基于Kinect虚拟现实下肢游戏的临床设计及应用

摘要

本研究旨在基于Kinect体感交互技术与虚拟现实技术结合，开发出针对下肢功能训练的游戏，为脑卒中后下肢运动功能障碍的患者提供具有吸引力又有效的治疗手段。研究分为两个部分组成：基于 Kinect的虚拟现实下肢功能康复训练游戏的临床设计、基于 Kinect的虚拟现实下肢功能康复训练游戏对于脑卒中患者下肢运动功能的疗效评估。
　　第一部分：基于Kinect针对下肢功能的虚拟现实游戏的临床设计
　　目的：针对脑卒中下肢运动功能障碍的特点，利用 Kinect 体感交互技术与虚拟现实技术结合设计出一款有针对性的康复训练游戏，探讨此游戏在临床上运用的可行性。
　　方法：利用 Kinect 体感交互技术捕捉人体姿势及动作并进行识别，结合 3D 建模技术创造虚拟现实训练场景，根据中枢神经系统的可塑性、运动再学习等理论，收集患者、治疗师、医师等意见搭建基于Kinect的虚拟现实游戏并进行样机评价；结果：针对脑卒中患者下肢运动功能障碍的特点，设计出“跺跺乐”的虚拟现实训练游戏，收集患者、治疗师、医师等反馈意见进行调整后再从实用性、注意力、吸引力、愉悦性、控制力五个方面收集11位患者的评分。结果：“跺跺乐”游戏的样机问卷调查评价平均分较高，开放性问题收集建议反馈较好。
　　结论：运用 Kinect 体感交互技术与虚拟现实游戏的结合，“跺跺乐”游戏可用于临床上对脑卒中下肢功能障碍患者的功能训练。
　　第二部分：基于Kinect的虚拟现实游戏对脑卒中患者下肢运动功能的疗效评估。
　　目的：对脑卒中患者的传统治疗方法结合虚拟现实下肢游戏系统的训练，观察两者结合的方法对于脑卒中下肢功能的改善是否较单一传统治疗方法更加有效。
　　方法：首次脑卒中患者 22 例随机分配到实验组和对照组。对照组进行每次 60 分钟，每周 5次，共 4周的传统康复治疗；实验组采用基于 Kinect的虚拟现实游戏对实验者进行针对性下肢功能康复训练，实验组在传统康复治疗的基础上加上每次 30分钟，每周 5 次，共 4 周的虚拟现实游戏训练。实验前后收集患者训练前和训练四周后的下肢FMA、Berg平衡量表、患腿支撑时间、患腿抬高高度。
　　结果：两组年龄、身高、体重、发病病程及受教育水平的差异均无显著性，实验组与对照组具有可比性，经过重复测量设计方差分析结果显示，交互作用具有统计学意义，实验组下肢 Fugl-Meyer评定评分、Berg平衡评分、患腿抬腿高度及患腿单腿支撑时间的上升幅度均大于对照组(P<0.05)。
　　结论：基于 Kinect体感交互技术的虚拟现实游戏与传统治疗的结合较传统治疗能够更加有效的提高脑卒中下肢功能障碍患者的下肢运动功能以及平衡功能。

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前言

第一章虚拟现实系统的应用及进展

1虚拟现实技术

2虚拟现实系统的组成

3虚拟现实系统在脑卒中康复中的应用

4基于Kinect体感交互技术

5 虚拟现实游戏运用于脑卒中患者中的理论基础

6虚拟现实游戏平台的搭建

第二章基于Kinect的针对下肢功能的虚拟现实游戏的设计

1游戏设计思路

2 游戏设计的基本原则

3 游戏设计原型

4游戏设计调整

5 游戏设计调整后问卷调查反馈

6总结

第三章基于Kinect的虚拟现实下肢康复游戏对脑卒中患者下肢运动功能障碍的治疗的有效性

1研究目的

2研究对象

3研究方法

4实验方法

5评定方法

6统计分析

7结果

8 讨论

9综合结论

第四章本实验的创新与展望

1创新之处

2展望

参考文献

附录一

附录二

在校期间发表论文清单

致谢