曹秀琴，聶文潔*，史衛(wèi)全，宋元斌，邵貴強(qiáng) (.上海市閔行區(qū)吳涇醫(yī)院，上海 004；.上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海 0040)

腦卒中是一種嚴(yán)重危及生命、致殘率和死亡率極高的疾病。治療措施應(yīng)以進(jìn)行癱瘓肢體的康復(fù)訓(xùn)練為主。但是，運(yùn)動(dòng)療法在臨床實(shí)踐中遇到了一些困難。配合康復(fù)外骨骼裝置的體感游戲是解決上述問題的一條有效途徑。體感游戲與外骨骼裝置配合，可以減輕中風(fēng)患者康復(fù)過程中的悲觀和焦慮情緒，并且可以實(shí)時(shí)評(píng)估患者的康復(fù)動(dòng)作完成狀況。另外，本研究從市場(chǎng)和成本方面簡(jiǎn)要分析了此類康復(fù)游戲產(chǎn)品的推廣前景。

1 中風(fēng)康復(fù)訓(xùn)練中遇到的困難

在我國(guó)，腦卒中的平均發(fā)病率非常高，估計(jì)每年新增腦卒中患者超過200萬，近年來卻呈現(xiàn)出年輕化的趨勢(shì)。存活患者中的四分之三都有不同程度的后遺癥，特別是運(yùn)動(dòng)功能障礙。盡早進(jìn)行康復(fù)治療對(duì)改善患者的生活質(zhì)量具有重要意義[1]?；诖竽X可塑性和功能重組理論，康復(fù)訓(xùn)練可以促進(jìn)患者的神經(jīng)側(cè)支循環(huán)和神經(jīng)軸突突觸聯(lián)系的建立。目前針對(duì)運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)治療方法很多,以神經(jīng)肌肉促進(jìn)技術(shù)為主的運(yùn)動(dòng)療法已在臨床應(yīng)用中證實(shí)了其治療效果[2]。

運(yùn)動(dòng)療法的實(shí)施在臨床中經(jīng)常遇到很多挑戰(zhàn)。首先，訓(xùn)練本身是一個(gè)非?？菰锓ξ兜倪^程，再加上大量患者在發(fā)病早期經(jīng)常出現(xiàn)抑郁和焦慮等心理問題,在很大程度上阻礙了康復(fù)訓(xùn)練的實(shí)施[3]。其次，傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練過程中對(duì)患者的動(dòng)作完成狀況缺乏實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地分析和評(píng)估，在一定程度上影響治療師下一步訓(xùn)練計(jì)劃的調(diào)整。

將體感游戲配合外骨骼來輔助中風(fēng)病人的康復(fù)治療是解決上述問題的一個(gè)有效手段。增加康復(fù)過程的趣味性，病人處于玩游戲的興奮情緒中，可以取得更好的康復(fù)效果[4]。這已經(jīng)成為了醫(yī)工交叉領(lǐng)域的前沿研究課題，也可以預(yù)見最近幾年將有越來越多的此類康復(fù)游戲產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

2 體感游戲與外骨骼在中風(fēng)康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用

近年來，人們開始關(guān)注利用體感游戲輔助中風(fēng)病人的康復(fù)治療。由于體感游戲不需要手柄，直接利用肢體來完成游戲，這就為增強(qiáng)中風(fēng)康復(fù)訓(xùn)練的效果提供一條有效途徑。通過體感游戲可以實(shí)時(shí)追蹤患者的肢體動(dòng)作，可將游戲中的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄存檔,可以在線或離線進(jìn)行訓(xùn)練效果的評(píng)估。更重要的是體感游戲增加了康復(fù)訓(xùn)練的趣味性，從而可以提高病人參加康復(fù)訓(xùn)練的主觀能動(dòng)性。另外，由于受到運(yùn)動(dòng)量的限制，此類游戲不但不會(huì)使用戶沉迷，反而利于玩家的健康。

此類游戲產(chǎn)品包括體感攝像頭、外骨骼裝置、單片機(jī)及個(gè)人計(jì)算機(jī)，體感攝像頭與個(gè)人計(jì)算機(jī)通過專用USB線連接，個(gè)人計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通過WIFI或者藍(lán)牙進(jìn)行通訊，單片機(jī)連接固定在外骨骼上，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的游戲系統(tǒng)。治療師根據(jù)患者的康復(fù)需要，有針對(duì)性地選擇一款合適的游戲，并且設(shè)置相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)?；颊咴隗w感攝像頭前3～4 m的距離處，由體感攝像頭感知人的肢體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)肢體的運(yùn)動(dòng)調(diào)整游戲場(chǎng)景，從而達(dá)到人機(jī)在游戲中的互動(dòng)效果。通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，患者作為游戲角色沉浸在游戲場(chǎng)景中，通過完成游戲中設(shè)置的體操、打怪、修理、攻擊、躲藏等任務(wù)，患者在娛樂過程中完成了康復(fù)訓(xùn)練。

由于中風(fēng)病人的癱瘓肢體無法配合達(dá)到人機(jī)互動(dòng)，所以上述游戲中的人機(jī)互動(dòng)是在特定的游戲場(chǎng)景下，通過體感攝像頭探測(cè)患者的4個(gè)肢體位置，通過游戲中的算法計(jì)算病人癱瘓肢體的運(yùn)動(dòng)路徑，然后由個(gè)人計(jì)算機(jī)(上位機(jī))向單片機(jī)(下位機(jī))發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制指令，單片機(jī)控制穿戴在患者身上的外骨骼運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)患側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到康復(fù)的目的。目前，我們的研發(fā)主要集中在上肢癱瘓的康復(fù)外骨骼裝置，未來將增加下肢的外骨骼裝置，兩者的實(shí)現(xiàn)原理基本相同。

從患者反饋可知，與傳統(tǒng)的枯燥訓(xùn)練相比，患者在醫(yī)院參加康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)間增多，相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)量自然也比傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練要大得多，患側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng)與參與游戲的主管動(dòng)作意愿相匹配，更有利于康復(fù)治療。

3 推廣前景分析

目前，體感游戲和外骨骼尚未在康復(fù)治療中得到推廣，還有較大市場(chǎng)推廣空間。而且，本文提出的外骨骼方案可以將成本控制在千元以下，雖然功能不如高端的康復(fù)外骨骼強(qiáng)大，但是足以輔助完成大部分上肢康復(fù)鍛煉。整套游戲的軟硬件成本可以控制在4 000元以下，再加上合理的利潤(rùn)，其售價(jià)也是康復(fù)治療機(jī)構(gòu)甚至一部分患者家庭都能承受的。而且，上述游戲系統(tǒng)經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)，還可以進(jìn)入更多的健康產(chǎn)品領(lǐng)域，比如瘦身鍛煉領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁 媛.癱瘓肢體應(yīng)以康復(fù)訓(xùn)練為主[N].中國(guó)消費(fèi)者報(bào),2006-02-22(C02).

[2] 胡永善，朱玉連，楊培君，等.早期康復(fù)治療對(duì)急性腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能的影響[J].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2002,17(3)：145-147.

[3] 凌成勇.康復(fù)醫(yī)學(xué)在我國(guó)醫(yī)改中的社會(huì)需求[J].中國(guó)康復(fù)，2002,17(1):56-57.

[4] 李 劼，周 鳴，董立波，等.物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的智能醫(yī)療應(yīng)用[J].移動(dòng)通信，2011(15)：22-25.