虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于殘疾人康復(fù)健身指導(dǎo)的背景研究

劉靜然

(北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院 北京 100084)

國家在新時(shí)期發(fā)展過程中高度重視人民群眾的實(shí)際需求，并且在2016年頒布了《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》［1］。該文通過對這一文件進(jìn)行梳理，得知國家開始高度關(guān)注殘疾人以及老年和兒童等諸多弱勢群體的身體健康狀況，并通過采取體育活動(dòng)等諸多形式來實(shí)現(xiàn)這類人群的強(qiáng)身健體。在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，由于殘疾人群體的特殊性，開展體育活動(dòng)時(shí)，面臨的阻礙較為突出，然而要想實(shí)現(xiàn)全民健康，這一問題必須解決。增強(qiáng)其體質(zhì)健康水平，戰(zhàn)勝疾病，通過體育活動(dòng)，調(diào)節(jié)身心，滿足精神文化需求，為早日實(shí)現(xiàn)健康中國目標(biāo)打下基礎(chǔ)。我國是世界上殘疾人數(shù)量最多的國家，殘疾人由于身體上的缺陷，其生活質(zhì)量較低，且不具備穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)來源，這也使得他們無法獲取更好的生活品質(zhì)，很多殘疾人在開展體育鍛煉活動(dòng)時(shí)，喜歡獨(dú)自進(jìn)行，甚至絕大部分殘疾人對體育鍛煉毫不在意，殘疾人的健康及生活狀況關(guān)系到人權(quán)以及平等等方面的問題，不僅如此，全面小康社會(huì)的建設(shè)也離不開殘疾人的力量，因此加強(qiáng)殘疾人體育活動(dòng)，勢在必行。該文主要就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）在殘疾人康復(fù)健身指導(dǎo)的研究中取得的成果進(jìn)行概述，以期該技術(shù)在殘疾人康復(fù)健身指導(dǎo)領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得更好的發(fā)展。

1 VR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

VR技術(shù)于1960年在美國首次提出，作為一種先進(jìn)的交互方式，需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合［2］，它具備較為顯著的交互性以及想象性［3］。在近些年的發(fā)展過程中，隨著三維軟件的不斷完善，結(jié)合計(jì)算機(jī)平臺(tái)就能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，能夠模擬視覺以及聽覺等諸多感官體系，使用者結(jié)合數(shù)據(jù)頭盔以及手套等諸多設(shè)備，就能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行互動(dòng)，將其融入康復(fù)醫(yī)學(xué)中，能夠?qū)崿F(xiàn)訓(xùn)練等諸多目標(biāo)。近年來，該技術(shù)受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注，在不斷創(chuàng)新之下，也在航空以及教育等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。

近年來，醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域結(jié)合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，并得到了飛速發(fā)展，虛擬外科手術(shù)的模擬等諸多模式已經(jīng)開始造福病人［4］，隨著學(xué)者的深入探究，也逐漸研究出了虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法等諸多系統(tǒng)，發(fā)展前景極為廣闊［5］。虛擬情景訓(xùn)練是近年來國內(nèi)外研究較多的一種新型康復(fù)治療策略，能夠讓患者沉浸在虛擬環(huán)境中，通過完成設(shè)計(jì)的相應(yīng)任務(wù)，來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能的不斷強(qiáng)化［6］，患者能夠快速學(xué)習(xí)到運(yùn)動(dòng)技能并保持該技能，從而實(shí)現(xiàn)患者真正意義上的獨(dú)立自理生活。

1.1 國外VR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

VR在骨科手術(shù)的外科培訓(xùn)中的應(yīng)用，包括關(guān)節(jié)鏡檢查、關(guān)節(jié)成形術(shù)和創(chuàng)傷等，增加受訓(xùn)者在低后果環(huán)境中隨時(shí)練習(xí)手術(shù)的機(jī)會(huì)，這對于受訓(xùn)者在患者數(shù)量少的環(huán)境中接受培訓(xùn)尤為重要，并有助于提高受訓(xùn)者的熟悉度和信心［7］。

在康復(fù)領(lǐng)域，邁拓醫(yī)療作為全球較為出名的醫(yī)療公司，在近些年發(fā)展過程中，高度重視手指以及肘、肩關(guān)節(jié)等諸多關(guān)節(jié)的康復(fù)評估，并結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來開發(fā)各類訓(xùn)練軟件，讓患者通過康復(fù)鍛煉，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)范圍的進(jìn)步［8］。不僅如此，患者也能夠結(jié)合自身的實(shí)際情況來進(jìn)行針對性的康復(fù)訓(xùn)練。隨著人們對VR 技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的不斷探索，VR 技術(shù)在神經(jīng)疾病患者的康復(fù)包括運(yùn)動(dòng)功能的改善、心理和認(rèn)知功能的改善等方面，發(fā)揮著積極作用［9］?；谔摂M現(xiàn)實(shí)的治療，在改善腦卒中患者的上肢運(yùn)動(dòng)功能［10］、執(zhí)行功能、記憶和視覺空間功能方面效果明顯，但目前對于整體認(rèn)知功能、注意力、語言流暢性、抑郁和生活質(zhì)量，還需要進(jìn)一步研究［11］。完全身臨其境的跑步機(jī)VR游戲作為腦卒中后步態(tài)康復(fù)的一部分，讓卒中幸存者體驗(yàn)鍛煉和成就的動(dòng)機(jī)，通過引人入勝的游戲，完成任務(wù)，有利于腦卒中后步態(tài)的康復(fù)，具有趣味性、可行性和安全性，得到了腦卒中幸存者和臨床醫(yī)生一致認(rèn)可［12］。準(zhǔn)確測量姿勢搖擺是平衡評估和康復(fù)的重要組成部分，VR 耳機(jī)有內(nèi)置傳感器，可進(jìn)行位置和方向跟蹤，參與者體驗(yàn)覆蓋其整個(gè)視野的定制VR 環(huán)境，同時(shí)從耳機(jī)和力板中收集位置數(shù)據(jù)，使其成為平衡評估的有效工具［13］。Villiger Michae 等［14］對12 名不完全脊髓損傷受試者使用了基于家庭的移動(dòng)版下肢VR 訓(xùn)練系統(tǒng)，訓(xùn)練4周后，受試者下肢肌力、平衡和功能活動(dòng)度均有顯著改善，治療后2～3個(gè)月，功能活動(dòng)度仍有顯著改善?；赩R 的空間導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)功能，VR 導(dǎo)航訓(xùn)練用于提高老年癡呆患者認(rèn)知功能［15］。VR 技術(shù)通過讓帕金森患者置身于豐富和高度個(gè)性化的復(fù)雜環(huán)境中，提高對帕金森患者復(fù)雜損傷的理解和治療能力，為人們提供了安全識(shí)別個(gè)人特定僵硬步態(tài)的觸發(fā)和平衡缺陷的機(jī)會(huì)，從而為個(gè)性化的培訓(xùn)提供依據(jù)［16］。

1.2 我國VR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

VR技術(shù)的適用范圍非常廣泛，然而國內(nèi)康復(fù)應(yīng)用的領(lǐng)域還比較局限，基于VR技術(shù)的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)尚處于初步發(fā)展階段，大部分研究主要聚焦于身體功能方面的干預(yù)。北京奧諾康醫(yī)療科技有限公司近些年在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了突出成就，研發(fā)了Anokan-VR 系統(tǒng)［17］，坐姿訓(xùn)練以及上肢功能訓(xùn)練等相關(guān)內(nèi)容均包含其中，在運(yùn)用這一軟件進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，患者只需要跟隨屏幕中的情境變化以及相關(guān)提示來做出相應(yīng)動(dòng)作即可，趣味性強(qiáng)。

這一技術(shù)的不斷進(jìn)步，能夠開拓創(chuàng)新傳統(tǒng)的訓(xùn)練環(huán)境，也能夠更好地對中樞神經(jīng)進(jìn)行刺激，為現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展創(chuàng)新了思維［18］。VR 技術(shù)在促進(jìn)腦卒中患者的上肢力量與協(xié)調(diào)性以及提高患者的康復(fù)動(dòng)機(jī)與參與性方面具有積極意義［19］。王偉［20］在研究過程中結(jié)合腦卒中引起的手功能障礙，結(jié)合3ds max等諸多先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建了完善的手功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，它具備訓(xùn)練場景豐富以及訓(xùn)練層次完善的特征?；颊咴谶\(yùn)用這一軟件進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，能夠沉浸其中，對患者神經(jīng)進(jìn)行良好的刺激，使康復(fù)效果得到提高，除此之外，這一軟件的熟練運(yùn)用也能夠真正實(shí)現(xiàn)自主的康復(fù)訓(xùn)練。虛擬現(xiàn)實(shí)的人體平衡能力檢測及訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，測試系統(tǒng)可以區(qū)分正常人群與障礙人群，有效地提高障礙人群平衡能力［21］，如能顯著提高腦卒中偏癱患者和帕金森病患者的平衡、姿勢控制能力［22，23］。VR 技術(shù)對改善輕度認(rèn)知障礙患者及腦卒中患者的認(rèn)知功能、日常生活活動(dòng)參與都有促進(jìn)作用［24，25］，VR 技術(shù)用于痙攣性腦癱患兒的肢體運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知功能和疼痛等方面及言語失用癥患者的語言能力的康復(fù)中效果顯著［26，27］，周海榮等［28］選取腦癱患者40例，對該技術(shù)在偏癱型腦癱患者上肢功能訓(xùn)練中的作用進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)果表明與傳統(tǒng)療法相比，這一技術(shù)的作用更加突出。

VR技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于心臟康復(fù)過程，在改善心血管疾病患者身心健康以及提高患者生活質(zhì)量方面具有重要作用［29］，在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，患者只需要緊跟這一技術(shù)的相關(guān)提示就能夠促進(jìn)手部功能的逐漸恢復(fù)，趣味性高于傳統(tǒng)療法，并且未來將會(huì)對該系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化與設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行大樣本的測試［30］。

2 殘疾人的健身現(xiàn)狀

有學(xué)者對《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》這一文件進(jìn)行研究認(rèn)為，到2030 年為止，要重視健康生活方式的普及，促進(jìn)全民健康工作的有序開展［31］。在開展健康服務(wù)工作過程中，需要對殘疾人重點(diǎn)關(guān)注，這也是人類社會(huì)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。

美國健身事業(yè)發(fā)展得較為成熟，在人群居住的區(qū)域內(nèi)就開設(shè)了許多健身房，向附近的居民提供健身服務(wù)，并且在社區(qū)中還專門為殘疾人設(shè)置了無障礙通道，以及安排了專業(yè)的體育社會(huì)指導(dǎo)員來指導(dǎo)殘疾人進(jìn)行科學(xué)的健身。在為殘疾人群特設(shè)的健身場所中，健身房中具有專業(yè)認(rèn)證的教練，并對教練員進(jìn)行嚴(yán)格的管理，可以為殘疾人提供人性化服務(wù)［32］。為了更好地保證殘疾人的正常權(quán)益不受到侵害，美國頒布了《美國殘疾人法》，其規(guī)定殘疾人可以在美國任何一個(gè)體育場館進(jìn)行體育鍛煉，不僅有殘疾人專用的健身設(shè)施以及特定的交通工具，還有專門為殘疾人服務(wù)的組織與機(jī)構(gòu)［33］。挪威在許多大型的健身場所以及體育場所，都專門為殘疾人設(shè)置了無障礙通道，在體育俱樂部中，健康人群與殘疾人群在一起進(jìn)行體育鍛煉活動(dòng)，同時(shí)殘疾人群還可以得到健康人群的保護(hù)、幫助、指導(dǎo)與交流。挪威對于殘疾人體育事業(yè)并沒有完全放在競技體育上，而是突出殘疾人的康復(fù)性鍛煉，鼓勵(lì)支持殘疾人參加體育鍛煉活動(dòng)，讓他們重樹信心，克服自身困難，樂觀地面對生活，參與社會(huì)活動(dòng)，從而提高生活質(zhì)量。

中國特色社會(huì)主義在發(fā)展過程中就極為重視殘疾人事業(yè)的有序開展，習(xí)近平總書記指出，殘疾人事業(yè)契合我國發(fā)展的實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)全面小康建設(shè)工作過程中，對殘疾群體伸出援手是極為重要的，也是構(gòu)建人類共同體的集中展現(xiàn)［34］。研究顯示，我國殘疾人體育健身與康復(fù)的意識(shí)不斷提高，殘疾人不管是參與體育運(yùn)動(dòng)的次數(shù)還是人數(shù)，也在近些年發(fā)展過程中顯著提升［35］。盡管如此，由于受到場地資源限制以及經(jīng)濟(jì)能力欠缺、健身機(jī)構(gòu)不完善等諸多因素的影響［36］，絕大多數(shù)殘疾人參與健身時(shí)，由于別人異樣的眼神，使得他們的自尊心受到了嚴(yán)重傷害，無法再繼續(xù)開展體育鍛煉活動(dòng)。研究指出，很多單位的體育設(shè)施以及住宅小區(qū)是殘疾人主要的健身場所，現(xiàn)有的體育設(shè)施不能滿足殘疾人的健身需求［37］，國內(nèi)很少有殘疾人的專用健身場地，受教育程度整體偏低。在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，殘疾人群體也并不具備較為科學(xué)和完善的體育健身意識(shí)，無法有效把控健身強(qiáng)度，除此之外，他們的生活水平也較低［38］，上述因素也使得他們盡管具有較強(qiáng)的健身需求，但是卻并沒有充足的經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行支撐，長此以往，他們的身體素質(zhì)必然也會(huì)處于較低水準(zhǔn)。經(jīng)過對南京17所高校調(diào)查，南京高校存在體育館出入口關(guān)閉、輪椅坡道規(guī)格不標(biāo)準(zhǔn)、基本無可供殘疾學(xué)生使用的教學(xué)設(shè)施、健身器材和體育輔助器具等問題，在教學(xué)中為殘疾大學(xué)生設(shè)置的體育課比較單調(diào)，不能充分發(fā)揮殘疾大學(xué)生的運(yùn)動(dòng)潛能與興趣，在無障礙體育設(shè)施的建設(shè)中投入不足，缺乏專項(xiàng)資金支持［39］。

在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，我國殘疾人體育健身服務(wù)的運(yùn)行機(jī)制依舊處于起步階段，在發(fā)展過程中需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行完善，尤其需要在體制、組織機(jī)構(gòu)以及精神關(guān)懷等諸多層面加大關(guān)注［40］。在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，很多地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)等諸多因素的影響，在對殘疾人專屬的運(yùn)動(dòng)場所進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，心有余而力不足，不僅如此，很多公共體育設(shè)施的人性化也極為欠缺，并沒有專門針對殘疾人的需求進(jìn)行改善［41］。

3 殘疾人居家運(yùn)動(dòng)受限

居家康復(fù)是社區(qū)康復(fù)的重要內(nèi)容，也是幫助重度殘疾患者享受優(yōu)質(zhì)、便捷康復(fù)服務(wù)最直接的有效手段［42］。該研究指出，國家在新時(shí)期發(fā)展過程中也逐漸意識(shí)到，重度殘疾人之所以無法融入或體育活動(dòng)中，主要是因?yàn)椴灰壮鰬粢约凹彝ダщy等諸多因素的影響，為了有效解決上述問題，國家在2015 年試施了康復(fù)體育進(jìn)家庭這一工作。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理發(fā)現(xiàn)，國家在2016年共資助了西部6個(gè)省級(jí)行政單位的康復(fù)體育進(jìn)家庭的項(xiàng)目，數(shù)量已經(jīng)突破8000戶［43］。全國殘疾人康復(fù)體育關(guān)愛家庭服務(wù)到2017 年為止，已經(jīng)服務(wù)了超過13.3 萬戶家庭［44］。熊妮娜等［45］為北京市1393例肢殘患者提供了居家康復(fù)服務(wù)，與諸多研究者的研究結(jié)果一致，居家康復(fù)能夠?qū)崿F(xiàn)殘疾人群體日常生活活動(dòng)能力的顯著提高。目前，有關(guān)居家康復(fù)的需求很多。裘鳳黔［46］在研究過程中，選擇了12名腦卒中患者作為研究對象，研究結(jié)果表明，社區(qū)醫(yī)生上門指導(dǎo)是他們迫切需要的，然而很多家庭并沒有采取有效措施對家庭設(shè)施進(jìn)行改善。陳東驥等［47］對某城區(qū)131例肢體殘疾患者調(diào)查分析顯示，超過85.7%殘疾兒童和81.7%殘疾成年患者都認(rèn)為居家康復(fù)很重要。

導(dǎo)致人的身體功能障礙的原因很多，殘疾人通常有一個(gè)或多個(gè)方面的損害，如手臂或下肢的力量、活動(dòng)范圍、平衡、步態(tài)或從椅子轉(zhuǎn)移到浴缸、廁所的能力不足等。殘疾人居家運(yùn)動(dòng)存在居家場地不合格、健身器材缺乏、缺乏專業(yè)健身指導(dǎo)、缺少運(yùn)動(dòng)同伴相互交流和鼓勵(lì)支持、部分殘疾人沒有做適合自身殘疾情況的家居改裝等問題，另外，還有如房子的門寬對輪椅來說太窄，可能會(huì)限制人們使用助行器、拐杖等問題。從一種類型的地板表面過渡到另一種類型的地板表面，是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)橄噜彽谋砻嫱ǔ８叨炔煌绊懶袆?dòng)能力較弱的殘疾人，如步態(tài)障礙，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這些質(zhì)地上的差異，有絆倒的危險(xiǎn)。在這種情況下，建議設(shè)置門檻坡道，它可以使穿越門檻更容易、更安全。建議在浴缸、淋浴和廁所附近，安裝扶手桿。對于使用輪椅的人來說，建造無門檻的無障礙淋浴是最佳選擇。噪聲性聽力損失的成年人在有背景噪音存在的情況下，他們很難聽到較高頻率的聲音和語音中的某些輔音，也很難理解語音，可以使用配備揚(yáng)聲器和振鈴器的電話。居家康復(fù)作為一項(xiàng)惠及殘疾患者的新興事業(yè)，除了居家場地不合格、健身設(shè)備缺乏，還存在許多限制，如康復(fù)服務(wù)資源不足等諸多問題，始終影響著康復(fù)工作的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

隨著VR 技術(shù)的不斷發(fā)展，VR 技術(shù)在康復(fù)領(lǐng)域取得了良好成果，可行性強(qiáng)，VR技術(shù)能夠幫助殘疾人以更主動(dòng)、更輕松且高效、更容易理解的方式來開展康復(fù)訓(xùn)練，VR技術(shù)可以進(jìn)行居家操作，康復(fù)健身指導(dǎo)員可以通過遠(yuǎn)程咨詢，為殘疾人量身定制個(gè)性化康復(fù)健身方案，降低了治療師的工作量，使其從易疲勞、效率低的工作狀態(tài)中恢復(fù)過來，以便有更多時(shí)間分析和設(shè)計(jì)殘疾人的康復(fù)健身方案。但我國殘疾人康復(fù)健身還存在缺乏興趣、資金缺乏以及殘疾人居家活動(dòng)嚴(yán)重受限等不足，目前仍未有明確的證據(jù)，指出VR 訓(xùn)練的最佳干預(yù)時(shí)間、頻率和強(qiáng)度，研究人員應(yīng)該根據(jù)患者的年齡和病情以及具體的功能障礙部位，設(shè)計(jì)出有針對性的、個(gè)性化的、精準(zhǔn)的方案，這將成為未來進(jìn)一步研究的方向。

針對目前我國殘疾人健身現(xiàn)狀，提出以下建議。要多為殘疾人提供文化知識(shí)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，提升其文化素養(yǎng)，通過開展殘疾人健身講座、發(fā)放知識(shí)手冊及宣傳活動(dòng)等多種方式，使殘疾人群獲得專業(yè)的健身知識(shí)，使殘疾人群及其家庭從內(nèi)心認(rèn)識(shí)到健身的意義，并積極參與體育健身。通過為殘疾人提供有針對性的職業(yè)培訓(xùn)、增加生活補(bǔ)貼等方式，改善殘疾人群的生活狀況，從而使這些人群有一定的經(jīng)濟(jì)能力參與到體育健身中，提高身體素質(zhì)。政府在對體育公共設(shè)施進(jìn)行修建的過程中，也需要對殘疾人的特殊需求進(jìn)行充分考慮，為他們提供良好的活動(dòng)場所，開展體育鍛煉活動(dòng)。殘疾人在社會(huì)中本就處于弱勢地位，由于種種原因，許多殘疾人的合法權(quán)益都無法得到正常的保障，目前我國倡導(dǎo)依法治國，殘疾人的體育事業(yè)同樣也需要相關(guān)的法律來保駕護(hù)航，需要結(jié)合我國具體的國情來建構(gòu)一套行之有效的法律體系。在今后發(fā)展過程中，有關(guān)部門需要提升對殘疾人體育健身活動(dòng)的關(guān)注度，整合優(yōu)勢資源進(jìn)行投資，更需要來自社會(huì)各界的理解和支持，保障殘疾人生活質(zhì)量的不斷提升。