1、2017年虛擬現實技術在康復醫(yī)療領域的應用報告 第一章概述 1.1 背景說明傳統(tǒng)康復醫(yī)療的局限性：康復治療旨在通過物理療法、體育療法、生活訓練、技能訓練和心理訓練等多種手段，使傷殘者、慢性病患者、低能畸形患者、老年人和手術后患者得到最大限度的恢復。由于治療手段的局限性，導致患者處于被動地位，而且在訓練過程中，動作反復、單調、枯燥，患者很容易產生厭煩情緒，不利于治療的繼續(xù)和深入虛擬現實應用于康復醫(yī)療的前景：虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術是一門新興的人機交互技術，由計算機硬件和軟件合成人工環(huán)境，使沉浸其中的用戶產生視、聽、觸等感覺，并在三維視覺空間中獲得人機交互

2、體驗，給用戶營造出逼真的交互體驗。VR應用到康復治療中，可以有效解決目前治療手段所存在的局限性，并且有著巨大的潛力。 目的與意義探索如何運用VR技術來：幫助患者提高訓練的積極性提升康復訓練的效率和效果縮短康復所需的時間思考和分析產品和市場方向：從用戶、市場、渠道、監(jiān)管機構等角度出發(fā)，什么樣的產品和市場策略適合當前以及未來的市場發(fā)展結合傳統(tǒng)IT公司當前的技術儲備、人員隊伍、戰(zhàn)略方向等特點，分析進入“VR+康復醫(yī)療”這一領域所面臨的困難與機遇 VR在虛擬手術領域的應用隨著計算機圖形學、三維醫(yī)學圖像處理技術、仿真技術、漫游技術以及網絡技術等方面的快速發(fā)展，虛擬現實技術在醫(yī)學方面被

3、越來越廣泛地應用，如虛擬內窺鏡、虛擬手術、虛擬靜脈注射、虛擬康復訓練以及各種用于醫(yī)學實踐教學的模擬訓練系統(tǒng)等。虛擬現實給現代醫(yī)療帶來的最根本的改變在于脫離真實人體給醫(yī)生以及醫(yī)學實習生提供一個虛擬操作平臺，這無論是在醫(yī)療實踐中還是在醫(yī)學教學中都有著顛覆傳統(tǒng)的意義。 VR在醫(yī)療直播領域的應用2016年5月30日上午，浙江瑞金醫(yī)院的手術室里面，中國腹腔鏡外科首席專家的鄭民華教授成功為一名八十多歲的右半結腸癌患者實施腫瘤切除手術，并首次通過虛擬現實技術對手術全程進行了直播。這也是國內首次實現用虛擬現實技術直播的手術。同時為了更好地體現現實手術細節(jié)用于滿足微創(chuàng)手術教學需要，在全景360VR直播

4、的基礎上，這次直播還把3D腹腔鏡視頻信號整合進直播過程中。醫(yī)學生通過柳葉刀客的VR設備可以看到全景視頻直播畫面，感受第一視角的臨場體驗，幫助醫(yī)學生更好地學習手術操作技巧。 VR在醫(yī)療教育領域的應用醫(yī)微訊成立于2013年7月，定位為國內第一家把虛擬現實與醫(yī)學教育以及醫(yī)學相關方面相結合的應用創(chuàng)新公司，醫(yī)微訊當前已經獲得數千萬元天使投資，投資方為專注醫(yī)療健康產業(yè)投資的“約印創(chuàng)投”。醫(yī)微訊正在打造一個VR+3D交互的外科手術培訓在線平臺“surgeek（柳葉刀客）”，它主要包括兩部分，第一、為外科醫(yī)生學習用的手術全景視頻；第二、3D交互手術操作模擬。前者是外科醫(yī)生觀看學習用的，后者可以讓外科

5、醫(yī)生通過類似游戲的方式來模擬外科手術操作。 VR在輔助治療領域的應用（1）眼部疾病的輔助治療VR在治療眼部疾病（比如兒童的斜視、近視以及立體視力的缺陷）上有很好的效果。美國人James Blaha開發(fā)出一款3D影像軟件“VIVID-VISION”來輔助治療斜視，取得了不錯的效果。（2）疼痛患者的輔助治療美國的華盛頓大學推出了一款虛擬現實游戲“Snow Awards”，這個游戲虛擬了南極洲的冰雪環(huán)境，設置有虛擬的冰雪世界、冰冷的河流和瀑布，還有雪人和企鵝，患者進入游戲后注意力完全集中于冰雪世界，無暇顧及傷痛，從而減輕治療過程中的疼痛感。 VR在其他醫(yī)療領域的應用和展望（1）測

6、試醫(yī)療設備在美國加州大學的交互式可視實驗室里，工作人員使用一臺超級計算機模擬安裝心臟起搏器時心臟的工作過程，并且在基于投影的VR顯示上觀看模擬過程。實驗室主任Daniel Keefe說：“你可以看到血液流過心臟，仿佛身臨其境般，這樣你就可以分析其他的結構了。”（2）VR問診和VR虛擬醫(yī)生當前在線問診已經初步形成了規(guī)模，但也存在一些問題，畢竟是平面的溝通方式，患者跟醫(yī)生在線上溝通的時候大多數是用文字或者圖片描述，這樣造成的誤診率非常高，但VR的出現將徹底改變這一狀況。未來的醫(yī)療APP將會變成一個虛擬現實醫(yī)院，里面坐滿全國各地的醫(yī)生，患者跟這些醫(yī)生不再有任何距離，只要帶上VR設備，未來一個廣州的患

7、者就能在虛擬現實的世界里與北京的醫(yī)生面對面，醫(yī)生還可以在虛擬世界里對病人望聞問切，通過遠程監(jiān)測技術來把脈。當這種情形普及后，醫(yī)生將會從醫(yī)院解放出來，成為家庭醫(yī)生，每個人都可以擁有自己的專屬家庭醫(yī)生，醫(yī)生平時就在家里，只有做手術的時候才去醫(yī)院或者診所。這樣醫(yī)院將會變成一個做手術的地方，通過吃藥可治療的病基本能在線上解決。 VR應用于康復醫(yī)療的優(yōu)勢VR應用于康復醫(yī)療的優(yōu)勢：VR 技術可提供重復練習、效果反饋和動機維持3 種關鍵環(huán)節(jié)，這正是患者習得某種功能的必要條件。另外，VR 康復系統(tǒng)能將心理引導與生理治療結合起來，在患者進行“游戲式”康復訓練的過程中，通過音樂、畫面、文字和語音提示等形

8、式給患者以正面的激勵反饋，提高患者的信心和主動性。因此，將康復訓練與VR 技術相結合具有重要的應用價值。VR應用于康復醫(yī)療的優(yōu)勢總結下來有以下四個方面：（1）減少對專業(yè)康復醫(yī)師以及康復器械的資源占用，能夠更好地利用資源（2）VR的沉浸感帶給用戶的趣味性，能夠激發(fā)患者對康復訓練的熱情，調動患者訓練的積極性（3）能夠對康復訓練的數據進行記錄，根據效果反饋來調整治療方案（4）患者可以自行練習，減少占用資源，降低康復醫(yī)療的費用 虛擬康復醫(yī)療的分類（1）虛擬身體康復醫(yī)療虛擬身體康復訓練是指使用者通過輸入設備（如數據手套、動作捕捉儀）把自己的動作傳入計算機，并從輸出反饋設備得到視覺、聽覺或觸覺等

9、多種感官反饋，最終達到最大限度的恢復患者的部分或全部機體功能的訓練活動。這種訓練方法，不但大大節(jié)約了訓練的人力物力，而且有效增加了治療的趣味性，激發(fā)了患者參與治療的積極性，變被動治療為主動治療，提高治療的效率。（2）虛擬心理康復醫(yī)療狹義的虛擬心理康復訓練是指利用搭建的三維虛擬環(huán)境治療諸如恐高癥之類的心理疾病。廣義上的虛擬心理康復訓練還包括搭配“腦機接口系統(tǒng)”、“虛擬人”等先進技術進行的腦信號人機交互心理訓練。這種訓練就是采用患者的腦電信號控制虛擬人的行為，通過分析虛擬人的表現實現對患者心理的分析，從而制定有效地康復課程。此外，還可以通過顯示設備把虛擬人的行為展現出來，讓患者直接學習某種心理活動

10、帶來的結果，從而實現對患者的治療。這種心理訓練方法為更多復雜的心理疾病指明了一條新穎、高效的訓練之路。VR在康復醫(yī)療領域的應用肢體運動康復醫(yī)療：肢體運動康復訓練系統(tǒng)由軟件提供多種人工景物，使患者如同置身于游戲或旅游的環(huán)境中，在游戲的原理上設計了諸多康復程序，康復程序的游戲動作和作業(yè)治療中的動作一致，在肢體作業(yè)康復方面主要以身體的肩、肘、腕、膝關節(jié)等大關節(jié)進行主動康復訓練，同時以游戲方式實現原有康復動作。在訓練的過程中，如果出現失誤，不會對患者的身體造成損傷，可用于慢性病治療及生活技能喪失者的康復。中風病人的康復訓練：經歷過腦出血、中風的患者，在渡過急性期之后，都要經過一個漫長的康復過程。患有中

11、風的患者一般都會出現認知缺乏，或是影響半邊身體活動的肢體運動障礙，使患者的半邊身體運動能力下降，或是完全喪失，本體感受也有不同程度的退化。傳統(tǒng)的中風康復訓練受人力、物力和時間等方面制約，一般是在發(fā)病的急性期（患病后的1個月左右）以及亞急性期（患病后的5個月左右）進行的。心理認知功能訓練：經歷讓病人直面恐懼的暴露療法是治療恐懼癥的重要方法。VR技術能夠最大程度地還原環(huán)境、場景，使過去的環(huán)境再現，而環(huán)境對人的最大作用就是心理作用。因此，目前VR技術應用最多的一大領域就是心理治療領域。障礙癥、恐懼癥、自閉癥、恐高癥、幽閉癥、公開演講恐懼癥、密集恐懼癥等，以及焦慮癥、注意力缺陷及精神分裂癥等，均可通過

12、VR技術的環(huán)境再現來治療或改善癥狀，并逐步達到治療的目的。 VR在康復醫(yī)療應用中的理性認識（1）虛擬康復醫(yī)療的局限性在康復醫(yī)療的過程中，專業(yè)醫(yī)師的指導環(huán)節(jié)依然不能被完全取代。虛擬康復醫(yī)療技術目前仍然更多地作為一種輔助治療手段來配合專業(yè)醫(yī)師的治療過程，首先需要通過醫(yī)生的專業(yè)診斷并設定針對性的康復方案，然后才能配合虛擬康復醫(yī)療技術來開展康復訓練，形成優(yōu)勢互補的治療模式。（2）硬件建設需與軟件建設齊頭并進在虛擬康復醫(yī)療中，軟件資源（包括各種虛擬場景的三維數據）的數量、效果的生動性、交互的豐富性以及醫(yī)療康復方案的專業(yè)性，都直接決定了病人康復效果的好壞；軟件資源也只有在硬件設備（如VR頭盔、動作捕捉設備、數據手套等）的配合下才能夠充分發(fā)揮出作用，“軟硬兼施”才能優(yōu)勢互補，相