体感游戏在中风康复中的应用

曹秀琴，聂文洁*，史卫全，宋元斌，邵贵强 (.上海市闵行区吴泾医院，上海 004；.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 0040)

脑卒中是一种严重危及生命、致残率和死亡率极高的疾病。治疗措施应以进行瘫痪肢体的康复训练为主。但是，运动疗法在临床实践中遇到了一些困难。配合康复外骨骼装置的体感游戏是解决上述问题的一条有效途径。体感游戏与外骨骼装置配合，可以减轻中风患者康复过程中的悲观和焦虑情绪，并且可以实时评估患者的康复动作完成状况。另外，本研究从市场和成本方面简要分析了此类康复游戏产品的推广前景。

1 中风康复训练中遇到的困难

在我国，脑卒中的平均发病率非常高，估计每年新增脑卒中患者超过200万，近年来却呈现出年轻化的趋势。存活患者中的四分之三都有不同程度的后遗症，特别是运动功能障碍。尽早进行康复治疗对改善患者的生活质量具有重要意义[1]。基于大脑可塑性和功能重组理论，康复训练可以促进患者的神经侧支循环和神经轴突突触联系的建立。目前针对运动功能障碍的康复治疗方法很多,以神经肌肉促进技术为主的运动疗法已在临床应用中证实了其治疗效果[2]。

运动疗法的实施在临床中经常遇到很多挑战。首先，训练本身是一个非常枯燥乏味的过程，再加上大量患者在发病早期经常出现抑郁和焦虑等心理问题,在很大程度上阻碍了康复训练的实施[3]。其次，传统的康复训练过程中对患者的动作完成状况缺乏实时准确地分析和评估，在一定程度上影响治疗师下一步训练计划的调整。

将体感游戏配合外骨骼来辅助中风病人的康复治疗是解决上述问题的一个有效手段。增加康复过程的趣味性，病人处于玩游戏的兴奋情绪中，可以取得更好的康复效果[4]。这已经成为了医工交叉领域的前沿研究课题，也可以预见最近几年将有越来越多的此类康复游戏产品进入市场。

2 体感游戏与外骨骼在中风康复训练中的应用

近年来，人们开始关注利用体感游戏辅助中风病人的康复治疗。由于体感游戏不需要手柄，直接利用肢体来完成游戏，这就为增强中风康复训练的效果提供一条有效途径。通过体感游戏可以实时追踪患者的肢体动作，可将游戏中的运动表现数据记录存档,可以在线或离线进行训练效果的评估。更重要的是体感游戏增加了康复训练的趣味性，从而可以提高病人参加康复训练的主观能动性。另外，由于受到运动量的限制，此类游戏不但不会使用户沉迷，反而利于玩家的健康。

此类游戏产品包括体感摄像头、外骨骼装置、单片机及个人计算机，体感摄像头与个人计算机通过专用USB线连接，个人计算机与单片机之间通过WIFI或者蓝牙进行通讯，单片机连接固定在外骨骼上，这样就构成了一个完整的游戏系统。治疗师根据患者的康复需要，有针对性地选择一款合适的游戏，并且设置相应的运动参数。患者在体感摄像头前3～4 m的距离处，由体感摄像头感知人的肢体运动，根据肢体的运动调整游戏场景，从而达到人机在游戏中的互动效果。通过增强现实技术，患者作为游戏角色沉浸在游戏场景中，通过完成游戏中设置的体操、打怪、修理、攻击、躲藏等任务，患者在娱乐过程中完成了康复训练。

由于中风病人的瘫痪肢体无法配合达到人机互动，所以上述游戏中的人机互动是在特定的游戏场景下，通过体感摄像头探测患者的4个肢体位置，通过游戏中的算法计算病人瘫痪肢体的运动路径，然后由个人计算机(上位机)向单片机(下位机)发送运动控制指令，单片机控制穿戴在患者身上的外骨骼运动，带动患侧肢体的运动，进而达到康复的目的。目前，我们的研发主要集中在上肢瘫痪的康复外骨骼装置，未来将增加下肢的外骨骼装置，两者的实现原理基本相同。

从患者反馈可知，与传统的枯燥训练相比，患者在医院参加康复训练的时间增多，相应地运动量自然也比传统康复训练要大得多，患侧肢体的运动与参与游戏的主管动作意愿相匹配，更有利于康复治疗。

3 推广前景分析

目前，体感游戏和外骨骼尚未在康复治疗中得到推广，还有较大市场推广空间。而且，本文提出的外骨骼方案可以将成本控制在千元以下，虽然功能不如高端的康复外骨骼强大，但是足以辅助完成大部分上肢康复锻炼。整套游戏的软硬件成本可以控制在4 000元以下，再加上合理的利润，其售价也是康复治疗机构甚至一部分患者家庭都能承受的。而且，上述游戏系统经过进一步改进，还可以进入更多的健康产品领域，比如瘦身锻炼领域。

参考文献：

[1] 袁 媛.瘫痪肢体应以康复训练为主[N].中国消费者报,2006-02-22(C02).

[2] 胡永善，朱玉连，杨培君，等.早期康复治疗对急性脑卒中患者运动功能的影响[J].中国康复医学杂志，2002,17(3)：145-147.

[3] 凌成勇.康复医学在我国医改中的社会需求[J].中国康复，2002,17(1):56-57.

[4] 李 劼，周 鸣，董立波，等.物联网行业中的智能医疗应用[J].移动通信，2011(15)：22-25.