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虚拟现实于复健医学之运用
时间:2015-11-15    评论:0
    来源:第三维度
    作者:陈嘉玲(主治医师)
    单位:林口长庚复健科(台湾) 

    虚拟现实之定义是以计算机为基础,提供互动性、多感官之虚拟环境并运用在真实情境中。虚拟现实主要是运用计算机之 3D 技术,提供使用者一个虚空间,并透过感应装置与环境中的虚拟对象与场景进行实时互动,藉由感受虚拟的声音、影像及情境,让使用者得以完全融入于虚拟世界中进行娱乐或训练。

    应用领域

    虚拟现实广泛的运用于不同领域中,例如提供一般娱乐之市售电玩虚拟游戏,强调软件功能性;或是使用在教育训练或研究之虚拟天文館、模拟驾驶、太空训练、医学手术或复健等。表一为应用虚拟现实之類别与例子。


表一 虚拟现实应用之類别与例子

    虚拟现实种类

    虚拟现实系统一般可以分为四种:

    一、 桌上型:使用一般多媒体计算机与虚拟实境软件,并搭配键盘以及滑鼠等设备即可操作,若能增设游戏杆可使互动性提升,是所有類型中最经济的虚拟现实(图一)。


图一 桌上型虚拟现实

    二、 仿真器式:能够真实模拟实际环境与情况,并完整模拟特定的操作界面与设备(例如飞行训练、医学手术训练)。

    三、 投影式:主要使用投影机将虚拟影像投射至屏幕上。使用者可以透过配载 3D 立体眼镜体验虚拟情境,效果就彷佛观赏 3D 立体电影一般。

    四、 融入式:使用者投入虚拟环境中,计算机会透过立体声音装置、感官输出装置等给予回馈,让使用者融入于活动中,并透过周边装置(例如:头盔显示器、资料手套)实时传送至计算机中。投影式虚拟现实与融入式虚拟现实的差異,主要是投影式虚拟现实允许在多人同时使用的情况下,而融入式虚拟现实仅供一人使用(图二)。表二统整出各形式其设备及特色。


图二 融入式虚拟现实


表二 各形式虚拟现实系统之设备及特色

    理论

    虚拟现实理论主要透过不断的练习和感觉刺激回馈(视觉与听觉为主)。

    虚拟现实活动能提供多种不同的任务,透过计算机会给予视觉、听觉上的回馈,让个案维持活动动机,不断的练习以达到设定的成果,进而提升活动质量,增加日常生活活动及技能。

    在 1990 年中期到后期,虚拟现实技术开始研发并尝试运用在复健中,透过虚拟环境可提供乐趣与竞争性的活动,增加个案动机与参与度后,提升学习动作技巧。使用虚拟现实训练介入,主要提升下列项目:(1) 注意力;(2) 活动参与动机;(3) 活动表现;(4) 活动质量;(5) 协调能力。

    虚拟现实训练之适应症

    虚拟现实训练可运用于下列各种不同之适应症:(1) 脑性麻痹患者;(2) 广泛性发展障碍与注意力缺陷患者;(3) 视觉与知觉障碍患者;(4) 胎儿酒精症候群;(5) 脑中风与脑伤员者;(6) 脊髓损伤员者;(7) 失智症患者;(8) 疼痛。

    虚拟现实训练之效果世界卫生组织于 2001 年正式发表国际健康功能与身心障碍分類架构,其架构分为兩大部分,第一部分包含身体功能与结构的损伤情形、因疾病损伤所致的活动限制与参与局限的现况。第二部分是指环境因素与个人特质这兩种因素跟障碍相互影响之情形。藉由此兩部分之评估,评估者了解疾病对于患者活动与参与局限,及环境因素与个人特质对于患者影响。

    虚拟现实训练对于脑性麻痹之影响,以国际健康功能与身心障碍分類架构(图三)评估其效果:

    身体构造与功能:藉由游戏(声音及视觉)回馈下,透过不断练习及回馈能改善操作表现、动作质量、速度、靈巧度。

    活动与参与:提升日常生活表现与社会参度;在娱乐休闲表现中改善幅度较高。

    虚拟现实技术运用在复健医学之研究, 始于 2009 年 Parsons 等人针对复健科中常見類型,例如脑性麻痹、疼痛、自闭症、胎儿酒精症候群、注意力缺陷和视觉和知觉障碍之病人,发现经过虚拟现实训练后,病人能提升动作控制能力并能掌握自己动作的感觉。

    2010 年 Snider 等人发现脑性麻痹病人经过虚拟实境训练后,藉由大脑可塑性改善动作表现、视知觉能力、社会参与度。

    2011年 Wang 与 Reid 以同样针对脑性麻痹、自闭症与过动症患者为研究对象,发现虚拟现实之互动性对于动作姿势之调节及感官之间互动皆有明显的进步。

    2014 年 Chen 等人发现脑性麻痹病人无论在实验室、家中或是臨床接受训练虚拟实境,其上肢功能与姿势控制皆能有很好的表现,这些相关研究增加虚拟现实训练在复健医学之运用。

    总结

    目前相关研究成果发现虚拟现实训练在复健医学之运用确实有潜在的效益。虚拟现实训练透过提供具有乐趣与竞争性的活动,让使用者能进行重复与立即性之互动,进一步增加个案动机与参与度后,期望能提升使用者之学习效率、动作技巧、日常生活表现与社会参度。

标签:复健康复医学医疗
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