基于體感技術(shù)的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周翔

摘 要：手指是生活中最重要的運(yùn)動(dòng)器官之一，很多疾病和意外事故會(huì)導(dǎo)致手指的運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)障礙。目前，有的手指類疾病臨床上可以通過一定的康復(fù)訓(xùn)練讓患者恢復(fù)健康，但是這種強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)療法的恢復(fù)過程通常是枯燥乏味的?；隗w感技術(shù)的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)將游戲與壓力傳感器相結(jié)合，可幫助患者在醫(yī)院或者在家里通過游戲的方式提高患者對(duì)做恢復(fù)訓(xùn)練的興趣，能夠有效使患者做恢復(fù)訓(xùn)練的頻率更有規(guī)律。家屬可通過該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示情況看出患者的康復(fù)情況，并且該系統(tǒng)能夠?qū)挠螒蛑刑崛〉臄?shù)據(jù)傳送到醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫，使醫(yī)生通過數(shù)據(jù)更加直觀地了解患者的病情，滿足康復(fù)醫(yī)療的需求。

關(guān)鍵詞：手指 康復(fù)訓(xùn)練 壓力傳感器 趣味性 準(zhǔn)確性

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）06（b）-0068-02

手指的運(yùn)動(dòng)功能是日常生活中非常重要的功能，然而，疾病、意外事故等傷害往往會(huì)使得人們的運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)障礙，甚至喪失部分運(yùn)動(dòng)功能，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和康復(fù)過程。針對(duì)這類病患，目前臨床上通過一定的康復(fù)訓(xùn)練可以使得運(yùn)動(dòng)功能得到一定程度的恢復(fù)。近年來，隨著體感技術(shù)的發(fā)展，體感游戲進(jìn)入了大眾生活。利用互動(dòng)體感游戲進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的研究已經(jīng)起步。體感技術(shù)又稱為動(dòng)作感應(yīng)控制技術(shù)，通過各類傳感器對(duì)人體的感官動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別、解析，并按照預(yù)定感測模式做出反饋。初步的研究表明，體感游戲可以進(jìn)一步改善患者運(yùn)動(dòng)功能。然而，康復(fù)訓(xùn)練對(duì)于運(yùn)動(dòng)量和動(dòng)作往往會(huì)有特殊的要求，為健康人群設(shè)計(jì)的體感游戲并不適合于運(yùn)動(dòng)功能障礙者使用。因此，需要設(shè)計(jì)開發(fā)適合于運(yùn)動(dòng)功能障礙者者使用的康復(fù)訓(xùn)練平臺(tái)，滿足康復(fù)醫(yī)療的需求。

1 對(duì)需求分析

通過查閱資料，研究人員發(fā)現(xiàn)中風(fēng)、腦梗塞、神經(jīng)源性肌萎縮、肌源性肌萎縮、廢用性肌萎縮和其他原因性肌萎縮引起的肌萎縮、外傷引起的手指肌腱斷裂等疾病都能使手指的運(yùn)動(dòng)功能受到不同程度的損傷，而這些疾病是日常生活中常見的疾病，同時(shí)這些疾病可以通過一定的康復(fù)訓(xùn)練讓患者恢復(fù)健康。雖然患者可以通過康復(fù)訓(xùn)練減輕病情，但是在恢復(fù)的過程中依舊存在很多問題，比如康復(fù)訓(xùn)練的訓(xùn)練過程枯燥無味，容易讓患者產(chǎn)生懈怠心理，導(dǎo)致康復(fù)結(jié)果不理想；醫(yī)生需要每天記錄患者訓(xùn)練的情況，增加了醫(yī)生的工作量，大大降低了醫(yī)生的工作效率。為此，研究人員專門針對(duì)手指部分的康復(fù)訓(xùn)練設(shè)計(jì)了基于體感技術(shù)的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，用于解決以上出現(xiàn)的問題。

2 基于體感技術(shù)的運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)組成原理

患者給壓力傳感器施加不同大小的壓力，可以產(chǎn)生不同的模擬信號(hào)，壓力傳感器將產(chǎn)生的模擬信號(hào)傳送到變送器中，變送器將模擬信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器變成容易處理的數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送到游戲軟件中。由于C#也具有跨平臺(tái)的特點(diǎn)，所以選擇C#編寫游戲軟件。游戲軟件根據(jù)患者的病情設(shè)有不同的游戲時(shí)間長度，游戲時(shí)間長度由醫(yī)生控制，到了規(guī)定的時(shí)間會(huì)自動(dòng)退出。游戲內(nèi)設(shè)有不同的關(guān)卡和不同的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，患者通過完成關(guān)卡可獲得不同的獎(jiǎng)勵(lì)，游戲界面上除了顯示游戲內(nèi)容，還會(huì)顯示可玩游戲時(shí)間和剩余游戲時(shí)間。同時(shí)，游戲軟件會(huì)將患者每天是否完成游戲以及完成關(guān)卡的速度傳送到醫(yī)院里相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。由于SQL Server具有編程接口工具豐富、伸縮性好、能提供數(shù)據(jù)倉庫功能、支持OLE DB和多種查詢等優(yōu)點(diǎn)，所以系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由SQL Server完成。由C#進(jìn)行編寫的游戲平臺(tái)的數(shù)字處理后的數(shù)據(jù)通過利用Connection、Command和DataReader對(duì)象與SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，再用.open（）打開數(shù)據(jù)庫后，前端的游戲平臺(tái)即可與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、刪除及綜合數(shù)據(jù)分析。

2.2 系統(tǒng)工作流程

醫(yī)生根據(jù)患者的病情為患者制定運(yùn)動(dòng)處方，患者通過用不同的力度抓握壓力傳感器達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練的效果。在游戲中，飛機(jī)因不同力度抓握產(chǎn)生不同信號(hào)處于不同的高度，患者通過控制飛機(jī)的高度穿過設(shè)置在游戲中的不同障礙，如導(dǎo)彈、山峰、河流等，通關(guān)后過獲得不同的獎(jiǎng)勵(lì)，家人和醫(yī)生可分別通過游戲軟件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫看到患者的完成情況，之后醫(yī)生針對(duì)患者的具體康復(fù)情況制定下一步康復(fù)計(jì)劃，把下一次患者需要完成的游戲時(shí)間設(shè)定好，患者再根據(jù)醫(yī)生第二次開的運(yùn)動(dòng)處方完成康復(fù)訓(xùn)練，由此形成一個(gè)完善的循環(huán)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，周而復(fù)始，直到患者的康復(fù)程度讓家屬滿意為止。

2.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）在無人看管患者做康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)候，患者手指無力容易造成器械脫離手掌砸到自己的身體，或者別的物體。為此，我們專門把壓力傳感器設(shè)計(jì)得輕巧靈便，以防脫離患者手掌，造成不必要的損傷和損失。

（2）傳感器的反映靈敏度會(huì)被設(shè)計(jì)得較高，這樣可以預(yù)防設(shè)備反應(yīng)遲鈍造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，也可以預(yù)防由此進(jìn)一步導(dǎo)致的醫(yī)生判斷失誤所造成的誤診對(duì)患者的傷害和對(duì)醫(yī)患關(guān)系緊張狀態(tài)的進(jìn)一步加劇。

（3）醫(yī)生和家屬可直接通過患者鍛煉的游戲時(shí)間長短和完成的游戲數(shù)量直觀地看出患者在做醫(yī)療康復(fù)前的狀態(tài)和做康復(fù)醫(yī)療之后的狀態(tài)的差別程度，由此判斷患者病情的康復(fù)情況。

（4）運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)系統(tǒng)與游戲的結(jié)合，符合現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展方向，這一做法不僅降低了康復(fù)訓(xùn)練的枯燥程度，而且還增加了患者對(duì)康復(fù)訓(xùn)練的興趣，使患者做康復(fù)訓(xùn)練這一行為由被動(dòng)變成主動(dòng)，減小了家屬和醫(yī)生的壓力和負(fù)擔(dān)。

（5）設(shè)備成本低，患病嚴(yán)重者可在醫(yī)院進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，患病較輕者可花少量的錢將設(shè)備買回家進(jìn)行訓(xùn)練，通過減少住院的費(fèi)用減少治療總體花銷。

3 運(yùn)動(dòng)康復(fù)的發(fā)展趨勢

3.1 康復(fù)全面化

新技術(shù)的應(yīng)用，讓運(yùn)動(dòng)康復(fù)不再局限于頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的局部治療模式，而是讓患者從單純地以肢體活動(dòng)為主的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)到以功能訓(xùn)練為中心的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高了功能水平和活動(dòng)力，同時(shí)從生理、心理和社會(huì)功能等方面進(jìn)行整體康復(fù)，使患者的生活質(zhì)量盡可能達(dá)到正常水平，增加重返社會(huì)的幾率。

3.2 康復(fù)專業(yè)化

隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，特別是新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)讓康復(fù)醫(yī)學(xué)的專業(yè)分支結(jié)構(gòu)不斷完善和精細(xì)，康復(fù)的專業(yè)化更強(qiáng)，專業(yè)研究更深入，效果更顯著，符合了康復(fù)醫(yī)療的多元化要求。

3.3 康復(fù)社會(huì)化

傳統(tǒng)的醫(yī)療康復(fù)局限于醫(yī)院和專門的醫(yī)療康復(fù)中心，而運(yùn)動(dòng)康復(fù)新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打破了空間的局限，讓運(yùn)動(dòng)康復(fù)逐步滲透到社會(huì)的社區(qū)、家庭，讓患者在社區(qū)醫(yī)院甚至家里就能輕松有效地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)康復(fù)，從而真正實(shí)現(xiàn)了“康復(fù)到社區(qū)，服務(wù)到家庭”的康復(fù)新理念。

4 結(jié)語

結(jié)合壓力傳感器和SQL Server數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)一個(gè)專門應(yīng)用于手指肌肉運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。有助于患者提高對(duì)康復(fù)訓(xùn)練的信心，使患者的病情得到好轉(zhuǎn)的同時(shí)還可以讓患者失落的心情有所提升；在家屬醫(yī)療知識(shí)背景不充分的情況下，也可以通過該系統(tǒng)直觀地看出患者的康復(fù)情況，使家屬對(duì)患者的病情有更簡明易懂的了解；與此同時(shí)，醫(yī)生可以在患者不方便來醫(yī)院復(fù)診的情況下，直接通過運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)了解患者的病情，精確地做出進(jìn)一步的診療分析。

隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代科技中，人們將看到越來越多的醫(yī)療器械與游戲相結(jié)合的治療方法。總之，基于體感技術(shù)的手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用是具有參考意義的。

參考文獻(xiàn)

[1] 康淑琛，王蔚.基于體感技術(shù)的兒童運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力測評(píng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中小學(xué)電教月刊，2014（8）：16-17.

[2] 馬軍.SQL語言與數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)大全[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3] Thomas Kyte，Darl Kuhn.Oracle編程藝術(shù)：深入理解數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)[M].3版.人民郵電出版社，2014.