采用视觉反馈的物理治疗和前庭训练系统

本申请于2019年11月7日以所有国家的指定申请人美国国营公司斯塔基实验室有限公司(Starkey Laboratories,Inc.)以及所有国家的指定发明人美国公民David AlanFabry、美国公民Achintya Kumar Bhowmik、美国公民Justin R.Burwinkel、加拿大公民Jeffery Lee Crukley和以色列公民Amit Shahar的名义提交为PCT国际申请，并要求于2018年11月7日提交的美国临时专利申请号62/756,879的优先权，该临时申请的内容通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本文的实施例涉及听力辅助设备以及用于向正在接受物理治疗或前庭运动训练的受试者提供视觉反馈的相关系统和方法。

背景技术

每年，有成千上万的患者因头晕(dizziness)症而去看医生。虽然头晕症最常见于75岁以上的患者患病，但它可能发生在任何年龄的患者身上。头晕是一个通用术语，可以用于描述以下更具体的感觉：失稳、昏昏欲睡(脑内摇晃的感觉)、头昏、昏倒的感觉、移动的感觉、眩晕(vertigo)(旋转的感觉)、漂浮、摇摆、倾斜和转圈。头晕可能是由于内耳疾病、药物副作用、颈部功能障碍的迹象引起的，或者可能是由于比如神经或心血管问题等更严重的问题引起的。

与头晕相关的病症和症状可以包括失衡、眩晕、美尼尔氏综合征、良性阵发性位置性眩晕(BPPV)、前庭神经炎、颈部相关头晕和偏头痛。

治疗头晕、失衡、眩晕、美尼尔氏综合征、良性阵发性位置性眩晕(BPPV)、颈部相关头晕和偏头痛的一种方法是让患者进行可以包括前庭康复练习的练习。前庭康复练习是为改善平衡并减少与头晕相关的问题而设计的。除了头晕和上述相关病症，前庭康复还可以用于对中风或脑损伤或有昏倒倾向的患者进行治疗。

发明内容

本文的实施例涉及听力辅助设备以及用于向正在接受物理治疗或前庭运动训练的受试者提供视觉反馈的相关系统和方法。在实施例中，包括一种向受试者提供物理或前庭治疗的方法。该方法可以包括提示该受试者在预定方向上移动预定量以作为第一预定运动的一部分。该方法可以进一步包括使用设置在相对于该受试者头部的固定位置处的第一IMU来跟踪该受试者的运动。该方法可以进一步包括通过将该受试者的被跟踪运动与该第一预定运动的预定方向和预定量进行比较来生成反馈数据。该方法可以进一步包括使用该反馈数据来生成反馈图像。

在实施例中，包括一种向受试者提供物理或前庭治疗的方法。该方法可以包括提示该受试者在预定方向上移动以作为第一预定运动的一部分。该方法可以进一步包括使用定位在相对于该受试者头部的固定位置处的IMU来跟踪他们的运动。该方法可以进一步包括生成反馈图像，该反馈图像包括该第一预定运动的视觉表示和该被跟踪运动的视觉表示。

在实施例中，包括听力辅助设备。该设备可以包括第一控制电路和与该第一控制电路电通信的第一IMU。该第一IMU可以设置在相对于佩戴该听力辅助设备的受试者的头部的固定位置处。该设备还可以包括与该第一控制电路电通信的第一麦克风、与该第一控制电路电通信的用于生成声音的第一电声换能器、以及与该第一控制电路电通信的第一电源电路。该第一控制电路被配置为使用该第一IMU来跟踪该受试者的运动并生成反馈数据，该反馈数据反映该受试者的被跟踪运动与运动的预定方向和预定量的比较。

本发明内容是对本申请的一些传授内容的综述并且并不旨在是对本发明主题的排他性或穷尽性处理。进一步细节存在于详细描述和所附权利要求中。通过阅读并理解以下详细描述并且查看形成该详细描述的一部分的附图(其中的每一者均不应被认为具有限制意义)，其他方面对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。本文中的范围由所附权利要求及其法律等效物来限定。

附图说明

结合以下附图(图)可以更完全地理解各方面，在附图中：

图1是耳朵解剖结构的局部截面视图。

图2是根据本文的各种实施例的听力辅助设备的示意图。

图3是根据本文的各种实施例的听力辅助设备的各种部件的示意图。

图4是根据本文的各种实施例的设置在受试者的耳朵内的听力辅助设备的示意图。

图5是根据本文的各种实施例的作为系统的一部分的数据流的示意图。

图6是根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备的受试者的示意性侧视图。

图7是根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备的受试者的示意性俯视图。

图8是根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备并从外部视觉显示设备接收视觉反馈的受试者的示意图。

图9是外部视觉显示设备及其视觉显示器的元件的示意图。

图10是根据本文的各种实施例的以站立姿势佩戴听力辅助设备的受试者的示意图。

图11是根据本文的各种实施例的以仰卧姿势佩戴听力辅助设备的受试者的示意图。

虽然实施例易于经历各种修改和替代形式，但是已经通过示例和附图的方式示出了其细节并且将对其进行详细描述。然而，应理解，本文中的范围不限于所描述的具体方面。与此相反，本发明将覆盖落入本文中的精神和范围内的修改、等效物、以及替代方案。

具体实施方式

比如前庭康复练习等练习可能对经历头晕、失衡、眩晕、美尼尔氏综合征、良性阵发性位置性眩晕(BPPV)、颈部相关头晕和偏头痛等的患者是有用的。然而，与所有练习一样，前庭康复练习只有在实际执行时才是有用的。此外，在没有专家指导的情况下，这些练习中的一些练习可能很难正确执行。

本文的实施例包括听力辅助设备以及用于向正在接受前庭运动训练练习的受试者提供视觉反馈的相关系统和方法。该视觉反馈可以辅助受试者正确地进行练习。此外，本文的实施例可以包括向护理提供者提供关于练习执行(或没执行)的数据并且可以将来自护理提供者的反馈传送回受试者。

本文使用的术语“听力辅助设备”应指可以帮助听力受损的人的设备。术语“听力辅助设备”还应指可以为听力正常的人产生优化或处理过的声音的设备。例如，本文的听力辅助设备可以包括可听戴设备(例如，可穿戴耳机、头戴式耳机、耳塞、虚拟现实耳机)、助听器(例如，助听仪器)、人工耳蜗和骨传导设备。听力辅助设备包括但不限于耳后(BTE)式、耳内(ITE)式、耳道内(ITC)式、耳道内隐形(IIC)式、耳道内接收器(RIC)式、耳内接收器(RITE)式或完全耳道内(CIC)式听力辅助设备或上述的某种组合。

现在参照图1，示出了耳朵解剖结构100的局部截面视图。耳朵解剖结构100的三个部分为外耳102、中耳104和内耳106。外耳102包括耳廓110、耳道112和鼓膜114(或耳鼓)。中耳104包括鼓室115和听骨116(锤骨、砧骨、镫骨)。内耳106包括耳蜗108、前庭117、半规管118和听神经120。“Cochlea(耳蜗)”在拉丁语中的意思是“蜗牛”；耳蜗因其独特的盘绕形状而得名。咽鼓管122与耳咽管流体连通并且有助于控制中耳内的压力，通常使其与环境气压相等。

声波进入耳道112并使鼓膜114振动。该动作移动中耳104中的听骨116(听小骨——锤骨、砧骨、镫骨)的微小链。该链中的最后一块骨头接触耳蜗108的膜窗(membranewindow)并使耳蜗108中的流体移动。然后，流体运动触发听神经120中的反应。

比如助听器和可听戴设备(例如，可穿戴耳机)等听力辅助设备可以包括比如壳体(housing)或外壳(shell)等机壳(enclosure)，其内设置有内部部件。本文的听力辅助设备的部件可以包括控制电路、数字信号处理器(DSP)、存储器(比如非易失性存储器)、电源管理电路系统、数据通信总线、一个或多个通信设备(例如，无线电、近场磁感应设备)、一个或多个天线、一个或多个麦克风、接收器/扬声器、以及各种传感器，如下文更详细地描述的。更高级的听力辅助设备可以包含远程通信设备，比如

现在参照图2，示出了根据本文的各种实施例的听力辅助设备200的示意图。听力辅助设备200可以包括听力设备壳体202。听力设备壳体202可以限定电池室210，电池可以设置在该电池室中以向设备提供电力。听力辅助设备200还可以包括与耳塞208相邻的接收器206。接收器206a包括将电脉冲转换成声音的部件，比如电声换能器、扬声器(speaker)或扩音器(loud speaker)。电缆204或连接线可以包括一个或多个电导体并提供听力设备壳体202内部的部件与接收器206内部的部件之间的电通信。

图2所示的听力辅助设备200是耳道内接收器式设备，并且因此接收器被设计为放置在耳道内。然而，应当理解，本文设想了针对听力辅助设备的不同形状因素。因此，本文的听力辅助设备可以包括但不限于耳后(BTE)式、耳内(ITE)式、耳道内(ITC)式、耳道内隐形(IIC)式、耳道内接收器(RIC)式、耳内接收器(RITE)式以及完全耳道内(CIC)式听力辅助设备。

本披露的听力辅助设备可以包含耦接到高频无线电(比如2.4GHz无线电)的天线装置。例如，无线电可以符合IEEE 802.11(例如，

现在参照图3，示出了根据各种实施例的听力辅助设备的各种部件的示意框图。出于说明的目的，图3的框图表示通用听力辅助设备。图3所示的听力辅助设备200包括电连接到设置在壳体300内的柔性母电路318(例如，柔性母板)的几个部件。电源电路304可以包括电池并可以电连接到柔性母电路318，并且向听力辅助设备200的各种部件提供电力。一个或多个麦克风306电连接到柔性母电路318，以提供麦克风306与数字信号处理器(DSP)312之间的电通信。在其他部件中，DSP 312包含或耦接到音频信号处理电路系统，该音频信号处理电路系统被配置为实现本文描述的各种功能。传感器包314可以经由柔性母电路318耦接到DSP 312。传感器包314可以包括一种或多种不同特定类型的传感器，比如下面更详细地描述的那些。一个或多个用户开关310(例如，开/关、音量、麦克风方向设置)经由柔性母电路318电耦接到DSP 312。

音频输出设备316经由柔性母电路318电连接到DSP 312。在一些实施例中，音频输出设备316包括扬声器(耦接到放大器)。在其他实施例中，音频输出设备316包括耦接到外部接收器320的放大器，该外部接收器被适配成定位在佩戴者的耳朵内。外部接收器320可以包括电声换能器、扬声器或扩音器。听力辅助设备200可以包含通信设备308，该通信设备耦接到柔性母电路318并且经由柔性母电路318直接或间接耦接到天线302。通信设备308可以是

在各种实施例中，听力辅助设备200还可以包括控制电路322和存储器存储设备324。控制电路322可以与设备的其他部件电通信。控制电路322可以执行各种操作，比如本文描述的那些操作。控制电路322可以包括各种部件，包括但不限于微处理器、微控制器、FPGA(现场可编程门阵列)处理设备、ASIC(专用集成电路)等。存储器存储设备324可以包括易失性存储器和非易失性存储器二者。存储器存储设备324可以包括ROM、RAM、闪存、EEPROM、SSD设备、NAND芯片等。存储器存储设备324可以用于存储来自如本文所述的传感器的数据和/或使用来自如本文所述的传感器的数据生成的处理后的数据，包括但不限于关于练习方案的信息、练习方案的执行、关于练习的视觉反馈等。

如关于图2提到的，图2所示的听力辅助设备200是耳道内接收器式设备，并且因此接收器被设计为放置在耳道内。现在参照图4，示出了根据本文的各种实施例的设置在受试者的耳朵内的听力辅助设备的示意图。在该视图中，接收器206和耳塞208都在耳道112内，但不直接接触鼓膜114。在该视图中，听力设备壳体大部分被遮蔽在耳廓110后面，但可以看到电缆204越过耳廓110的顶部并向下到达耳道112的入口。

应当理解，根据本文的实施例，数据和/或信号可以在许多不同的部件之间交换。现在参照图5，示出了根据本文的各种实施例的作为系统一部分的数据和/或信号流的示意图。在第一位置502处，用户(未示出)可以具有第一听力辅助设备200和第二听力辅助设备201。听力辅助设备200、201中的每一个可以包括如本文所述的传感器包，包括例如IMU。听力辅助设备200、201和其中的传感器可以设置在受试者头部的相反侧向侧面上。听力辅助设备200、201和其中的传感器可以设置在相对于受试者头部的固定位置处。听力辅助设备200、201和其中的传感器可以设置在受试者的相反耳道内。听力辅助设备200、201和其中的传感器可以设置在受试者的相反耳朵上或其中。听力辅助设备200、201和其中的传感器可以彼此间隔开至少3、4、5、6、8、10、12、14或16厘米且小于40、30、28、26、24、22、20或18厘米的距离，或间隔开落入上述任何一项之间的范围内的距离。

在各种实施例中，数据和/或信号可以在第一听力辅助设备200与第二听力辅助设备201之间直接进行交换。具有视频显示屏的外部视觉显示设备504，比如智能电话，也可以设置在第一位置502内。外部视觉显示设备504可以与第一听力辅助设备200和第二听力辅助设备201中的一个或两个和/或听力辅助设备的附件(例如，远程麦克风、遥控器、电话流化传输器等)交换数据和/或信号。外部视觉显示设备504还可以比如通过与本地网关设备(比如网络路由器506)连接的无线信号或通过与蜂窝塔508或类似通信塔连接的无线信号跨数据网络与云510交换数据。在一些实施例中，外部视觉显示设备还可以连接到数据网络以通过直接有线连接向云510提供通信。

在一些实施例中，护理提供者516(比如听力学家、理疗师、医师或不同类型的临床医生、专家、或护理提供者、或体能教练)可以通过比如由云510表示的数据通信网络从在远离第二位置512的第一位置502处的设备接收信息。护理提供者516可以使用计算设备514来查看接收到的信息并与其交互。接收到的信息可以包括但不限于关于受试者的练习执行的信息，包括但不限于是否进行了练习、练习执行的准确度、进行练习所花费的时间、运动范围、以及与IMU和/或加速度计数据相关的空间位置信息、与练习执行(一致性、准确度等)相关的趋势等。在一些实施例中，接收到的信息可以实时提供给护理提供者516。在一些实施例中，接收到的信息可以在受试者进行练习之后的时间点进行存储并提供给护理提供者516。

在一些实施例中，护理提供者516(比如听力学家、理疗师、医师或不同类型的临床医生、专家、或护理提供者、或体能教练)可以通过比如由云510表示的数据通信网络从第二位置512将信息远程发送到第一位置502处的设备。例如，护理提供者516可以将信息输入到计算设备514中，可以使用连接到计算设备514的摄像头和/或可以对着外部计算设备说话。所发送的信息可以包括但不限于反馈信息、指导信息、未来练习方向/方案等。在一些实施例中，来自护理提供者516的反馈信息可以实时提供给受试者。在一些实施例中，接收到的信息可以在受试者进行练习之后的时间点或在受试者进行的下一次练习课期间进行存储并提供给受试者。

因此，本文的实施例可以包括下列操作：将反馈数据发送到远程站点处的远程系统用户、接收来自远程系统用户的反馈(比如听觉反馈)、以及将反馈呈现给受试者。将听觉反馈呈现给受试者的操作可以通过(多个)听力辅助设备来进行。在各种实施例中，将听觉反馈呈现给受试者的操作可以是通过(多个)听力辅助设备来进行的，并且听觉反馈可以被配置为向受试者呈现(比如使用下文描述的虚拟音频接口)为在空间上起源于第一预定运动的终点方向。

本文的听力辅助设备可以包括用于检测佩戴听力辅助设备的受试者的运动的传感器(比如传感器包314的一部分)。现在参照图6，示出了根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备200的受试者600的示意性侧视图。例如，检测到的运动可以包括竖直平面中的向前/向后运动606、向上/向下运动608和旋转运动604。现在参照图7，示出了根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备200、201的受试者600的示意性俯视图。检测到的运动还可以包括水平平面中的左右运动704和旋转运动702。

根据本文的各种实施例，听力辅助设备和/或系统可以提示受试者在预定方向上移动预定量以作为第一预定运动的一部分，使用第一IMU或本文中设置在相对于受试者头部的固定位置处的其他传感器来跟踪受试者的运动，并通过将受试者的被跟踪运动与预定方向和预定量进行比较来生成反馈数据，并且使用该反馈数据来生成反馈图像。

在一些实施例中，提示可以根据时间表进行排队，但在检测到一个或多个特定事件或检测到一个或多个事件的特定缺失之前并不被实际传递给受试者(经由视觉和/或听觉通知)。举例来说，在一些实施例中，系统和/或其设备可以首先根据预定时间表对提示进行排队，然后在检测到受试者的久坐行为之后触发提示的传递。在一些实施例中，系统和/或其设备可以首先根据预定时间表对提示进行排队，然后如果在预定义的时间窗口(比如正常清醒时段)内检测到久坐行为，则在检测到受试者的久坐行为后触发提示的传递。可以以各种方式检测久坐行为，包括但不限于超过阈值的加速度计数据、超过阈值的心率数据、超过阈值的血压数据等。在一些实施例中，如果在受试者身上检测到眼球震颤，则可以执行受试者提示。

现在参照图8，示出了根据本文的各种实施例的佩戴听力辅助设备200并从外部视觉显示设备504接收视觉反馈的受试者602的示意图。外部视觉显示设备504可以包括显示屏806和摄像头808。在一些实施例中，外部视觉显示设备504可以是智能电话、视频监视器、视频显示屏、智能镜子、虚拟现实设备、增强现实设备、全息图生成器、平板计算机、计算机等。

在一些实施例中，显示屏806可以是触摸屏。显示屏806可以向受试者602显示多条信息，包括但不限于练习指令、关于受试者602正在进行练习的精确度的视觉反馈、展示患者头部需要被移动到以完成下一步练习的位置的轮廓、关于受试者602在整个特定一组练习中的进展的信息、完成特定一组练习的剩余时间、来自护理提供者(远程或本地)的当前反馈等。在一些实施例中，位置指导轮廓可以呈现为具有两个维度。然而，在一些实施例中，位置指导轮廓可以呈现为具有三个维度和/或呈现为视觉叠加图像以在用户的环境或训练空间内提供增强现实。在一些实施例中，显示屏806可以显示演示如何进行练习的动画、用户已经完成了多少次重复的视觉计数器，并且在一些情况下，系统的一个或多个部件可以提供关于练习的音频反馈。系统可以被配置为使得受试者602可以在他们准备好时使用语音命令开始练习。

摄像头808可以被定位成背对显示屏806并背对受试者602。摄像头808可以用于捕获受试者602的面部的一个或多个图像，并且在一些情况下，捕获受试者602的眼睛的一个或多个图像。

在一些实施例中，摄像头808(或另一摄像头)可以用于监测身体部位的运动，包括除头部、面部或眼睛之外的身体部位的运动。例如，可以使用摄像头来监测受试者602的腿或脚的运动。在一个示例中，用户可以坐着并向下看设备，在这种情况下，前置摄像头可以监测用户的面部/眼睛，而后置摄像头可以监测受试者602的腿/脚。为监测用户的身体运动设想各种其他实施例。

在一些实施例中，摄像头808可以用于捕获(一个或多个)图像，包括受试者602的面部、瞳孔、虹膜和/或巩膜的定位。此类信息可以用于计算受试者602面部和/或视线的方向。在一些实施例中，此类信息还可以用于计算眼球震颤的角度、速度和方向。共同拥有的美国公开专利申请号2018/0228404中描述了眼球震颤检测和表征的多个方面，该申请的内容通过援引并入本文。在一些实施例中，此类信息可以具体用于计算受试者602的面部和/或视线相对于摄像头808的方向。美国公开申请号2012/0219180和2014/0002586中描述了关于这样的计算的多个方面；这些申请的内容通过援引并入本文。

现在参照图9，示出了外部视觉显示设备504及其显示屏806的元件的示意图。外部视觉显示设备504可以包括摄像头808和扬声器902。外部视觉显示设备504可以使用从一个或两个听力辅助设备传输的反馈数据来生成和/或显示反馈图像。在一些实施例中，反馈图像由一个或两个听力辅助设备来生成，然后以无线方式传输到外部视觉显示设备504进行显示。在一些实施例中，来自可操作连接的摄像头(可以是摄像头808，或可以是单独设备的一部分的另一摄像头)的数据可以与从一个或两个听力辅助设备感测和/或传输的反馈数据结合使用。

外部视觉显示设备504可以显示(或可操作地连接到设备，该设备可以显示)反馈图像，该反馈图像包括第一预定运动的视觉表示和/或被跟踪运动的视觉表示。

第一预定运动的视觉表示可以包括头部的显示。第一预定运动的视觉表示可以包括头部的轮廓906。预定运动的视觉表示可以基于反馈数据进行改变。例如，预定运动的视觉表示可以基于反馈数据来改变颜色。在一些实施例中，轮廓的大小和/或视角906可以改变，比如在受试者需要向前或向后移动他们的头部的情况下，轮廓的大小或视角可以改变以对他们进行指导。

被跟踪运动的视觉表示可以包括受试者头部904的图像。被跟踪运动的视觉表示可以具体地包括反映受试者头部904的当前位置的受试者头部904的图像。受试者头部904的图像可以是真实的(比如是从摄像头808提供的数据中提取的)或可以是表示受试者头部904的模型图像。

外部视觉显示设备504可以显示包括方向图标908(比如指示患者应该移动他们的头部的方向的箭头)的反馈图像。方向图标可以作为镜像提供，以便可以直接遵循箭头以引起患者头部的适当运动(例如，如果患者当前需要向右旋转他们的头部以遵循所确定的练习运动，则从背对受试者的外部视觉显示设备的角度判断，外部视觉显示设备504上的箭头可能指向屏幕的左侧)。

在各种实施例中，外部视觉显示设备504可以显示包括文本指令910的反馈图像，该文本指令指导受试者执行所确定的练习运动，比如“转动头部”或“向右转动头部90°”。

可以在外部视觉显示设备504上显示关于练习或其运动的各种其他数据。例如，可以在外部视觉显示设备504上显示关于练习的完成状态912的信息。这样的完成状态912信息可以以练习课的当前完成百分比、到目前为止练习课经过的时间、练习课的剩余时间等形式显示。

还可以在外部视觉显示设备504上经由听力辅助设备200在听觉上显示关于患者的练习执行的准确度914的信息。在一些实施例中，可以显示患者的练习执行的准确度914并将其反映为计算的评分。举例来说，评分可以基于运动准确度的百分比来计算。如果当前运动涉及将头部向右旋转90度，而用户仅将他们的头部旋转75度，则该运动的准确度评分可能为75/90、83％或83/100。在外部视觉显示设备504上示出的患者的练习执行的准确度914可以反映在当前练习课期间迄今为止所进行的每个运动的准确度评分的平均值。在各种实施例中，在外部视觉显示设备504上示出的患者的练习执行的准确度914可以基于当前的准确度在视觉上进行改变。例如，90以上的当前评分或平均评分可以显示为蓝色或绿色，而低于50的评分可以显示为红色。本文设想了许多视觉显示选项。

根据本文的各种实施例，可以确定受试者头部的位置。然而，在一些实施例中，还可以确定(或以其他方式估计或计算)受试者的身体位置和/或姿势。现在参照图10，示出了根据本文的各种实施例的以呈站立姿势佩戴听力辅助设备200的受试者600的示意图。在该视图中，受试者600还佩戴可穿戴设备1002，该可穿戴设备可以包括电路系统并且特别地包括传感器包，该传感器包类似于先前针对听力辅助设备描述的那些。在一些实施例中，受试者600还可以具有听力辅助设备附件，比如远程麦克风、遥控器、电话流化传输器等。可穿戴设备1002可以与听力辅助设备200进行无线数据通信。在该视图中，受试者600正握着外部视觉显示设备504，比如智能电话。外部视觉显示设备504可以与听力辅助设备200进行无线数据通信。在该视图中，受试者600站立在重量或负载传感器1004上，该传感器可以是压力传感器、力传感器、压电传感器等。在一些实施例中，重量或负载传感器1004可以集成到鞋子、地砖、垫子、秤等物品(在该视图中未示出)中。重量或负载传感器1004可以与听力辅助设备200进行无线数据通信。图11类似于图10，它是佩戴听力辅助设备200的受试者600的示意图。然而，在图11中，受试者600处于仰卧姿势而不是站立姿势。虽然在这两个图中只示出了站立姿势和仰卧姿势，但本文设想了各种其他位置/姿势，包括坐下、俯卧、蹲下、侧卧等。

如前所述，听力辅助设备200可以包括其中具有各种传感器的传感器包。此外，可穿戴设备1002可以在其中包括各种传感器，比如关于听力辅助设备200的传感器包描述的那些。类似地，外部视觉显示设备504可以在其中包括各种传感器，比如IMU、加速度计、光学传感器、温度传感器等。在本文的各种实施例中，来自这些源中的一个或多个的数据可用于确定、估计或计算受试者的身体位置和/或姿势。受试者是否处于特定练习的正确位置和/或姿势可以是要提供给受试者的有用的附加反馈点。此外，可以将关于受试者的位置和/或姿势的信息提供给护理提供者(比如图5中的516)，比如远离受试者定位的护理提供者。

可以以各种方式执行估计、确定或计算身体位置和/或姿势。在一些实施例中，估计受试者身体的位置和/或姿势可以包括评估来自除第一IMU之外的至少一个传感器的数据。在一些实施例中，估计受试者身体的姿势可以包括使用模式匹配算法将来自第一IMU的数据与表示身体姿势的一组预定数据模式(包括但不限于模板)进行匹配。在一些实施例中，估计受试者身体的姿势包括使用模式匹配算法将来自第一IMU和除第一IMU之外的至少一个传感器的数据与表示身体姿势的一组预定数据模式进行匹配。本文使用的模式匹配算法可以包括但不限于最小二乘算法、基于集群的模式识别、模板匹配算法、机器学习算法等。

下面的表1示出了与不同特定位置/姿势相关联的数据模式的一个示例。

表1

虽然上面的表1示出了与不同特定位置/姿势相关联的数据模式的一个示例，但应当理解，也可以使用来自附加类型传感器的数据来确定受试者身体的姿势或位置。此外，可以开发特定于特定患者和/或特定于特定类别患者的模式。

关于患者位置/姿势的信息可以形成提供给受试者的视觉反馈的一部分。例如，如果特定练习需要受试者躺下，并且系统和/或听力辅助设备估计患者没有躺下，则系统可以比如通过显示屏806和/或听觉反馈向用户提供通知，以引导他们躺下。类似地，如果特定练习需要受试者站立或坐下，并且系统和/或听力辅助设备估计患者没有站立或坐下，则系统可以比如通过显示屏806和/或听觉反馈向用户提供通知，以引导他们坐下或站立。在一些实施例中，如果受试者没有反应(例如，当系统估计他们正躺着时不遵循坐下或站立的指示)，则系统和/或听力辅助设备可以发出警告。在一些情况下，警告可以被传输到护理提供者516或指定的紧急接收者。

本文包括各种方法。在一些实施例中，本文包括向受试者提供物理或前庭治疗和/或练习的方法。在一些实施例中，所描述的方法步骤可以作为一系列操作由本文描述的设备来执行。

在实施例中，包括一种向受试者提供物理或前庭治疗的方法。该方法可以包括提示(视觉上或使用听觉提示)受试者在预定方向上移动预定量以作为第一预定运动的一部分。第一预定运动可以是前庭训练方案或练习程序的一部分。本文中前庭训练方案和/或练习程序可以包括多个单独的预定运动。该方法还可以包括使用设置在相对于受试者头部的固定位置处的第一IMU来跟踪受试者的运动。该方法还可以包括通过将受试者的被跟踪运动与第一预定运动的预定方向和预定量进行比较来生成反馈数据。该方法还可以包括使用反馈数据来生成反馈图像。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括使用设置在相对于受试者头部的固定位置处的第二IMU来跟踪受试者的运动，其中，第二IMU与第一IMU间隔开至少三厘米的距离。在一些实施例中，第一IMU和第二IMU设置在受试者头部的相反侧向侧面上。在一些实施例中，第一IMU和第二IMU设置在受试者的相反耳道内。在一些实施例中，第一IMU和第二三轴加速度计设置在受试者的相反耳朵上或其中。在一些实施例中，第一IMU安装在第一听力辅助设备中并且第二IMU安装在第二听力辅助设备中。

在该方法的一些实施例中，第二听力辅助设备将从第二IMU导出的数据以无线方式传输到第一听力辅助设备。在一些实施例中，第一听力辅助设备将从第一IMU和第二IMU导出的数据以无线方式传输到外部视觉显示设备。在一些实施例中，听力辅助设备以占空比的方式进行反馈数据的传输以便保存资源(例如，电池容量)。例如，在一些实施例中，系统在第一时间段内将数据从第一听力辅助设备传输到外部视觉显示设备(或单独的设备)，然后在第二时间段内将数据从第二听力辅助设备传输到外部视觉显示设备(或单独的设备)，并来回切换。在一些实施例中，系统选择具有最多剩余电池容量的听力辅助设备以用于与外部视觉显示设备和/或其他单独的设备之间的传输。

在该方法的一些实施例中，反馈图像包括第一预定运动的视觉表示和被跟踪运动的视觉表示。在一些实施例中，第一预定运动的视觉表示包括头部的轮廓。在一些实施例中，第一预定运动的视觉表示包括受试者头部的图像。在一些实施例中，被跟踪运动的视觉表示包括头部的轮廓。在一些实施例中，被跟踪运动的视觉表示包括患者头部的图像。在一些实施例中，被跟踪运动的视觉表示包括身体的其他部分，比如手臂、手、肩膀、躯干、臀部、腿、膝盖、脚等。

在一些实施例中，通过将受试者的被跟踪运动与预定方向和预定量进行比较来生成反馈数据包括基于反馈数据分配评分。在一些实施例中，可以存储和上报关于成功和不成功重复的统计数据，比如反馈数据的一部分。在一些实施例中，该方法可以包括如果反馈数据超过受试者的被跟踪运动与第一预定运动之间的阈值偏差量，则向受试者提供继续运动的视觉提示。在一些实施例中，预定运动的视觉表示基于反馈数据进行改变。在一些实施例中，预定运动的视觉表示基于反馈数据来改变颜色。

在一些实施例中，反馈数据(包括其生成或和/或传输)可以在练习(不同类型或重复)之间停止或暂停。在一些实施例中，反馈数据(包括其生成或和/或传输)可以在设备用于另一目的的情况下停止或暂停。例如，反馈数据可以在用户在作为反馈设备的智能电话上接听电话情况下停止或暂停。停止或暂停可以提供各种益处，包括但不限于节约资源以及重置可能随时间漂移的传感器，比如陀螺仪。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括：将反馈数据发送到远程站点处的远程系统用户，接收来自远程系统用户的听觉反馈，以及将听觉反馈呈现给受试者。在一些实施例中，将听觉反馈呈现给受试者可以通过听力辅助设备来进行。在一些实施例中，将听觉反馈呈现给受试者是通过听力辅助设备来进行的，并且听觉反馈被配置为向受试者呈现为在空间上起源于第一预定运动的终点方向。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括估计受试者身体的位置。在一些实施例中，估计受试者身体的位置包括估计受试者身体的姿势。在一些实施例中，估计受试者身体的姿势包括评估来自除第一IMU之外的至少一个传感器的数据。在一些实施例中，估计受试者身体的姿势包括使用模式匹配算法将来自第一IMU的数据与表示身体姿势的一组预定数据模式进行匹配。在一些实施例中，估计受试者身体的姿势包括使用模式匹配算法将来自第一IMU和除第一IMU之外的至少一个传感器的数据与表示身体姿势的一组预定数据模式进行匹配。

在一些实施例中，本文包括向受试者提供前庭治疗的方法，该方法包括提示受试者在预定方向上移动以作为第一预定运动的一部分。该方法可以进一步包括使用定位在相对于受试者头部的固定位置处的IMU来跟踪他们的运动。该方法可以进一步包括生成反馈图像，该反馈图像包括该第一预定运动的视觉表示和该被跟踪运动的视觉表示。

可替代地或另外，系统和/或听力辅助设备可以生成指示每个或一系列指定身体动作成功或不成功的电信号输出。信号输出可以从听力辅助设备传输到外部设备，比如腕戴式电子设备(例如，智能手表)、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、互联网网关或其他电子设备。响应于信号输出，外部设备可以生成指示每个或一系列指定动作成功或不成功的视觉输出。外部设备也可以生成矫正反馈。外部设备产生的输出可以是视觉、听觉(例如，声音和/或语音)或触觉输出中的一种或其组合。信号输出也可以存储在听力辅助设备内部或外部的存储器(例如，外部设备的存储器)中。

在一些实施例中，所存储的信号输出(可以包括与预定操作、物理治疗或练习程序相关联的其他数据)可以从听力辅助设备和/或外部设备传输到远程服务器。例如，相关联数据包括操作/治疗/程序的名称、执行的时间和日期、关于成功执行和不成功执行的统计数据以及佩戴者ID信息中的一个或多个。远程服务器可以存储从多个佩戴者获取的这样的数据。

根据各种实施例，本文中的听力辅助设备可以包括传感器包或装置，其被配置为感测各种方面，比如在实施预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序所需的每个身体动作期间佩戴者的运动。传感器包可以包括一个或多个传感器，比如惯性测量单元(IMU)、加速度计、陀螺仪、气压计、磁力计、麦克风、光学传感器、摄像头、脑电图(EEG)和眼运动传感器(例如，眼电图(EOG)传感器)中的一个或多个。在一些实施例中，传感器包可以包括在听力辅助设备外部的一个或多个附加传感器。一个或多个附加传感器可以包括IMU、加速度计、陀螺仪、气压计、磁力计、声学传感器、眼运动跟踪器、EEG或肌电势电极(myographicpotential electrode)(例如，EMG)、心率监测仪和脉搏血氧计中的一个或多个。例如，一个或多个附加传感器可以包括腕戴式或脚踝戴式传感器包，或由胸带支撑的传感器包。在一些实施例中，附加传感器可以包括摄像头，比如嵌入在比如眼镜框等设备内的摄像头。

听力辅助设备的传感器包被配置为感测佩戴者在执行预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序的每个动作时的运动。由传感器包产生的数据由听力辅助设备的处理器操作，以确定佩戴者是否成功执行了指定的动作。

根据各种实施例，传感器包可以包括IMU、加速度计(3轴、6轴或9轴)、陀螺仪、气压计、磁力计、眼运动传感器、压力传感器、声学传感器、心率传感器、电信号传感器(比如EEG、EMG或ECG传感器)、温度传感器、血压传感器、氧饱和度传感器、光学传感器等中的一个或多个。如本文所使用的，术语“惯性测量单元”或“IMU”应指可以生成与身体的特定力和/或角速率相关的信号的电子设备。本文中的IMU可以包括用于检测线性加速度的加速度计(3轴、6轴或9轴)和用于检测旋转速率的陀螺仪中的一个或多个。在一些实施例中，IMU还可以包括用于检测磁场的磁力计。眼运动传感器可以是例如眼电(EOG)传感器，比如共同拥有的美国专利号9,167,356中披露的EOG传感器，该专利通过援引并入本文。压力传感器可以是例如基于MEMS的压力传感器、压阻式压力传感器、屈曲传感器、应变传感器、膜片式传感器等。温度传感器可以是例如热敏电阻(热敏电阻器)、电阻温度检测器、热电偶、基于半导体的传感器、红外传感器等。血压传感器可以是例如压力传感器。心率传感器可以是例如电信号传感器、声学传感器、压力传感器、红外传感器、光学传感器等。氧饱和度传感器可以是例如光学传感器、红外传感器等。电信号传感器可以包括两个或更多个电极，并且可以包括用于感测和记录电信号(包括感测的电势及其幅度(根据欧姆定律，其中，V＝IR))以及测量来自施加的电势的阻抗的电路系统。

传感器包可以包括在听力辅助设备外部的一个或多个传感器。除了上文讨论的外部传感器之外，传感器包可以包括感测多个身体部位(例如，手臂、腿、躯干)的运动的身体传感器(比如上面列出的那些)的网络。

在一些实施例中，除了如本文在别处描述的视觉反馈之外，虚拟音频接口还可以用于向受试者提供听觉反馈。虚拟音频接口可以被配置为合成指导佩戴者执行预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序的特定肢体运动的三维(3-D)音频。

根据一些实施例，虚拟音频接口可以生成音频线索以用于指导佩戴者运动，这些音频线索包括从用作目标的虚拟空间位置发出的空间化3-D虚拟声音。佩戴者可以在由一系列虚拟声音5目标指示的方向和/或范围内执行一系列身体运动。在虚拟空间位置处生成的声音可以是任何宽带声音，比如复杂的音调、突发噪声、人类语音、音乐等，或者这些声音与其他类型声音的组合。在各种实施例中，虚拟音频接口被配置为单独地或与空间化的3-D虚拟声音结合生成双耳或单耳声音。双耳和单耳声音可以是上面列出的那些声音中的任何一种，包括单频音调。

在其他实施例中，虚拟音频接口被配置为生成人类语音，该人类语音指导佩戴者执行预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序的特定肢体运动。语音可以是合成的语音，也可以是真实语音的先期录音。例如，在采用单个听力辅助设备(用于一只耳朵)的实施例中，虚拟音频接口生成语音形式的单耳声音，该声音可以伴随其他声音，比如单频或多频音调、突发噪声或音乐。在采用两个听力辅助设备(每只耳朵一个设备)的实施例中，虚拟音频接口可以生成语音形式的单耳或双耳声音，该声音可以伴随其他声音，比如单频或多频音调、突发噪声或音乐。虚拟音频接口可以显示(回放)口头指令，以指导佩戴者进行预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序的特定肢体运动。虚拟音频接口的进一步方面在标题为“包含用于治疗指导的虚拟音频接口的听力辅助设备(Hearing Assistance DeviceIncorporating Virtual Audio Interface for Therapy Guidance)”、共同拥有的美国专利申请号15/589,298中进行描述，该申请的内容通过援引以其全文并入本文。

根据本文的各种实施例，听力辅助设备可以被配置为根据预定的矫正或治疗操作、物理治疗或练习程序，指导听力辅助设备的佩戴者进行规定的一系列身体运动或动作。操作、物理治疗或练习程序涉及规定的一系列身体运动或动作，这些运动或动作可以由听力辅助设备的佩戴者实施，以尝试纠正或治疗生理障碍或执行身体健康程序。练习(或本文的程序或操作)可以包括但不限于习惯练习、视线稳定练习和平衡训练练习。练习可以包括一系列动作，包括将他们的头部在指定方向上转动指定量、将他们的头部在指定方向上移动指定量、将他们的视线聚焦在静止或移动的点上、采取不同的姿势等等。

本文的指导和/或反馈可以包括听觉指导、视觉指导或听觉和视觉指导。音频指导可以包括以下不同声音中的任何一种或其组合，比如音调、突发噪声、人类语音、动物/自然声音、合成声音和音乐，以及其他声音。

例如，虚拟音频接口可以显示指示佩戴者采取特定位置的口述词，比如躺下、站立或坐起。可以显示要求佩戴者以特定方式移动特定身体部位的口头指令。例如，可以指示佩戴者将他或她的头部向右转大约45°(例如，“转动头部使鼻子指向右侧45°”)。可以在相对于佩戴者的当前头部位置的指定位置处生成合成的3-D虚拟音频目标。作为响应，佩戴者在音频目标所指示的指定方向上移动他或她的头部。

在一些实施例中，练习可以变成游戏，其中，游戏的控制元素/输入可以与在执行练习时感测到的受试者的运动/动作相关联，这些练习包括但不限于头部的运动或旋转、眼睛的方向性凝视等。控制元素可以包括但不限于虚拟按钮按压/输入、方向性输入等。

BPPV发生是由于耳石(otoconia)移位所致，耳石是碳酸钙的小晶体(也称为“听石(otolith)”或“管石(canalith)”)，通常附着在内耳的椭圆囊中的听石膜上。由于外伤、感染甚至简单的老化，管石都可能会从椭圆囊脱离并聚集在半规管内。头部运动会转移脱离的管石并刺激敏感的神经毛向大脑发送错误信号，导致头晕和其他症状。管石复位过程(CRP)(前庭康复治疗的形式)的目标是移动移位的管石以阻止这些错误信号及其可能引起的虚弱症状。

在一些实施例中，练习运动可以包括Epley操作。例如，要解决左侧的问题(例如，确定是由左耳问题引起的BPPV)，可以遵循表2中的步骤。

表2

作为另一个示例，要解决右侧的问题(例如，确定是由右耳问题引起的BPPV)，可以遵循表3中的步骤。

表3

在一些实施例中，本文的练习可以包括Brandt-Daroff练习。该过程包括坐在床沿上，移动到侧卧位直至眩晕结束，恢复到坐体位持续固定的间隔，然后移动到相反侧的侧卧位，依此类推。这些练习可以每天重复多组，直到两天没有经历过眩晕为止。

根据确定的(多个)前庭相关问题，可以规定三种主要的练习方法：1)习惯，2)视线稳定，和/或3)平衡训练。习惯练习可以用于治疗由自我运动产生和/或视觉刺激产生的头晕症状。习惯练习适用于报告在其四处移动时，特别是当其做快速的头部运动时，或者当其改变位置时，像是弯腰或抬头以越过头顶时头晕加重的患者。此外，习惯练习适用于报告在视觉刺激环境(像购物中心和杂货店)中、观看动作电影或TV和/或在有图案的表面或光亮的地板上行走时头晕加重的患者。

习惯练习不适合本质上为自发性的头晕症状，这些症状不会因头部运动或视觉刺激而恶化。习惯练习的目标是通过反复受到引起患者头晕的特定运动或视觉刺激来减轻头晕。这些练习被设计为轻度或最多中度地引起患者的头晕症状。症状的加重应该只是暂时的，并且在继续其他练习或任务之前，症状应该完全恢复到基线水平。随着时间的推移，通过良好的依从性和毅力，随着大脑学会补偿从内耳、第八脑神经(CN-VIII)、中枢病变等接收到的异常信号，患者头晕的强度会降低。

视线稳定练习可以用于改善对眼睛运动的控制，因此在头部运动期间视力可以是清晰的。这些练习适用于因为其视觉世界似乎在弹跳或跳跃(比如在阅读或尝试识别环境中的物体时，尤其是在四处移动时)而报告看不清楚的问题的患者。

应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，除非内容另外明确指明，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”均包括复数指示物。还应注意，术语“或者”总体上所使用的意义包括“和/或”，除非内容另外明确指明。

还应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，短语“被配置”描述的是被构造或配置以便执行特定任务或采用特定配置的系统、装置或其他结构。短语“被配置”可以与其他类似短语比如“被布置且配置”、“被构造且布置”、“被构造”、“被制造且布置”等可互换地使用。

本说明书中的所有公开案和专利申请指示本发明所涉及的领域中的普通技术人员的水平。所有公开案和专利申请通过援引以其全文并入本文，如同每个单独的公开案或专利申请被明确且单独地通过援引指明。

本文中所描述的实施例不旨在是排他性的或将本发明限制为以下详细说明中所披露的精确形式。而是，这些实施例被选择和描述成使得本领域技术人员可以了解和明白这些原理和实践。因此，已经参考各个特定和优选的实施例和技术描述了各方面。然而，应理解的是，在保持在本文的精神和范围之内的同时可以进行许多变化和修改。