虛擬情景訓(xùn)練在腦卒中康復(fù)中的應(yīng)用

虛擬情景訓(xùn)練在腦卒中康復(fù)中的應(yīng)用概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual

Reality，VR）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬真實(shí)事物的虛擬環(huán)境（如行走、跑步、取物、繪圖等），并通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該虛擬環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是指在視、聽(tīng)、觸、嗅、味覺(jué)等方面高度逼真的計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境。用戶可與此環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)。第2頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天20世紀(jì)50-70年代:是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的探索階段;80年代前中期:是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱玫碾A段;80年代末--:是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展概述第3頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）沉浸：用戶在虛擬場(chǎng)景中有身臨其境之感。（2）交互：用戶與虛擬場(chǎng)景中各種對(duì)象相互作用。（3）想象：可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識(shí)，提高其感性和理性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的想象。VR系統(tǒng)具有三大特征第4頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天VR系統(tǒng)根據(jù)患者置身于虛擬環(huán)境的沉浸程度和系統(tǒng)組成可分為：

●頭盔式●大屏幕式●桌面式（英國(guó)）能夠模擬視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)甚至味覺(jué)功能。“扶椅游客”第5頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天各種虛擬頭盔第6頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天VR系統(tǒng)的組成一、虛擬環(huán)境生成設(shè)備：高性能計(jì)算機(jī)二、感知設(shè)備：生成視、聽(tīng)、觸（力）等多通道刺激信號(hào)的顯示器、聲音播放器等三、跟蹤設(shè)備：檢查虛擬環(huán)境中的坐標(biāo)及朝向的設(shè)備---動(dòng)態(tài)記錄人體運(yùn)動(dòng)四、交互設(shè)備：第7頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天教育：醫(yī)療：虛擬人體、虛擬外科手術(shù)和遠(yuǎn)程外科手術(shù)、醫(yī)學(xué)圖像學(xué)、康復(fù)醫(yī)療、虛擬實(shí)驗(yàn)室?jiàn)蕵?lè)：科技：工業(yè)制造：建筑：商業(yè)：軍事：虛擬技術(shù)的應(yīng)用第8頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天第9頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天Virtualrealitytele-rehabimproveshandfunction第11頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、可以使患者能以自然方式與具有多種感官刺激的虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互。二、比人類(lèi)教練更有耐心和一致性,患者可以根據(jù)自己的情況反復(fù)觀察模仿練習(xí)。三、減少在真實(shí)環(huán)境中由錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的危險(xiǎn)。四、可以提供多種形式的反饋信息,使枯燥單調(diào)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程更輕松、更有趣和更容易。五、虛擬現(xiàn)實(shí)允許用戶進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置,將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、心理治療及功能測(cè)評(píng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),針對(duì)患者個(gè)人的實(shí)際情況制定恰當(dāng)?shù)目祻?fù)訓(xùn)練計(jì)劃。六、由于虛擬環(huán)境與真實(shí)世界的高度相似性,在虛擬環(huán)境中習(xí)得的運(yùn)動(dòng)技能能更好的遷移到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)訓(xùn)練的優(yōu)越性第12頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天◎重復(fù)：反復(fù)練習(xí)是學(xué)會(huì)一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)技能的首要因素

◎反饋：提供多種實(shí)時(shí)反饋和一組練習(xí)后的成績(jī)反饋，獲得成功的體驗(yàn)。

◎動(dòng)機(jī)：視覺(jué)和本體感所提供的反饋,可以強(qiáng)化練習(xí)者在嘗試-錯(cuò)誤練習(xí)中的正確行為,維持練習(xí)者的動(dòng)機(jī)水平和積極性,并獲得愉快的成功情緒體驗(yàn),

促使其不間斷的練習(xí)直至習(xí)得該行為?！蛑鲃?dòng)運(yùn)動(dòng)：◎運(yùn)動(dòng)想象：◎探索學(xué)習(xí)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于康復(fù)治療涉及的科學(xué)原理第13頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在康復(fù)中的應(yīng)用一、平衡和協(xié)調(diào)康復(fù)訓(xùn)練

（虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練任務(wù)舉例）

拋接球任務(wù):

要求患者橫向朝目的地行走的同時(shí)拋接虛擬籃球。

傳送帶任務(wù):

要求一條患者從虛擬傳送帶上搬起虛擬木箱,并轉(zhuǎn)身放到另虛擬傳送帶上。

滑雪任務(wù):

要求患者學(xué)習(xí)從小山坡上滑雪而下,并練習(xí)躲避兩旁的樹(shù)木、巖石等虛擬障礙物。根據(jù)患者受損感官的康復(fù)情況,通過(guò)程序設(shè)置虛擬環(huán)境的復(fù)雜程度、虛擬對(duì)象的數(shù)量、對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度、目的地距離等參數(shù),可以隨時(shí)調(diào)控任務(wù)難度以確保訓(xùn)練難度和強(qiáng)度的適當(dāng)性。第14頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、行走運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練

視覺(jué)線索：為帕金森癥患者在行走訓(xùn)練的虛擬道路上提供一個(gè)視覺(jué)線索,在行走過(guò)程中,該線索始終位于患者腳面前方。

虛擬街道及跨越虛擬障礙物行走：偏癱和單側(cè)空間忽視患者。三、上下肢康復(fù)訓(xùn)練（改善ROM、增強(qiáng)肌力、增加速度和促進(jìn)分離運(yùn)動(dòng)等)

踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制訓(xùn)練：在虛擬飛行任務(wù)中,患者將腳放在與設(shè)備(6個(gè)自由度活動(dòng)與反饋)相連的踏板上,訓(xùn)練利用腳駕駛虛擬飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制能力。虛擬健身車(chē)：以自行車(chē)騎行方式訓(xùn)練和恢復(fù)受損的下肢運(yùn)動(dòng)功能。

移動(dòng)、抓、放等操作：利用時(shí)差距離攝像頭、數(shù)據(jù)手套和羅格斯控制手套，患者可以對(duì)虛擬的物體進(jìn)行移動(dòng)、抓、放等操作，四、日常生活行能力訓(xùn)練虛擬廚房等家庭環(huán)境：練習(xí)倒茶、烹飪、打掃、購(gòu)物等日?；顒?dòng)。

虛擬超市：訓(xùn)練智力障礙患者在虛擬超市中購(gòu)物的程序。第15頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、認(rèn)知障礙的治療記憶障礙：讓受試者置身于與真實(shí)世界功能接近的虛擬環(huán)境中進(jìn)行記憶能力及學(xué)習(xí)能力訓(xùn)練。注意力障礙：注意缺失患者在虛擬環(huán)境中接受長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練時(shí),容易保持注意力集中,?？臻g認(rèn)知障礙：利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造三維虛擬建筑物等空間物體,傳遞與實(shí)際環(huán)境同樣的刺激,從而促進(jìn)空間能力提高。心理治療：用于恐高癥、飛行恐怖和廣場(chǎng)恐怖癥、男性性功能障礙等。第16頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天

虛擬全身運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

2009年荷蘭研制開(kāi)發(fā)的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，通過(guò)軀干姿勢(shì)控制、坐站轉(zhuǎn)換、上肢運(yùn)動(dòng)、步行、平衡、膝關(guān)節(jié)與下肢運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)化訓(xùn)練等控制多種虛擬游戲，成功應(yīng)用于中風(fēng)患者上肢、平衡與步行康復(fù)、髖膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后康復(fù)、多發(fā)性硬化、帕金森病、老年性癡呆、心臟疾病患者康復(fù)與老年人的一般健適活動(dòng)等。第17頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天18在治療中加入游戲功能已經(jīng)在國(guó)際研究中心里成為一種重要手段例如：中風(fēng)康復(fù)，下肢癱瘓第18頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天19第19頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天

可以訓(xùn)練人體任何大幅度的動(dòng)作第20頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天21讓病人在髖關(guān)節(jié)訓(xùn)練時(shí)做鼴鼠游戲的圖片第21頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天科學(xué)數(shù)據(jù)顯示虛擬療法有積極的影響例如：手臂功能Pironetal.(2003)24中風(fēng)后病人虛擬游戲項(xiàng)目;錘擊;種草皮<事發(fā)后3個(gè)月1小時(shí)/天,5天/星期,5-7星期對(duì)照:傳統(tǒng)療法Pironetal.(2005)50中風(fēng)后病人虛擬游戲項(xiàng)目;錘擊;種草皮>事發(fā)后6個(gè)月1小時(shí)/天,5天/星期,1個(gè)月

無(wú)控制組Jangetal.(2005)10中風(fēng)后病人慢性階段，在大屏幕上使用虛擬療法1小時(shí)/天,5天/星期,4星期Meriansetal.(2006)幾組2-4名病人用Rutger手套做手部訓(xùn)練“慢性階段”2-2,5小時(shí)/天,5天/星期,3星期

無(wú)控制組Janninketal.(2008)10個(gè)CP患兒用”眼睛玩具”做手部訓(xùn)練+詩(shī)歌訓(xùn)練0,5小時(shí)/天,2天/星期,6星期對(duì)照組：只有詩(shī)歌訓(xùn)練使用虛擬治療的病人在Fugl-Mayer和FIM測(cè)試中進(jìn)步明顯好于控制組病人，但是結(jié)果并不令人非常滿意.虛擬療法在Fugl-Mayer和FIM測(cè)試結(jié)果上給出了重大的進(jìn)步，在平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間和速度上也有明顯改善。在Fugl-Mayer,Box-and-Blocks和手動(dòng)功能測(cè)試的結(jié)果上，虛擬療法非常明顯的好于控制組(=無(wú)療法）.增加手的活動(dòng)距離和手部功能測(cè)試;在運(yùn)動(dòng)速度上沒(méi)有影響在Mel評(píng)估的結(jié)果上，5個(gè)患兒中的兩個(gè)使用虛擬療法顯示出非常明顯的進(jìn)步。在傳統(tǒng)療法中沒(méi)有一個(gè)顯示出進(jìn)步Source:Janninketal,Ned.TijdschriftFysiother2008:118(4)86-94;Holden,Cyberpsychology&Behavior2005:8(3)187-211第22頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天在治療中加入游戲后的康復(fù)效果Source:Chuangetal.,Phys.Ther.2006Oct86(10):1369-77在20個(gè)療程以后百分之多少的參與者達(dá)到了要求的目標(biāo)游戲組在僅僅10次之后就達(dá)到了90%*2xweekly30minutetraining.Goal:heartrateat85%ofmaximum.N=2x10第23頁(yè),共27頁(yè)，2024年2月25日，星期天主動(dòng)性是讓病人們主動(dòng)訓(xùn)練的關(guān)鍵之處重復(fù)主動(dòng)性

反饋這比在那些無(wú)聊的走廊里走路要有趣多了什么時(shí)候是下一次訓(xùn)練?這樣很快我走路也可以像玩游戲一樣好!不，不，往左邊彎腰，你應(yīng)該抓出左邊那個(gè)太好了，它說(shuō)我做的不錯(cuò)有趣

及時(shí)，正面的反饋上癮旁觀者參與科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)電腦游戲可以通過(guò)提高病人的主動(dòng)性和為病人提供反饋來(lái)增強(qiáng)療效...并且在測(cè)試中，還發(fā)現(xiàn)在MIT(麻省理工）和羅格斯大學(xué)做的比較研究顯示加入了電腦游戲的療法，在所有的病例分析中都比基本療法效果要好病人最主要的物理驅(qū)動(dòng)是他們?cè)谥貜?fù)測(cè)試的時(shí)候往往會(huì)對(duì)他們的表現(xiàn)得到非常好的反饋潛在的