高至側邊水平的高度位置 ...12
圖2.4a 手臂向前舉起超過頭部(單邊動作) ... 12
圖2.4b 手臂向前舉起超過頭部 ...12
圖2.5a 前臂旋前且手肘伸直和肩關節外展 ... 12
圖2.5b 前臂旋前且手肘伸直和肩關節外展。旋後引發輕微手肘彎曲...12
圖2.6 中風病患之感覺運動恢復歷程 ... 14
圖2.7 MIME 復健實際示意圖 ... 15
圖2.8 MIT-MANUS ... 17
圖2.9 MIT-MANUS 實際操作情況 ...17
圖2.10 資料手套及復健系統 ... 18
圖2.11 受試者操作虛擬系統 ...19
圖2.12 虛擬實境姿勢控制訓練系統 ...21
圖2.13 虛擬實境 ... 22
圖2.14 手部復健系統圖 ... 23
圖3.1 擴增實境 ... 28
圖3.2 光學式擴增實境 ... 29
圖3.3 影像式擴增實境 ... 30
圖3.4Wii 主機 ... 32
圖3.5Kinect 感應器 ... 33
圖3.6Light Coding 技術 ... 35
圖3.7 辨識人體動作 ... 36
圖3.8 復健中心復健器材進行上肢復健 ... 37
圖3.9 復健中心復健器材進行軀幹復健 ... 38
圖3.10 復健中心復健器材進行下肢復健 ...39
圖4.1 系統架構圖 ...41
圖4.2 系統程式介面 ... 42
圖4.3a 遊戲一遊戲畫面 ... 43
圖4.3b 遊戲一兩人進行遊戲畫面 ...44
圖4.4 遊戲一蒼蠅圖示 ... 44
圖4.5 遊戲資訊、設定區 ... 45
圖4.6a 過關時間對話框 ... 45
圖4.6b 紀錄於資料夾下紀錄文件 ... 46
圖4.7a 遊戲二遊戲畫面 ... 47
圖4.7b 遊戲二遊戲畫面 ...47
圖4.8b 遊戲二的號誌燈燈亮 ... 48
圖4.8b 遊戲二的號誌燈燈亮 ... 48
圖4.9a 過關時間對話框 ... 48
圖4.9b 紀錄於資料夾下紀錄文件 ... 49
圖4.10 遊戲三進行畫面 ...50
圖4.11 遊戲資訊區及設定區 ... 51
圖4.12 隨機出現於畫面下方的怪物(偵測尚未碰觸) ... 51
圖4.13 隨機出現於畫面下方的怪物(偵測已碰觸到) ... 51
圖4.14 過關時間對話框 ... 52
圖4.15 紀錄於資料夾下紀錄文件 ...52
圖4.16 左邊為復健師端的介面,右邊為居家復健端的介面 ...53
圖5.1 復健系統架構圖 ... 55
圖5.2a 男性右半中風患者 ...56
圖5.2b 男性中風患者實際操作 ... 57
圖5.3a 女性左半中風患者 ...57
圖5.3b 女性中風患者實際操作 ...58
圖5.4a 為復健師操作遊戲一畫面 ... 59
圖5.4b 為復健師操作遊戲一畫面 ... 60
圖5.5a 為復健師操作遊戲二畫面 ... 60
圖5.5b 為復健師操作遊戲二畫面 ... 61
圖5.6 為復健師操作遊戲三畫面 ... 61
圖5.7 背景環境不雜亂的狀況 ... 64
圖5.8 背景環境雜亂的狀況 ... 64
圖5.9 環境燈光充足的狀況 ... 65
圖5.10 環境有些許光亮的狀況 ... 65
圖5.11 環境沒有光源的狀況 ... 66
圖5.12 扶持者位於患者背後 ... 67
圖5.13 扶持者位於患者身旁 ... 67
圖5.14 他人經過操作患者前面狀況 ...68
圖5.15 他人經過操作患者後面狀況 ...69
圖5.16 他人經過操作患者側面狀況 ...69
圖B.1 系統主畫面 ... 78
圖B.2 系統讀取影像畫面 ...79
圖B.3 觀看座標按鈕 ... 80
圖B.4 進行遊戲一的畫面 ... 81
圖B.5 為顯示於使用者手部的圖示 ...81
圖B.6 為遊戲一蒼蠅的圖示...81
圖B.7 遊戲一的計分區 ...82
圖B.8 遊戲一設定左右手有效 ...82
圖B.9 進行遊戲二的畫面 ... 83
圖B.10a 遊戲二加分的圖示 ... 83
圖B.11 顯示於使用者頭頂的帽子圖示 ... 84
圖B.12 軀幹的角度以及玩家分數 ... 84
圖B.13 進行遊戲三的畫面 ...85
圖B.14 顯示與圖之間的距離及倒數的數字 ... 85
圖B.15 還沒睜開眼睛的玩偶 ... 86
圖B.16 倒數到”零”睜開眼睛的玩偶 ... 88
圖B.17 進行踩怪物遊戲畫面 ...88
圖B.18 過關對話框 ... 89
圖B.19 左為Kinect 體感攝影機,右為筆記型電腦 ...90
圖B.20 使用投影器材進行遊戲 ... 90
圖B.21 中風病患(男性,中風側為右側)操作使用 ... 91
圖B.22 中風病患(女性,中風側為左側)操作使用 ... 91
圖B.23 實際操作投影畫面 ... 92
表目錄
表3.1Kinect 相關規格 ... 34
表4.1 病患使用系統之功能 ... 54
表4.2 復健師使用系統之功能 ...54
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