CHƯƠNG 5 : TƯƠNG TÁC THỰC ẢO
5.5. Giao diện kết nối với bộ điều khiển
Giao diện được hiển thị trên màn hình LCD và kết nối với bộ điều khiển thông qua dây cáp kết nối theo chuẩn HDMI. Bộ điều khiển liện tục cập nhật dữ liệu từ các thiết bị đầu vào là các cảm biến, encoder, … sau đó đưa vào chương trình xử lý và gửi kết quả hiện thị lên màn hình LCD.
Hình 39: Cấu trúc chương trình điều khiển 5.6. Cơ sở thiết kế giao diện trên hệ thống
Giao diện được thiết kế trên nền tảng WPF (Windows Presentation Foundation) của Visual Studio. Với nền màu xanh dương được kết hợp hài hòa với màu trắng tạo ra giao diện mang lại cảm giác nhẹ nhàng, dễ nhìn cho người sử dụng và phù hợp với ngành y tế nhiều áp lực.
Khung nhìn VR tạo sự hứng thú, mang đến trải nghiệm mới cho người sự dụng khi tập luyện, tránh sự nhàm chán dẫn đến mất kiên trì. Đồng thời sẽ có các mốc thời gian để người luyện tập có thêm động lực cố gắng vượt qua kỷ lục cũ, thiết lập kỷ lục mới, nhanh chóng phục hồi chức năng khớp và các bó cơ.
Mô hình cơ thể người với các bó cơ tiêu chuẩn giúp người luyện tập có cảm giác cơ bắp to chắc đồng thời xác định đúng các bó cơ đang luyện tập để mang lại hiểu quả cao.
Khung nhìn thực tế cung cấp một góc nhìn trực quan nhất giúp cho người tập luyện quan sát đầy đủ, chi tiết quá trình tập luyện trong thực tế của bản thân. Từ đó dễ dàng điều chỉnh các động tác đã tập sai để đạt hiệu quả cao trong trình tập luyện hồi phục chức năng khớp và các bó cơ.
Hai đồ thị được thiết kế đơn giản, dễ quan sát để người sử dụng kiểm tra lực tay và lực chân trong quá trình chuyển động. Từ đó nhận biết người tập luyện có đang bị mất sức trong quá trình tập luyện hoặc cấp độ luyện tập đã phù hợp hay chưa để điều chỉnh cho phù hợp với từng trường hợp.
Các thông số cung cấp cho người sử dụng một các cụ thể nhất về kết quả của quá trình luyện tập. Người sử dụng dễ quan sát thấy tốc độ của tay và của chân, độ chính xác trung bình trong cả bài tập. Đây là thông số quan trọng và dễ so sánh đối chiếu với các lần tập trước để tìm ra phương án cải thiện chất lượng bài tập. Cùng với đó phần trăm máy trợ lực, thông số này sẽ tăng lên khi người sử dụng không đủ sức để tự luyện tập. Khi đó hệ thống sẽ trợ lực cho người sử dụng để hoàn thành bài tập. Đây là thông số giúp những người có lực cơ thấp so sánh đối chiếu với các lần tập luyện trước đó về hiệu quả tập luyện. Cùng với đó là thông số thời gian để người sử dụng sắp xếp thời gian luyện tập phù hợp.
Sau quá trình lựa chọn, thiết kế tôi đã hoàn thành giao diện với tiêu chí thân thiện, trực quan, dễ sử dụng, dễ tương tác, mang lại cảm xúc tích cực cho người sử dụng. Đồng thời giúp người sử dụng kiểm soát toàn bộ quá trình luyện tập, cung cấp đầy đủ các thông số, các công cụ cần thiết đễ người tập luyện phát hiện các lỗi sai trong bài tập và có thể dễ dàng sửa lại cho đúng tư thế bằng cách sử dụng các khung nhìn, công cụ trong giao diện. Từ đó tối ưu quá trình tập luyện, mang lại hiệu quả cao nhất cho bài tập
CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ6.1. Giới thiệu 6.1. Giới thiệu
Trong phần này, hệ thống phát triển ở trên được thử nghiệm để cho thấy hiệu quả của nó và kết quả từ các thí nghiệm đã được công bố trong [218, 268]. Trong thử nghiệm, hai giai đoạn đã được thực hiện: giai đoạn đào tạo và giai đoạn thử nghiệm. Trong giai đoạn huấn luyện, tất cả những người tham gia đã nhận được một số buổi đào tạo về cách thao tác AIRS sau đó là giai đoạn thử nghiệm trong đó người tham gia được yêu cầu thực hiện HỆ THỐNG một cách độc lập. Kết quả từ cả giai đoạn đào tạo và thử nghiệm cũng được phân tích và thảo luận trong phần này.
6.2. Những người tham gia
Mười lăm người tham gia với thị lực bình thường và cảm giác liên lạc đã tham gia thí nghiệm. Trong số đó, 14 người tham gia thuận tay phải và một người thuận tay trái. Tất cả những người tham gia đã ký một tài liệu đồng ý trước khi thí nghiệm được tiến hành. Bảy người tham gia được yêu cầu thực hiện chương trình đào tạo cánh tay trái, trong khi những người còn lại thực hiện chương trình đào tạo cánh tay phải.
6.3. Quá trình hệ thống
Phần này mô tả các quy trình trong khi thao túng hệ thống. Trước khi bắt đầu bài tập, người dùng yêu cầu chọn tập luyện tay trái hoặc tay phải tùy thuộc vào bên nào của cánh tay bị tê liệt (trong trường hợp này được yêu cầu). Ngoài ra, ba cấp độ trị liệu phục hồi khác nhau: cấp độ ban đầu (Chế độ ngưỡng), cấp độ trung gian (Chế độ dự đoán) và cấp độ nâng cao (Chế độ dự đoán) có sẵn trong hệ thống và người dùng cần
chọn một trong các cấp độ dựa trên / mức độ suy yếu cánh tay. Sau đó, mức độ phù hợp sẽ được hiển thị cho người dùng.
6.4. Thực nghiệm trong bệnh viện
Một trong những mục tiêu của các hệ thống phục hồi được phát triển của chúng tôi là nhằm giảm tải vật lý trị liệu, bằng cách thay thế bằng các trò chơi dựa trên thực tế tăng cường được giám sát tối thiểu
Đầu tiên, chúng tôi trình bày mục tiêu của chúng tôi, so sánh giữa các bài tập phục hồi chức năng truyền thống và các bài tập của chúng tôi, các dịch vụ giá trị gia tăng được tích hợp trong hệ thống của chúng tôi và lợi ích từ hệ thống phát triển của chúng tôi. Các chuyên gia lâm sàng đã trả lời với phản hồi rất tích cực như sau:
- Các bài tập rất có động lực và sẽ rất hữu ích cho bệnh nhân bị liệt do bất kỳ khiếm khuyết thần kinh.
- Bài tập TOR sẽ rất phù hợp với bệnh nhân SCI.
- Tất cả các bài tập được phát triển tốt để phối hợp tay-mắt sẽ mang lại lợi ích lớn cho bệnh nhân.
- Phát triển các bài tập khác nhau với mức độ chuyển động và nhận thức khác nhau cho giai đoạn phục hồi khác nhau của bệnh nhân là phù hợp.
- Mô phỏng phản hồi sinh học rất tạo động lực cho cả bệnh nhân và nhà trị liệu. - Khả năng theo dõi mức ngưỡng EMG là một lợi thế lớn cho các nhà trị liệu để đánh
giá hiệu quả của bệnh nhân trong các buổi trị liệu.
- Sự phát triển dường như có thể giúp phục hồi nhanh chóng cho bất kỳ mức độ bệnh nhân bị liệt nào, nhưng có thể trả lời nhanh như thế nào bằng cách tiến hành các thử nghiệm lâm sàng.
Do những phản hồi tích cực ở trên từ các chuyên gia lâm sàng, sự phát triển của chúng tôi đã được coi là một hệ thống được công nhận phù hợp với mọi cấp độ của bệnh nhân bị liệt. Ngoài ra, các chuyên gia lâm sàng rất vui khi thực hiện các thử nghiệm lâm sàng với bệnh nhân của họ và các yêu cầu quản trị cần thiết đang được tiến hành.
6.5. Chơi có ý nghĩa
người chơi và kết quả của hệ thống, nơi sự tương tác là rõ ràng, người chơi có thể nhận thấy hành động của mình ảnh hưởng đến trò chơi ngay lập tức thông qua phản hồi và tích hợp, hành động của anh ta không chỉ có tác dụng tức thời nhưng cũng có tác dụng ở giai đoạn sau của trò chơi.
6.6. Thiết kế lặp
Để đạt được một thiết kế trò chơi nghiêm ngặt và hiệu quả, cần có một phương pháp lặp. Điều này bắt đầu với các quy tắc trò chơi cơ bản và cơ chế cốt lõi vì không thể lường trước đầy đủ trải nghiệm của trò chơi. Chẳng hạn, chúng chỉ có thể được tìm ra bằng cách chơi, xem nó xuất sắc ở đâu và nó dừng lại ở đâu. Trong quá trình thiết kế trò chơi, nó được chơi, đánh giá, điều chỉnh và chơi lại, cho phép cải tiến các phiên bản tiếp theo của trò chơi bao gồm thẩm mỹ, hiểu và dễ thao tác.
6.7. Thử thách trò chơi
đóng một trong những vai trò chính trong bài tập phục hồi chức năng. Điều này là để theo dõi hiệu suất của bệnh nhân cũng như phù hợp với mức độ khó của trò chơi với khả năng của bệnh nhân. Thêm vào đó, thử thách của trò chơi khiến người dùng tham gia vào thời gian phục hồi lâu hơn. Để cho phép thử thách tối ưu, cần phải liên tục điều chỉnh các cấp độ trò chơi bằng cách kết hợp các kỹ năng hiện có của bệnh nhân mà không có cảm giác chán nản hoặc mất hứng thú.
Hình 40: Human Upper Limb Articulations
6.8. Ứng dụng AR
Điều quan trọng là phải biết cách phát triển ứng dụng AR tốt và có hai câu hỏi cốt lõi cho vấn đề này như sau:
1) Điều gì làm cho một ứng cử viên tốt cho một ứng dụng AR? 2) Điều gì tạo nên một ứng dụng AR tốt?
Câu hỏi đầu tiên đề cập đến mức độ phù hợp của ứng dụng ứng viên là khả năng chi trả do AR cung cấp trong khi câu hỏi thứ hai giải quyết ứng dụng AR được thực thi tốt như thế nào và đáp ứng nhu cầu của người dùng ứng dụng. Trong bối cảnh chi phí, AR cho phép người ta áp dụng thông tin kỹ thuật số vào thế giới thực theo cách người dùng cảm nhận thông tin kỹ thuật số như một phần của thế giới thực. Sau đó, hãy ghi
người khai thác những khả năng đó theo cách tích cực để giải quyết vấn đề theo cách này hay cách khác. Đối với câu hỏi thứ hai, để có thể hoàn thành một ứng dụng AR tốt, điều quan trọng là phải thực hiện đánh giá để tìm ra khía cạnh nào của ứng dụng đang hoạt động, không phải là gì, tại sao lại như vậy và cách khắc phục hoặc cải thiện nó. Việc đánh giá có thể bao gồm, ứng dụng có hoàn thành mục tiêu thúc đẩy việc tạo ra ứng dụng không? Khăn, đối tượng mục tiêu có thực sự sử dụng ứng dụng và sử dụng nó một cách hiệu quả không? và AR Có phải là phương tiện phù hợp để sử dụng cho ứng dụng không? Bằng cách này, một ứng dụng AR hiệu quả và thú vị sẽ đạt được.
6.9. Sự tương tác
Trong thực tế Augmented, sự tương tác đóng một vai trò quan trọng trong trải nghiệm người dùng tổng thể. Có một số phương thức tương tác mà người dùng có thể giao tiếp với thế giới ảo, ứng dụng AR hoặc người dùng khác theo kinh nghiệm bằng các nút vật lý, phím, thanh trượt hoặc bất kỳ trình điều khiển nào khác để tương tác trong trải nghiệm AR. Trong bối cảnh của thế giới ảo, sự tương tác có thể là điều khiển người dùng trực tiếp trong đó người dùng điều khiển thế giới ảo theo cách tương tự như cách họ làm trong thế giới vật lý, điều khiển vật lý nơi người dùng sử dụng thiết bị vật lý mà họ sử dụng có thể giữ và chạm, điều khiển ảo như nút ảo mà người dùng có thể thao tác trong thế giới ảo và điều khiển tác nhân trong đó người dùng đưa ra lệnh cho một số tác nhân trong thế giới VR để thực hiện hành động thay mặt cho người dùng.
6.10. Công nghệ AR
Trong thực tế Augmented (AR), mọi trải nghiệm đều liên quan đến một số công nghệ như công nghệ thị giác máy tính để theo dõi vị trí và hướng của vật thể ảo, một số hình thức tính toán để tích hợp các yếu tố ảo của trải nghiệm với thế giới thực, một số cơ chế để hiển thị các yếu tố ảo về kinh nghiệm và một số kỹ thuật hoặc động cơ để phát hiện sự va chạm giữa các vật thể ảo.
Hình 41: Different Categories for Object Tracking Algorithm.
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Đề tài này đã thực hiện và triển khai được các vấn đề sau:
- Đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo được hệ thống phục hồi chức năng dành cho bệnh nhân vật lý trị liệu các chi đặc biệt là bệnh nhân sau tai biến; - Đã phát triển được các bài tập trị liệu hiệu quả và tương tác theo thời gian thực giữa người sử dụng và hệ thống;
- Tất cả bài tập dành cho bệnh nhân tập vật lý trị liệu trong môi trường hiện thực tăng cường AR để tăng cường động lực với môi trường tập luyện nhằm đảm bảo an toàn hơn cho bệnh nhân bị suy yếu các chi.
- Tất cả các bài tập có thể được thực hiện dưới sự giám sát tối thiểu của hệ thống với sự trợ giúp của trí tuệ nhân tạo và các bài tập dựa trên lịch sử tập luyện của bệnh nhân.
- Cùng với hướng dẫn cho các bài tập phục hồi chức năng các chi trong môi trường lâm sàng, các bài tập phục hồi chức năng chi đã được bắt chước trong môi trường AR có thêm phản hồi âm thanh và hình ảnh ngay tức thời.
- Trong môi trường AR, bệnh nhân được yêu cầu phải tương tác với các vật thể
ảo với cánh tay hoặc chân bị suy yếu để hoàn thành nhiệm vụ đó là cử động các chi tăng cường sức mạnh cơ bắp và phạm vi chuyển động của các chi.
- Ngoài ra, việc tích hợp mô phỏng phản hồi sinh học thời gian thực tùy chỉnh với các bài tập trị liệu trong hệ thống với sự tham gia của người bệnh giúp họ thực hiện các bài tập trị liệu lâu hơn.
- Hiệu suất của hệ thống được đánh giá bằng cách phân tích dữ liệu, phân tích hiệu suất và các thông số hoạt động dựa trên các cảm biến để cho biết mức độ phục hồi của từng bệnh nhân.
- Hệ thống phục hồi chức năng dành cho bệnh nhân sau đột quỵ mất khả năng hoạt động của các chi giúp giảm chi phí chăm sóc sức khỏe, giảm số lượng kỹ thuật viên hoặc nhà trị liệu cũng như giảm nhàm chán trong lĩnh vực phục hồi chức năng.
- Trong đề tài này, các hệ thống phục hồi chức năng chi mới được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đã cho thấy rằng hệ thống giúp phục hồi từ các chức năng chuyển động của các chi. Khác với các phương pháp trị liệu khác ở hệ thống này, các bài tập phục hồi chức năng chi còn dựa vào hệ thống tương tác AR theo thời gian thực.
- Thêm vào đó, khái niệm những hình ảnh ảo được sử dụng để kích thích sự phục hồi của não để tăng cường phục hồi vận động nhanh hơn.
Trong luận án này, các hệ thống phục hồi chức năng chi trên mới được phát triển và chứng minh để tăng cường sự phục hồi từ các chuyển động hạn chế ở một chi trên. Trái ngược với các bài tập trị liệu khác, các bài tập phục hồi chức năng chi trên dựa trên AR hiệu quả và có động lực đã được phát triển bằng cách tích hợp với mô phỏng phản hồi sinh học thời gian thực. Thêm vào đó, khái niệm ảo ảnh đã được sử dụng để kích thích độ dẻo của não để tăng cường phục hồi vận động theo cách tiếp cận nhanh hơn. Phương pháp điều khiển của mô hình VHA tạo ra khái niệm ảo giác, ngoài ra còn tăng cường sự kích thích bản chất dẻo của não bằng phương pháp sinh học, sEMG. Các kết quả đánh giá, từ phân tích thống kê, kiểm tra khả năng sử dụng và phản hồi từ
các chuyên gia lâm sàng đã rất đáng khích lệ để phục vụ như một hệ thống phục hồi chức năng chi trên mới trong môi trường lâm sàng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Abraham W. C., Bear M. F. (1996). Metaplasticity: the plasticity of