虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)-習(xí)題及答案 ch03

虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)基本原理請說明虛擬現(xiàn)實(shí)用于康復(fù)的主要康復(fù)理論依據(jù)?？祻?fù)是指綜合、協(xié)同運(yùn)用醫(yī)學(xué)的、教育的、社會(huì)的、職業(yè)的各種方法，使病、傷、殘者（包括先天性殘）已經(jīng)喪失的功能盡快地、最大限度地得到恢復(fù)和重建，使他們在體格上、精神上、社會(huì)職業(yè)參與或生活能力上得到盡可能的恢復(fù)，從而重新走向生活、開始工作、融入社會(huì)。簡言之，康復(fù)就是促進(jìn)存在功能障礙的患者的功能向積極方向轉(zhuǎn)化的過程，這也是康復(fù)醫(yī)療的宗旨。功能障礙包括器官/系統(tǒng)的功能障礙、個(gè)體活動(dòng)能力受限或社會(huì)參與受限；對功能障礙的另一種理解是，人和環(huán)境相互作用時(shí)難以實(shí)現(xiàn)有效交互的消極方面（不足或缺失）。康復(fù)訓(xùn)練是康復(fù)醫(yī)學(xué)的重要手段之一，主要是通過訓(xùn)練使患者患肢恢復(fù)正常的自理功能，用訓(xùn)練的方法盡可能地使患者生理和心理上得到康復(fù)，達(dá)到治療效果。因此，康復(fù)的主要目標(biāo)是運(yùn)用工程和醫(yī)學(xué)方法增強(qiáng)或補(bǔ)齊缺失的功能，可選擇的途徑包括：①通過康復(fù)訓(xùn)練和治療的路徑，改善患者自身功能以適應(yīng)環(huán)境；②通過代償和替代的方式，幫助患者獲得適應(yīng)環(huán)境的新能力；③通過改造硬環(huán)境（如建筑、無障礙設(shè)施等）和軟環(huán)境，讓患者在功能障礙的情況下也可以適應(yīng)社會(huì)。虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)主要分為哪幾種類型，請說明它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。根據(jù)康復(fù)患者種類的不同，虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)分為骨科虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)、腦卒中虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)和認(rèn)知虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)等。骨科虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)的患者是指遭受骨骼或肌肉/韌帶損傷的患者，患者相對比較年輕，數(shù)量較多；腦卒中虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)患者是指由于神經(jīng)出血或腦血凝塊導(dǎo)致半身癱瘓后存活下來的患者，患者一般年齡較大，可同時(shí)伴有運(yùn)動(dòng)功能障礙和認(rèn)知功能障礙；認(rèn)知虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)患者主要是指患有各種心理障礙的個(gè)體，包括注意缺陷多動(dòng)障礙、飲食障礙，以及恐高癥、創(chuàng)傷后的壓力、抑郁癥和恐懼癥等。根據(jù)康復(fù)方案的不同，虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)分為虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)康復(fù)(VR-augmentedRehabilitation)和虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法(VRExposedBasedTherapy)c虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)康復(fù)方法是指，在臨床(或在家)利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)生成的三維虛擬場景、任務(wù)，通過先進(jìn)的自然交互技術(shù)完成虛擬訓(xùn)練任務(wù)，達(dá)到模擬練習(xí)和康復(fù)訓(xùn)練的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法則是指將虛擬現(xiàn)實(shí)的特定應(yīng)激場景與暴露療法相結(jié)合的心理治療方法。根據(jù)具體的治療方法，虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)的任務(wù)模擬包括“示例教學(xué)”“視頻游戲”和“暴露療法”。虛擬現(xiàn)實(shí)主要從哪些方面影響用戶的生理活動(dòng)？1、醫(yī)療借助VR，人們可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，學(xué)習(xí)了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，對虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)等，觀測手術(shù)后的效果，還可以利用VR技術(shù)訓(xùn)練新醫(yī)生。VR技術(shù)不僅可以為醫(yī)生提供大規(guī)模微創(chuàng)手術(shù)練習(xí)，還可以幫助他們克服對敏感感官不適的心理障礙。此前，美國加州健康科學(xué)西部大學(xué)(波莫納)開設(shè)了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)中心，該中心擁有四種VR技術(shù)、zSpace顯示屏、Anatomage虛擬解剖臺(tái)、OculusRift和iPad上的斯坦福大學(xué)解剖模型，旨在幫助學(xué)生利用VR學(xué)習(xí)牙科、骨科、獸醫(yī)、物理治療和護(hù)理等知識(shí)。臺(tái)灣柯惠醫(yī)療臨床培訓(xùn)中心也在利用計(jì)算機(jī)和專業(yè)軟件構(gòu)造，提供VR醫(yī)療培訓(xùn)。該中心不僅為醫(yī)生提供了更逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還減少了傳統(tǒng)培訓(xùn)對動(dòng)物的傷害。2、互聯(lián)網(wǎng)電商：戴上眼鏡后，買家可以在海量的衣服中搜尋合身的衣服，一件件在身上試穿。不合身？右手輕揮馬上消失，下一件自動(dòng)穿上。游戲；游戲，是目前人們認(rèn)為VR最容易觸及的一個(gè)行業(yè)，也最有“錢途”。無論是角色扮演、競速賽車或者動(dòng)作類游戲，都是大眾最期待的VR開發(fā)領(lǐng)域。在模擬駕駛方面，VR有很大的應(yīng)用空間。VR可以提供幾乎與真實(shí)環(huán)境一致的體驗(yàn)，且所需設(shè)備并不復(fù)雜。社交：暴風(fēng)魔鏡開發(fā)的《極樂王國》是全球首個(gè)VR社交游戲平臺(tái)，將VR獨(dú)有的無比真實(shí)的沉浸式體驗(yàn)和社交完美結(jié)合，打造一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲世界。在《極樂王國》中，玩家可以體驗(yàn)到堪比現(xiàn)實(shí)的VR社交、美麗性感的女仆養(yǎng)成、大型VR網(wǎng)游《躲貓貓CS》、精品單機(jī)VR射擊游戲《生化危機(jī)》，是一個(gè)集社交、游戲、娛樂、購物等在內(nèi)的VR虛擬社交世界。3、消費(fèi)級電影/演唱會(huì)：人們戴上頭盔眼鏡，在家里就能體驗(yàn)到IMAX級的電影效果，可看到的電影與演唱會(huì)數(shù)量正在光速增加。另外，一些公司已經(jīng)開始拍攝VR電影，這種電影的沉浸感更加強(qiáng)烈。體育比賽：去年10月底舉行的美國NBA新賽季揭幕戰(zhàn)，成了世界上第一場使用VR技術(shù)轉(zhuǎn)播的NBA比賽。球迷們在家里戴上VR眼鏡后，好似“掉”進(jìn)NBA比賽第一排。體育賽事用VR技術(shù)轉(zhuǎn)播：：去年11月6日，CKF(ChineseKongFu)國際戰(zhàn)隊(duì)三番賽首站在西安搏擊運(yùn)動(dòng)中心開戰(zhàn)。值得關(guān)注的是，此次比賽與暴風(fēng)魔鏡合作，以360°全景呈現(xiàn)的方式進(jìn)行全程錄播，比賽后全場比賽視頻放在網(wǎng)上，暴風(fēng)魔鏡用戶可以近距離欣賞這些“拳拳到肉”的精彩賽事。旅游：對于虛擬現(xiàn)實(shí)旅游，可能大家對DestinationBC還會(huì)有點(diǎn)概念印象，這個(gè)最早利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)旅游業(yè)發(fā)展的企業(yè)，借助OculusRift技術(shù)，制作了首個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)視頻——TheWildWithinVRExperience。視頻通過3D打印的定制裝備攝制的。該裝備周圍安裝了7個(gè)專門的高清攝像頭，畫面的拍攝途經(jīng)包括直升飛機(jī)、小船、無人機(jī)和步行。4、新聞行業(yè)去年，美國民主黨5名總統(tǒng)參選人進(jìn)行了首次電視辯論，引人關(guān)注的是，今年的總統(tǒng)大選電視辯論首次采用了VR直播的方式。CNN對此次VR新聞直播這樣宣傳：“每一個(gè)觀眾都有座位，并可以新的視角觀看總統(tǒng)競選?！鄙习倌暌詠?，新聞報(bào)道的模式就是文字、照片、聲音、現(xiàn)場視頻，VR的出現(xiàn)顛覆了教科書。美國廣播公司(ABC)日前推出一種虛擬現(xiàn)實(shí)新聞報(bào)道，通過VR技術(shù)可以讓讀者身處新聞現(xiàn)場并自由移動(dòng)。首個(gè)VR新聞報(bào)道在敘利亞首都大馬士革進(jìn)行，ABC的新聞?dòng)脩舻玫搅恕坝H臨敘利亞戰(zhàn)區(qū)”才能獲得的浸入式體驗(yàn)。5、教育VR與教育的結(jié)合，絕對可以顛覆以往的教學(xué)模式，將老師針對全班同學(xué)的無差別教學(xué)，顛覆為真正的個(gè)性化因材施教，每一位學(xué)生都可以在虛擬環(huán)境中，聽老師為自己講課，還能與老師對話。想象一下吧，在學(xué)習(xí)第二次世界大戰(zhàn)歷史的時(shí)候，你好似親自參加了雅爾塔會(huì)議，會(huì)議內(nèi)容你還能忘掉嗎？去年5月，Google就宣布了ExpeditionsPioneer項(xiàng)目，該項(xiàng)目包括VR設(shè)備GoogleCardboard、路由器、智能手機(jī)和平板電腦，能利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助孩子提升課堂體驗(yàn)。6、房地產(chǎn)樣板間與實(shí)體房總是有許多差距。如果用上VR眼鏡，人們可以在“樓上的房間”內(nèi)細(xì)細(xì)踱步，體驗(yàn)每一處細(xì)節(jié)，甚至可以從窗戶向外瞅瞅小區(qū)綠化與樓間距。人們甚至可以看看天花板與墻體的厚度，用VR進(jìn)行房間預(yù)裝修請舉例說明虛擬現(xiàn)實(shí)與康復(fù)患者生理活動(dòng)變化之間的內(nèi)在聯(lián)系。利用VR技術(shù)的心理治療，主要有以下幾種方法：虛擬現(xiàn)實(shí)暴露治療是將患者置于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行暴露治療，以達(dá)到治療效果。這種治療方法可以幫助患者更好地面對自己的恐懼、焦慮和創(chuàng)傷等問題。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，患者可以更加真實(shí)地體驗(yàn)到自己的恐懼，從而更好地面對和克服這些問題。例如，對于恐高癥患者來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)造出高處環(huán)境的虛擬現(xiàn)實(shí)場景，患者可以在這個(gè)虛擬環(huán)境中進(jìn)行安全的暴露治療，從而逐漸克服自己的恐高癥。虛擬現(xiàn)實(shí)暴露治療也可以應(yīng)用于其他心理問題，例如社交焦慮癥、強(qiáng)迫癥等。虛擬現(xiàn)實(shí)放松療法是基于心理學(xué)的放松理論和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在放松療法中，通過一系列的方法來減輕焦慮、壓力和抑郁等心理問題。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過模擬各種放松環(huán)境來幫助患者達(dá)到放松效果。其方法包括創(chuàng)建一系列的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，例如海灘、森林、山洞等。這些環(huán)境中可以通過音頻、視覺、觸覺等方式來模擬自然環(huán)境中的感覺?；颊呖梢酝ㄟ^戴上VR頭顯和手套等設(shè)備來進(jìn)入虛擬環(huán)境中進(jìn)行放松訓(xùn)練。在虛擬環(huán)境中，患者可以進(jìn)行深呼吸、漸進(jìn)性肌肉松弛等放松練習(xí)，以達(dá)到身心放松的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)放松療法在治療焦慮、抑郁等心理障礙方面具有良好的應(yīng)用效果。研究表明，虛擬現(xiàn)實(shí)放松療法可以幫助患者降低焦慮和抑郁等情緒問題。在一項(xiàng)研究中，研究人員將患有社交焦慮癥的患者分為虛擬現(xiàn)實(shí)放松療法組和傳統(tǒng)松弛療法組進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)放松療法組的治療效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)松弛療法組。虛擬現(xiàn)實(shí)認(rèn)知行為療法的具體方法是將患者放入一個(gè)虛擬環(huán)境中，虛擬環(huán)境的情境和場景可以根據(jù)患者的需要進(jìn)行定制。例如模擬面試、模擬公共場合等，從而讓患者在安全的環(huán)境中進(jìn)行認(rèn)知重建?；颊咄ㄟ^與虛擬環(huán)境互動(dòng)，學(xué)習(xí)應(yīng)對技能和認(rèn)知技巧，改善其負(fù)性思維和行為模式，最終達(dá)到減輕或消除其心理障礙的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)認(rèn)知行為療法通常由專業(yè)的心理治療師指導(dǎo)，幫助患者在虛擬環(huán)境中練習(xí)應(yīng)對技能。虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)有哪幾種類型的人機(jī)交互方式？請運(yùn)用傳感器相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)一種人機(jī)交互的技術(shù)方案。1.鼠標(biāo)交互：通過鼠標(biāo)來操作電腦和進(jìn)行交互，這是早期最為普遍的一種人機(jī)交互方式。

2.觸摸式交互：隨著智能設(shè)備的發(fā)展，通過手指在觸摸屏上進(jìn)行操作，也成為了一種非常便捷的人機(jī)交互方式。

3.語音識(shí)別交互：通過語音識(shí)別技術(shù)來進(jìn)行人機(jī)交互，用戶可以通過語音輸入指令來實(shí)現(xiàn)一些操作，如搜索、查詢、控制等。

4.動(dòng)作識(shí)別交互：利用攝像頭、傳感器等設(shè)備捕捉用戶的動(dòng)作和手勢，通過動(dòng)作識(shí)別技術(shù)來與機(jī)器進(jìn)行交互。

5.虛擬現(xiàn)實(shí)交互：在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，用戶可以通過手勢、頭戴式設(shè)備、控制器等來進(jìn)行交互，進(jìn)入虛擬世界中實(shí)現(xiàn)更為沉浸式的體驗(yàn)。設(shè)計(jì)方案：略請說明虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)系統(tǒng)的核心組成部分及其各自的作用與功能。典型的本地虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)系統(tǒng)主要由交互設(shè)備、計(jì)算機(jī)、視聽覺輸出設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)軟件和數(shù)據(jù)庫組成，其中虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)軟件和數(shù)據(jù)庫安裝在計(jì)算機(jī)中。交互模塊的作用有兩個(gè)方面：一方面，通過人機(jī)交互界面，讓患者錄入個(gè)人信息、選擇要訓(xùn)練的項(xiàng)目、虛擬任務(wù)等內(nèi)容，確?；颊吲c康復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行良好的溝通；另一方面，通過各種人機(jī)交互設(shè)備，采集患者運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知相關(guān)的信號，將其與虛擬場景相關(guān)聯(lián)，基于自然的交互完成虛擬訓(xùn)練任務(wù)。虛擬仿真模塊一般包含一系列與交互模塊相對應(yīng)的虛擬任務(wù)，如虛擬投籃、虛擬踢球等，主要由虛擬仿真軟件（如Unity3D、Virtools等）開發(fā)而成。價(jià)反饋模塊主要提供患者運(yùn)動(dòng)功能、訓(xùn)練狀態(tài)和認(rèn)知狀態(tài)的量化結(jié)果，這些結(jié)果一部分為實(shí)時(shí)、短期的評價(jià)數(shù)據(jù)，可以反饋到虛擬仿真模塊中進(jìn)行顯示，供患者對自身的訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行自評；另一部分則具有