Physical rehabilitation is essential to recovery from joint replacement operations. As a representation, total knee arthroplasty (TKA) requires patients to conduct intensive physical exercises to regain the knee's range of motion and muscle strength. However, current joint replacement physical rehabilitation methods rely highly on therapists for supervision, and existing computer-assisted systems lack consideration for enabling self-monitoring, making at-home physical rehabilitation difficult. In this paper, we investigated design recommendations that would enable self-monitored rehabilitation through clinical observations and focus group interviews with doctors and therapists. With this knowledge, we further explored Virtual Reality(VR)-based visual presentation and supplemental haptic motion guidance features in our implementation VReHab, a self-monitored and multimodal physical rehabilitation system with VR and vibrotactile and pneumatic feedback in a TKA rehabilitation context. We found that the third point of view real-time reconstructed motion on a virtual avatar overlaid with the target pose effectively provides motion awareness and guidance while haptic feedback helps enhance users' motion accuracy and stability. Finally, we implemented \systemname to facilitate self-monitored post-operative exercises and validated its effectiveness through a clinical study with 10 patients.


翻译:在本文中,我们研究了能够通过临床观察和与医生和治疗师的焦点小组访谈进行自我监测康复的设计建议。根据这一知识,我们进一步探讨了基于虚拟真实(VR)的视觉演示和辅助性运动指导功能。最后,我们实施了“VReHab”系统,以自我监测和多式物理康复系统,在TKA康复背景下,通过VR和振动反应和充气反馈进行自我监测,现有计算机辅助系统缺乏自我监测的考虑。我们发现,在目标上铺设的虚拟异丙体实时重组运动的第三点有效地提供了运动意识和指导,而随机反馈则有助于提高用户的运动准确性和稳定性。最后,我们实施了“系统名称”,以便利自我监测后临床演练,并通过临床试验验证其有效性。

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