【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字健康，具体而言，建设一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备及管理方法。
技术介绍
1、血管通路是血液透析患者得以有效透析、长期存活的基本条件，包括自体动静脉内瘘（arteriovenous fistulas，avf）、人工血管内瘘（arteriovenous graft，avg）和中心静脉导管。其中，动静脉内瘘是维持性血液透析患者的“生命线”，对患者的生存质量和透析效果有显著影响。
2、在我国透析患者中avf占血管通路使用率80%~85%以上。目前在国内以及国际上，avf都是公认的首选的长期血管通路，但其成熟率偏低成为困扰临床医生的难题。建立良好的动静脉内瘘一般在8~12周左右成熟，可使用4~5年或更久，且不影响患者的日常生活，但随着血液透析患者基数的增加，动静脉内瘘建立失败、血栓形成、成熟过晚、过早失用等问题也逐渐增多。研究显示20%~60%的avf无法成熟，糖尿病患者内瘘失败率高达70%。为了使动静脉内瘘保持长期有效的功能，内瘘手术成功后对其进行监测和评估至关重要，及早的对内瘘进行功能锻炼有助于促进内瘘的成熟，保持内瘘的长期通畅，降低并发症，有效、健康的内瘘锻炼方法不仅可缩短内瘘成熟的时间，也可增加机体免疫力、减少内瘘并发症。
3、另外红外线是具有强热作用的电磁波，可通过热效应促进毛细血管扩张、炎症吸收、细胞生长和修复，从而改善微循环障碍及创伤性损伤。另外，有效、健康的内瘘锻炼方法不仅可缩短内瘘成熟的时间，也可增加机体免疫力、减少内瘘并发症，强化患者内瘘自我管理意识。
5、有鉴于此，本专利技术提出了基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，可以设计不同的场景和任务，仿真度高，因此使用者依从性更高，更能坚持完成训练。提高患者内瘘锻炼依从性的同时，增加患者锻炼的趣味性。
技术实现思路
1、本专利提供的基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，包括：红外运动传感模块，虚拟运动展示模块，中央处理平台及vr可视化设备。中央处理平台可依据红外运动传感模块得到的数据进行分析，并通过所述虚拟运动展示模块输出对应的虚拟运动场景及任务内容，从而为患者提供精准的动静脉内瘘功能训练内容；
2、进一步地，红外运动传感模块还包含内置生理参数传感的穿戴设备，能够实时记录手指、手臂及动静脉内瘘侧肢体的空间角度、力量、位移，以及生理指标等参数；
3、进一步地，虚拟运动展示模块构建出可视化仿真训练环境，并通过所述穿戴设备反馈的参数映射出可视化的模拟瘘侧肢体本体运动，并传输到所述vr可视化设备，呈现交互反馈以达到训练目标；
4、进一步地，红外运动传感模块还包含可发射远红外线的套袖，套袖材料由碳纤维发热丝构成，长度为20-30cm, 佩戴在使用者需治疗的部位；
5、进一步地，中央处理平台通过收集训练任务中的运动参数数据、个体信息及生理指标数据，进行计算交互反馈，分析并匹配对应的虚拟运动环境及进阶任务，判断训练目标达成率，从而实现差异化精准的动静脉内瘘功能锻炼；
6、进一步地，一种虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备决策函数满足如下公式，n个样本的对应（xp，yp）（p=1 ,2，……，n），对第m个样本单元的j的所述输出端的各类用户的数据的输入总和设定为inmj，单元i的输出总和设定为outmi，则；
7、其中wij是神经元i，j之间的权值；
8、设定所述数据综合为s；所述中央处理平台综合所述智能穿戴设备的数据得到决策函数满足：
9、；
10、其中y为第y个样本， 为核函数，通过训练核函数得到最优值， 为阈值， 为修正因子；
11、进一步地，基于决策函数判断动静脉内瘘锻炼的训练方法包括；
12、s1构建测试样本以及训练样本；
13、s2基于所述训练样本对预设模型进行训练，并基于所述测试样本对训练后的模型进行验证；
14、s3当验证结果满足动静脉内瘘锻炼的判断标准时，判定所述训练后的模型验证通过；
15、否则，确定所述训练样本中存在的每种类型的样本数量，并根据确定结果，得到所述训练样本的差异布局；
16、s4按照所述差异布局，与对应动静脉内瘘锻炼集进行归类处理；
17、s5获取每个归类处理结果中每种类型的权重以及样本数量权重，并确定对应类型的核函数和修正因子；
18、s6对所述测试样本进行第一样本循环处理，以及对所述训练样本进行第二样本循环处理，直到循环次数与所述训练样本中存在的动静脉内瘘锻炼的初始数量一致；
19、获取每次循环之后，对应的样本采集结果，并分别确定每次循环之后的调整训练样本；
20、获取每次循环之后对应的调整训练样本与对应未调整训练样本的样本差异以及调整过程；
21、s7基于所有样本差异，得到差异折线，并筛选所述差异折线上大于预设水平线的所有折线点，并确定所述折线点所对应循环次数的第一训练样本；
22、s8基于所述调整过程，确定调整复杂度，并从所述第一训练样本中筛选第二训练样本；
23、从所有第二训练样本中筛选对同个训练集进行最佳调整的训练集，替换未循环状态下所对应的调整训练样本中对应的待替换集，得到优化样本；
24、基于所述优化样本继续对所述预设模型进行训练，直到验证结果满足动静脉内瘘锻炼的判断标准。
25、为了解决上述问题，本专利技术第二方面提出虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备的使用方法具体步骤如下：
26、s1训练前评估：
27、s11 .患者将身高、体重、年龄、动静脉内瘘侧肢体等数据输入中央处理平台；
28、s12.患者穿戴设备进行生理状态基线测定，通过穿戴设备内置的生理参数传感采集人体生理参数，结合上述s11的数据，得出动静脉内瘘功能锻炼综合评分，以百分制评定；
29、s2具体训练，步骤为：
30、s21.患者所处安静且安全的环境中，穿戴设备和虚拟现实终端设备，并连接好传输信号；
31、s22.根据训练前的评估，患者进入到与其当前身体锻炼状态最匹配的训练场景中，从任务难度最基础的级别依次进行训练，逐级完成该场景的任务要求；
32、s23.如患者顺利通过了该场景内各个级别的训练任务，统计得分过关，则视为该场景内的训练目的达成，每个场景根据任务不同，得分规则有差异，如该场景内训练得分未过关，则无法获得下一场景的训练权限；
33、s24 .患者需每周完成2-3次的训练，共持续4周为一个训练周期；每天训练完成后进行数据上传。
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1.一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，包括：红外运动传感模块，虚拟运动展示模块，中央处理平台及VR可视化设备。中央处理平台可依据红外运动传感模块得到的数据进行处理，并通过所述虚拟运动展示模块输出对应的虚拟运动场景及任务内容，从而为患者提供精准的动静脉内瘘功能训练内容。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述红外运动传感模块还包含内置生理参数传感的穿戴设备，能够实时记录手指、手臂及动静脉内瘘侧肢体的空间角度、力量、位移，以及生理指标等参数并传输给中央处理平台。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述红外运动传感模块还包含可发射远红外线的套袖，套袖材料由碳纤维发热丝构成，长度为20-30CM, 佩戴在使用者需治疗的部位。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述虚拟运动展示模块可构建出可视化仿真训练环境，并通过所述穿戴设备反馈的参数映射出可视化的模拟瘘侧肢体本体运动，配合VR可视化设备呈现交互反馈以达
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述中央处理平台通过收集训练任务中的运动参数数据、个体信息及生理指标数据，进行计算交互反馈，分析并匹配对应的虚拟运动环境及进阶任务，判断训练目标达成率，从而实现差异化精准的动静脉内瘘功能锻炼。
6.权利要求1所述一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，中央处理平台分析满足如下公式，N个样本的对应（Xp，Yp）（p=1 ,2，……，n），对第M个样本单元的j的所述输出端的各类用户的数据的输入总和设定为INmj，单元i的输出总和设定为OUTmi，则；
7.一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备及数据处理方法，其特征在于，基于决策函数判断动静脉内瘘锻炼的训练方法包括；
8.一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，包括：红外运动传感模块，虚拟运动展示模块，中央处理平台及vr可视化设备。中央处理平台可依据红外运动传感模块得到的数据进行处理，并通过所述虚拟运动展示模块输出对应的虚拟运动场景及任务内容，从而为患者提供精准的动静脉内瘘功能训练内容。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述红外运动传感模块还包含内置生理参数传感的穿戴设备，能够实时记录手指、手臂及动静脉内瘘侧肢体的空间角度、力量、位移，以及生理指标等参数并传输给中央处理平台。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述红外运动传感模块还包含可发射远红外线的套袖，套袖材料由碳纤维发热丝构成，长度为20-30cm, 佩戴在使用者需治疗的部位。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的动静脉内瘘锻炼设备，其特征在于，所述虚拟运动展示模块可构建出可视化仿真训练环境，并通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾婉宁，董婉，范雪亭，高莉倩，
申请(专利权)人：中日友好医院中日友好临床医学研究所，
类型：发明
国别省市：
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