本项目针对骨科康复训练患者，通过虚拟现实与人机交互技术进行医工结合的探索，将CPM（关节恢复器）融入到沉浸式三维场景中，构建逼真的三维体验，使人作为参与者自然进行虚实融合的交互，以趣味化任务的方式让患者在虚拟环境中进行训练，缓解患者在康复中的疼痛压力，提高患者康复训练的积极性，达到快速康复的效果。实现基于沉浸虚拟场景的骨科康复系统的开发，未来可在骨科、康复科病房、康复机构、家庭等场所使用。

1.本产品既能实现对小腿部分和大腿部分的下肢康复训练，也可以沉浸式趣味驱动康复训练，以增强患者进行康复的积极性，帮助使用者达到更好的康复效果。

2.在大、小腿固定绑带上，设置肌电传感器，通过用去噪算法进行一系列的数据提取分析，进行对比，正常继续进行康复、不正常则进行预警提示、严重时则直接停止康复。

3.本产品同时提出一种深度学习强化训练模式，利用肌电反馈来进行深度强化学习训练，实现对虚拟场景的控制及康复训练难度等级的调整。

     基于沉浸虚拟场景的骨科康复训练系统，提供一种沉浸式的下肢康复训练装置。通过在下肢康复训练装置上的固定绷带上放置智能监测装置的肌肉传感器，智能监测装置的控制装置连接下肢康复训练装置的电控推动装置实现对运动装置的间接控制，智能监测装置的通信装置与沉浸式VR装置的通信装置进行数据通信，实现沉浸式VR装置与下肢康复训练装置的联动。

    产品依据CPM机，主要采用unity软件构建虚拟场景，安装肌肉传感器实时采集肌电信号，结合深度强化学习训练方法实现场景的控制以及训练难度调整，更好的训练患者的肢体协调性和增强患者的肌力，最后在VR一体机联动CPM机进行骨科康复训练。

创新点：

（1）沉浸式虚拟场景辅助康复

    VR技术可以很好地缓解疼痛与焦虑的情绪，定制化的VR内容还能对于治疗的过程有积极的辅助作用。

（2）多维感知信息处理技术

   本系统推出一种多维感知的信息处理算法，通过肌肉传感器采集使用者的肌电信号，Azure Kinect深度相机采集使用者骨骼关键点的三维坐标，多维感知信息处理算法进行多维信息的处理，得到患者所处康复状态的大致阈值。

（3）智能监测控制康复策略

根据前面的阈值来智能监测患者的身体状况，通过对阈值进行深度学习强化训练，智能控制CPM的训练角度和训练速度，达到最适患者的康复力度，实现对HTC Vive头盔中场景的控制，满足患者的个性化需求。

应用性及前景分析：

（1）帮助病人快速康复，节约医疗成本

   传统的康复训练耗时耗力，单调乏味，训练强度和效果得不到及时评估，容易错失训练良机，基于沉浸虚拟场景的骨科康复训练系统解决了这一问题。

（2）适用性强

   虚拟现实在康复治疗技术除了应用于骨科CPM这种机器，在其他各种康复治疗等领域都有运用。

（3）拓展性好

本项目实现容易、精度高、安全性好等优点，CPM机器有各种型号，在这个基础上，整个搭建的虚拟场景也可适用于各种CPM型号、优化范围也更全面。