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1、从用户体验角度探索 VR 技术在康复医学产品设计中的应用方式 陈颍轩 陈虹 华东理工大学艺术设计与传媒学院 摘 要： 随着科技的迅速发展, 越来越多的科技成果造福人类。虚拟现实技术以其沉浸感、交互性和可拓展性成为具有广阔应用前景的技术。而在康复医疗领域, 我国还处在产品少而低端、康复手段不足的问题。文章将以用户体验为切入点, 对康复医疗过程中用户生理、心理层面进行分析, 并结合康复医学的传统治疗手段与虚拟现实技术新手段的应用比较, 阐述虚拟现实技术目前在物理和认知康复医学领域的用户体验中的优势;同时也会指出该技术在康复医学方面应用的不足;从而对虚拟现实技术在该领域的应用手段提出建议, 为康复医
2、学手段的有效实施提供更多的参考。关键词： 虚拟现实; 康复医学; 用户体验; 产品设计; EXPLORE VR APPLICATION METHODS OF REHABILITATION PRODUCT IN USER EXPERIENCE VIEWAbstract： More and more contributions of science and technology have benefited humans, with the rapid development of science and technology. Virtual reality technology has pos
3、sessed a wide application view, due to its qualiteis of Immersion, interaction and expansion. There are a problem that we are lack of advanced product and method in our rehabilitation felid. This article will aim at user experience, and analyze the process of the rehabilitation in mind and body. We
4、will compare VR method with traditional method to illustrate the user experience advantage of VR method dealing with physical and cognitive rehabilitation. And we will also point out the deficiency of VR technology rehabilitation applications. Based on this research, we will propose several suggesti
5、ons as references for further VR rehabilitation research.Keyword： Virtual reality; Rehabilitation; User experience; Product design; 引言本文主要阐述的对象是应用在康复医学中的虚拟现实技术 (以下简称 VR 技术) 。VR 技术作为 21 世纪的新技术, 融入到各行各业都可以碰撞出新的可能, 近几年在我们的视野里不难发现发展成熟的 VR 技术的应用。而本文发现, 目前国内外都将 VR 技术引入到了医学领域上, 在康复医学的应用效果尤为显著。近年来不少学者的研究成果已
6、经表明了 VR 技术在康复医学应用上的优势。胡继红等人在虚拟现实技术结合作业疗法对痉挛型偏瘫脑瘫上肢功能康复的影响中认为, 借助 VR 技术能够帮助患者更有效地改善患侧上肢的功能1;严磊在基于 VR 技术的虚拟口吃矫正医疗产品的设计与应用中指出了 VR 技术在该类疾病治疗过程中的优势2;金星等人在基于虚拟现实技术的康复训练对脑外伤恢复期患者平衡功能的影响中, 用对照实验验证了基于 VR 技术的训练对脑外伤患者的恢复具有有效的治疗效果, 且效果优于传统训练3。另外, 虚拟现实技术在心理康复治疗中也有比较成熟的应用, 对治疗恐怖症、创伤后应激障碍、注意缺陷障碍、男性性功能障碍, 以及缓解疼痛方面都
7、有显著的治疗效果4。为此, 进一步深入研究 VR 技术在康复医学领域的应用相较于传统治疗手段具有很强的现实意义。本文将结合用户研究, 探讨如何更好地提高 VR 技术应用的有效性。一、虚拟现实技术虚拟现实技术 (Virtual Reality) 是一种综合了计算机技术、图形处理技术、多媒体技术的新型技术。用户可以通过佩戴指定的设备, 把自己“置身”于虚拟的三维空间中, 在该空间中进行互动, 达到“身临其境”的体验效果。利用不同的传感器把用户的操作信息实时地在虚拟的空间中产生反馈, 能够模拟出别的技术不可比拟的真实感。从用户体验角度归纳出虚拟现实技术的特点是:沉浸感、想象性、交互性, (如表 1)
8、 所示5:表 1 虚拟现实技术技术的特点 下载原表 我们看到, VR 技术可以为使用者提供身临其境的感受、人机交互的多通道方式, 这为康复任务的实施提供了更为先进和有效的技术可能。二、VR 技术在康复医学中的应用(一) VR 技术在物理康复上的应用。目前的 VR 技术的物理康复应用已经有过广泛的探究, 物理康复的主要治疗对象是由器官病变引起的人体器官功能障碍患者。目前的医学技术, 不能通过手术和药物去治疗, 只能通过训练的方式去治疗患者, 改善患者的功能情况, 恢复器官的功能至正常水平2。传统的物理康复治疗的手段主要是:运动疗法与作业疗法。运动疗法是让患者借助一些器材或者在医务人员的辅助下完成
9、一系列动作, 来训练患肢或器官;而作业疗法则是让患者带着目的性去完成一系列任务, 患肢或器官会在执行任务的过程中得到训练, (如图 1) 所示分别为传统物理康复的两种疗法:而 VR 技术在物理康复中应用时, 着眼于基于 VR 技术的虚拟康复治疗系统, 能结合运动疗法和作业疗法, 因而治疗效果更为显著, 用户体验也更为丰富。如四川八一康复中心的“卡伦康复系统”的 VR 康复应用, (如图 2) 所示, 患者可以通过康复系统中的视觉图像, 在支架和吊带的支撑辅助下, 进行肢体康复训练。在这过程中, 患者带上 VR 头盔和动作捕捉装置, 使用康复硬件和感受虚拟的空间场景融为一体, 并能随着康复过程的
10、推进, 逐渐摆脱器材的力量辅助, 实现自主训练和康复。这是其他传统疗法不可比拟的。这正是 VR 技术应用的优势和成效。(二) VR 技术在认知康复上的应用。越来越多的医学和 VR 技术应用研究表明, VR 技术在空间认知障碍、注意障碍、记忆障碍、思维障碍、以及生活技能的认知康复等认知康复方面也具有广泛的应用, 在治疗神经心理方面的疾病也同样有良好的效果6。认知障碍可以由脑部创伤或者退化引起, 会对患者的肢体功能障碍和生活活动能力造成影响。而 VR 技术可以运用 3D 建模技术建立一个虚拟场景, 让患者在该场景里进行一系列的康复训练, 如: (1) 通过在虚拟场景里进行空间漫游来训练患者的空间认
11、知能力, 治疗患者的空间认知障碍; (2) 通过让患者处在特定的虚拟场景中, 依靠 VR 技术的沉浸性优势, 让患者在接受治疗过程中集中注意力, 改善患者多动、注意力不集中等症状6。同时, VR 系统以多通道介入的方式对患者大脑皮层起到了持续刺激的作用, 让大脑神经处于持续的兴奋状态, 这对于脑部的血液循环和新陈代都有积极的作用。图 1 运动疗法 (a) 与作业疗法 (b) 下载原图如王大为等人运用了对照试验的方法证明了虚拟现实技术结合针灸疗法在轻度认知功能障碍的治疗方面有明显的促进效果。该研究在传统的原络通经针法治疗的基础上, 配合了 Anokan-VR 系统的辅助训练治疗。该研究让患者在整
12、个试验过程中接受原络通经针法治疗, 同时进行 VR 系统内的日常生活活动训练。两个疗程后评估实验组和对照组的大脑功能水平, 发现实验组结合了 Anokan-VR的训练治疗, 较对照组有明显的治疗优势7。三、康复医疗产品的用户需求分析(一) 生理障碍患者的需求分析。国内生理障碍患者, 在接受传统的康复治疗时, 主要都是借助一些机械训练器材作为治疗的工具。在一段正常的疗程内, 患者单一地听从医护人员的指挥被动地进行训练治疗。患者对于整个过程完全没有心理预期, 无法掌控, 容易产生不安和焦虑感, 积极性、主动性和愉悦感都受到很大影响。这是传统康复医疗产品和方式的局限所在, 不利于患者进行治疗的8。(
13、二) 认知障碍患者的需求分析。常见的认知障碍是大脑皮层异常引起的, 或者是由更深层次的心理异常引起的。目前的认知障碍患者接受传统治疗的手段同样是通过作业疗法对大脑神经进行刺激, 逐步恢复患者的认知功能, 但是该治疗方案对于认知障碍患者来说还是未能满足他们需求的。目前, 这类表面且单调的功能训练手段在根治认知障碍方面是很难起效的。事实上, 患者需要的是定制化的治疗方案, 希望每一个不同的病例都能有一套针对性的治疗方案。(三) 医护人员的治疗护理需求。我国的康复护理资源的投入水平偏低, 人才资源和硬件资源都无法满足广大的康复患者的需求。社区康复中心或医院康复科的医护人员经常处于人手不足的状况, 康
14、复硬件设施也过于落后 (如图 3) 所示, 不能得到及时的升级9。更难以满足广大的患者。四、VR 技术在用户体验方面的康复医学应用方式探索(一) 利用 VR 康复应用的沉浸式体验提高用户关注度。VR 技术最常用的设备是 VR 显示头盔, 用户佩戴了头盔以后, 就可以通过内置的显示屏在视觉通道不断地输出虚拟场景的信息, 让患者沉浸在虚拟场景里, 接受虚拟场景的各种信息, 模拟出真实的空间感5。患者在体验 VR 技术的康复应用的时候, 能够完全投入到应用里, 能够让患者集中注意力进行治疗。我们可以借助优秀的 VR 硬件作为一个治疗平台, 开发出各种关于康复医学的应用, 让医护人员为患者制订适合的医
15、疗方案, 使得患者在全新的体验中训练自己的器官功能。(二) 增强用户康复行为的便利性。目前患者接受康复治疗的渠道一般是前往就近的康复医疗中心, 在康复医务人员的陪同下, 以专门的治疗设备为辅助, 接受规范的康复医学治疗。每一次患者想要得到康复治疗, 就必须克服一次去治疗中心的困难。而这种困难, 不管是家人陪同, 还是自行前往, 都可以视为是一种成本10。图 3 落后的康复器材 下载原图图 2 患者正在体验 VR 应用进行肢体康复训练 下载原图我们可以推广一种新的康复治疗模式, 开发专门化的康复医疗产品软硬件, 让VR 应用在康复医疗患者的家庭中普及, 使得患者足不出户就可以得到专业级的康复治疗
16、项目的帮助, 从宏观层面让提高广大患者的用户体验。(三) 改善用户在康复过程中的心理感受。VR 康复应用能为患者模拟一个真实的场景, 让患者在这些环境上进行康复训练。患者患有的障碍不一定是生理上的, 可能会伴随一定的心理问题。如严磊的研究指出, VR 康复应用可以为口吃患者提供一个公共场合 (讲台, 舞台等) , 让患者的心理素质也能得到训练, 把训练时的心理状态从虚拟环境迁移到真实环境中2。(四) 激励用户的主动性。传统的康复手段是运动疗法和作业疗法, 但是这两种疗法的局限性是训练过程非常单调乏味, 这两种疗法都是让患者对着固定的一组动作进行反复地训练, 很难唤起患者在治疗过程中的主观能动性, 更会让患者产生抵触情绪, 影响了康复进展11。VR 康复应用则可以为患者提供一整套生动有趣的康复游戏 (踩鼹鼠、菜园采摘等) 3。在用户体验角度看来, 这种方法可以让患者投入到游戏当中, 在玩游戏的同时训练了患肢或器官, 调动患者康复训练的积极性, 通过做
