基于體感技術的運動功能康復訓練系統的設計與實現

周翔

摘 要：手指是生活中最重要的運動器官之一，很多疾病和意外事故會導致手指的運動功能出現障礙。目前，有的手指類疾病臨床上可以通過一定的康復訓練讓患者恢復健康，但是這種強制運動療法的恢復過程通常是枯燥乏味的。基于體感技術的運動功能康復訓練系統將游戲與壓力傳感器相結合，可幫助患者在醫院或者在家里通過游戲的方式提高患者對做恢復訓練的興趣，能夠有效使患者做恢復訓練的頻率更有規律。家屬可通過該系統中的數據顯示情況看出患者的康復情況，并且該系統能夠將從游戲中提取的數據傳送到醫院的數據庫，使醫生通過數據更加直觀地了解患者的病情，滿足康復醫療的需求。

關鍵詞：手指 康復訓練 壓力傳感器 趣味性 準確性

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0068-02

手指的運動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使得人們的運動功能出現障礙，甚至喪失部分運動功能，嚴重影響患者的生活質量和康復過程。針對這類病患，目前臨床上通過一定的康復訓練可以使得運動功能得到一定程度的恢復。近年來，隨著體感技術的發展，體感游戲進入了大眾生活。利用互動體感游戲進行運動功能康復的研究已經起步。體感技術又稱為動作感應控制技術，通過各類傳感器對人體的感官動作進行識別、解析，并按照預定感測模式做出反饋。初步的研究表明，體感游戲可以進一步改善患者運動功能。然而，康復訓練對于運動量和動作往往會有特殊的要求，為健康人群設計的體感游戲并不適合于運動功能障礙者使用。因此，需要設計開發適合于運動功能障礙者者使用的康復訓練平臺，滿足康復醫療的需求。

1 對需求分析

通過查閱資料，研究人員發現中風、腦梗塞、神經源性肌萎縮、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動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，同時這些疾病可以通過一定的康復訓練讓患者恢復健康。雖然患者可以通過康復訓練減輕病情，但是在恢復的過程中依舊存在很多問題，比如康復訓練的訓練過程枯燥無味，容易讓患者產生懈怠心理，導致康復結果不理想；醫生需要每天記錄患者訓練的情況，增加了醫生的工作量，大大降低了醫生的工作效率。為此，研究人員專門針對手指部分的康復訓練設計了基于體感技術的運動功能康復訓練系統，用于解決以上出現的問題。

2 基于體感技術的運動功能康復訓練系統的設計與實現

2.1 系統組成原理

患者給壓力傳感器施加不同大小的壓力，可以產生不同的模擬信號，壓力傳感器將產生的模擬信號傳送到變送器中，變送器將模擬信號經過A/D轉換器變成容易處理的數字信號，并發送到游戲軟件中。由于C#也具有跨平臺的特點，所以選擇C#編寫游戲軟件。游戲軟件根據患者的病情設有不同的游戲時間長度，游戲時間長度由醫生控制，到了規定的時間會自動退出。游戲內設有不同的關卡和不同的獎勵機制，患者通過完成關卡可獲得不同的獎勵，游戲界面上除了顯示游戲內容，還會顯示可玩游戲時間和剩余游戲時間。同時，游戲軟件會將患者每天是否完成游戲以及完成關卡的速度傳送到醫院里相應的數據庫。由于SQL Server具有編程接口工具豐富、伸縮性好、能提供數據倉庫功能、支持OLE DB和多種查詢等優點，所以系統數據庫由SQL Server完成。由C#進行編寫的游戲平臺的數字處理后的數據通過利用Connection、Command和DataReader對象與SQL Server數據庫進行連接，再用.open（）打開數據庫后，前端的游戲平臺即可與數據庫進行數據的交互，如數據存儲、查詢、刪除及綜合數據分析。

2.2 系統工作流程

醫生根據患者的病情為患者制定運動處方，患者通過用不同的力度抓握壓力傳感器達到康復訓練的效果。在游戲中，飛機因不同力度抓握產生不同信號處于不同的高度，患者通過控制飛機的高度穿過設置在游戲中的不同障礙，如導彈、山峰、河流等，通關后過獲得不同的獎勵，家人和醫生可分別通過游戲軟件和系統數據庫看到患者的完成情況，之后醫生針對患者的具體康復情況制定下一步康復計劃，把下一次患者需要完成的游戲時間設定好，患者再根據醫生第二次開的運動處方完成康復訓練，由此形成一個完善的循環運動功能康復訓練系統，周而復始，直到患者的康復程度讓家屬滿意為止。

2.3 系統的特點

（1）在無人看管患者做康復訓練的時候，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計得輕巧靈便，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被設計得較高，這樣可以預防設備反應遲鈍造成的數據錯誤，也可以預防由此進一步導致的醫生判斷失誤所造成的誤診對患者的傷害和對醫患關系緊張狀態的進一步加劇。

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

（4）運動功能康復系統與游戲的結合，符合現代醫療設備的發展方向，這一做法不僅降低了康復訓練的枯燥程度，而且還增加了患者對康復訓練的興趣，使患者做康復訓練這一行為由被動變成主動，減小了家屬和醫生的壓力和負擔。

（5）設備成本低，患病嚴重者可在醫院進行康復訓練，患病較輕者可花少量的錢將設備買回家進行訓練，通過減少住院的費用減少治療總體花銷。

3 運動康復的發展趨勢

3.1 康復全面化

新技術的應用，讓運動康復不再局限于頭痛醫頭，腳痛醫腳的局部治療模式，而是讓患者從單純地以肢體活動為主的被動運動到以功能訓練為中心的主動運動，提高了功能水平和活動力，同時從生理、心理和社會功能等方面進行整體康復，使患者的生活質量盡可能達到正常水平，增加重返社會的幾率。

3.2 康復專業化

隨著康復醫學的不斷發展，特別是新技術的實現讓康復醫學的專業分支結構不斷完善和精細，康復的專業化更強，專業研究更深入，效果更顯著，符合了康復醫療的多元化要求。

3.3 康復社會化

傳統的醫療康復局限于醫院和專門的醫療康復中心，而運動康復新技術的實現打破了空間的局限，讓運動康復逐步滲透到社會的社區、家庭，讓患者在社區醫院甚至家里就能輕松有效地進行運動康復，從而真正實現了“康復到社區，服務到家庭”的康復新理念。

4 結語

結合壓力傳感器和SQL Server數據庫，設計一個專門應用于手指肌肉運動功能康復訓練系統。有助于患者提高對康復訓練的信心，使患者的病情得到好轉的同時還可以讓患者失落的心情有所提升；在家屬醫療知識背景不充分的情況下，也可以通過該系統直觀地看出患者的康復情況，使家屬對患者的病情有更簡明易懂的了解；與此同時，醫生可以在患者不方便來醫院復診的情況下，直接通過運動功能康復訓練系統了解患者的病情，精確地做出進一步的診療分析。

隨著現代醫療技術的不斷發展，在現代科技中，人們將看到越來越多的醫療器械與游戲相結合的治療方法。總之，基于體感技術的手指運動功能康復訓練系統在醫療康復領域中的應用是具有參考意義的。

參考文獻

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