體感游戲在燒傷康復中的應用研究進展

段建興，劉文軍，張高飛，王 迪，李佳美，婁涵瀟

昆明醫科大學第二附屬醫院,云南650032

嚴重燒傷病人恢復期耗時長，病人經濟、心理、生理負擔重，因此，需協調應用各種措施，促進創面早期愈合，預防肥厚性瘢痕形成和關節攣縮，并對病人進行各階段心理治療，以減少病人身心社會功能障礙，促使病人盡快重返社會、適應社會[1]。燒傷病人康復效果一方面取決于科學化、系統化的治療，另一方面也受病人治療依從性和積極性影響[2]，尤其是對少年兒童來說，其常常因為訓練形式單一、過程枯燥、疼痛等原因難以配合，此時，借助體感游戲（motion sensing game）對病人實施干預，有利于在滿足病人興趣需求的同時，促進病人進行肢體移動，從而達到康復治療效果。與虛擬現實技術相比，體感游戲具有無須專人培訓、所需空間小、價格低、安全性高等優點，已在國外康復領域逐漸應用。本研究就體感游戲在燒傷康復治療中的應用研究進展進行綜述，以期為醫護人員制定科學的燒傷病人康復方案提供參考。

1 體感游戲的概念

體感游戲是在傳統視頻基礎上通過運用擬真環境，如音樂舞蹈、各種體育運動、模擬戰場等，并運用肢體傳感器追蹤及采集人體動作及反應來與游戲內容進行互動[3]。2006 年，日本任天堂公司（Nintendo）發布游戲主機Wii 引領了體感游戲先河；2009 年，美國微軟公司（Microsoft）又發布XBOX360 體感周邊外設Kinect，逐漸使體感技術發展；除此之外，日本索尼（Psmove）、美國厲動（Leap Motion）等也相繼推出相關設備[4]；如今，體感游戲已逐漸與虛擬現實技術（VR）結合，增強了其沉浸感。

2 體感游戲在醫學領域的應用

目前，體感游戲在醫學領域主要運用于運動健康管理、運動康復、心理治療（自閉癥）、醫學教育模擬等方面，適用人群主要為老年人（腦卒中病人居多）、兒童及青少年（自閉癥居多）。在運動健康管理中，體感游戲主要作為心肺功能訓練工具用以提高病人心肺功能[5]，同時，其也對肥胖人群的血糖、血脂、血壓具有一定影響[6]。在運動康復中，體感游戲主要用于腦部疾病病人的功能訓練，包括肢體運動康復、身體協調能力康復、認知功能康復[7-8]，其與傳統康復治療方法相比，具有較好的療效。韓志峰等[9]利用體感周邊外設Kinect 的骨骼跟蹤技術和Unity3D 技術制作了上肢康復系統用于腦卒中病人的康復治療。瞿暢等[10]則采用體感周邊外設Kinect 專門進行關節活動度測量。在自閉癥兒童中，體感周邊外設Kinect 不僅能夠檢測兒童是否存在自閉癥狀[11]，還能通過視覺動態性訓練提高兒童與同伴交往能力[12-13]。此外，體感游戲還可作為教學工具進行心肺復蘇等教學[14]。

3 體感游戲在燒傷康復中的應用

燒傷可導致正常軟組織密度增高和纖維化，使組織彈性和可塑性降低，使關節活動范圍（range of motion，ROM）減小，造成關節攣縮和功能障礙，其發生在兒童及青少年中會嚴重影響兒童和青少年骨骼發育。康復訓練過程中關節受到牽拉會使病人產生疼痛感，病人常因此產生抗拒、恐懼、焦慮及抑郁。而體感游戲的趣味性可轉移病人注意力，減輕病人恐懼和焦慮心理，尤其對兒童來說適應性更佳。

3.1 關節活動范圍 關節活動范圍是體感游戲在燒傷病人中應用效果評價的重要指標，其與燒傷后瘢痕形成及關節攣縮密切相關[15]。體感游戲干預下不僅能明顯改善瘢痕及關節攣縮，還能縮短關節功能康復時間。但其作為一個輔助康復手段，不能單獨發揮功效，而需以傳統康復治療方法為基礎，如在運用體感游戲前需進行一段時間的被動練習，之后再繼續進行其他輔助治療、護理，如物理壓力抗瘢痕、采用支具實施保護等。Parry 等[16]使用Nintendo Wii TM(NW)與Play Station TMII Eye Toy(PE)2 種體感設備對24 名正常兒童進行干預，其通過在兒童上肢安裝傳感器進行3D運動分析發現，游戲中兒童肩關節均能達到有效運動關節活動范圍，同時也能達到有效運動時間，且Play Station TMII Eye Toy 與Nintendo Wii TM 相 比，能 夠達到更高的運動要求及延長運動時間。此外，Parry等[16]還比較了Xbox Kinect 和Play Station 3 Move 的應用效果，結果顯示，兩者均使兒童達到了最大肩屈、肩外展和肘屈范圍，但在運動時間方面，Xbox Kinect 長于Play Station 3 Move[17]。之后Parry 等[18]還使用Play Station ⅡEye Toy 對燒傷患兒進行隨機對照試驗，其安排17 例腋下、肩部、軀干部燒傷患兒使用Play Station ⅡEye Toy 參與體育運動、戳泡泡、虛擬食物準備等游戲，并借助3D Functional ROM 檢測系統對患兒關節活動范圍進行測評，每天2 次，持續6 個月后，患兒肩外展（P<0.001）、肩外旋（P=0.01）和肘關節屈曲（P=0.004）與干預前相比均有明顯改善。Lozano等[19]對66 例體表燒傷面積超過50%的患兒進行14 個月的隨機對照研究，試驗組使用Xbox Kinect 進行干預，涉及游戲包括拳擊、足球、田徑等，結果顯示，試驗組患兒關節活動范圍較大(P<0.01)，且治療中及隨訪中，試驗組主動關節活動度改善率較高。Voon 等[20]對燒傷患兒進行干預治療，試驗組患兒每次進行15 min理療和15 min 基于Xbox Kinect 的體感游戲，對照組患兒僅進行30 min 的常規物理治療，結果發現，試驗組患兒平均每天愿意多活動21.67 min（P<0.000 1），部分家長反饋，在家中使用Xbox Kinect 有利于實現持續運動和增加活動時間，進而促進關節活動功能改善。

燒傷作為突發性事件，病人燒傷部位、面積均不可預測，且受病人年齡、性格特征、周圍環境影響，體感游戲治療方案也需個性化開展。Schneider 等[21]使用Armeo Spring 系統對8 例有燒傷和上肢攣縮病史的病人進行治療，Armeo Spring 系統除可以采集肢體動作數據外，還可以將任何使用鼠標操作的視頻游戲轉化為體感游戲，配備的手臂矯正器可根據受試者臂長進行調整，大大增加了康復訓練內容的可定制性。研究者選取多個游戲對病人進行干預，干預后對病人肩關節前屈和伸展角度、肩部水平屈伸角度、肘部彎曲和伸展角度、運動時間進行測量，結果顯示，“MH 卡丁車”和“羊群”游戲干預后，病人肩關節和肘關節屈曲度>90°，且運動時間最長；而“蠟筆物理學”游戲后，病人表現出最少的活動量，故建議針對燒傷病人需求，根據病人康復時間及頻率確定游戲內容。Pham 等[22]根據燒傷病人康復需求利用XBOX360 Kinect 平臺開發出Jintronix 體感游戲軟件系統，該系統可根據燒傷病人年齡、燒傷面積、燒傷部位、興趣以及需要定制個性化體感游戲內容，并對關節活動范圍產生明顯改善。

3.2 日常生活能力(activity of daily living,ADL) 燒傷病人康復的最終目的是恢復日常生活能力，回歸社會生活，如上肢燒傷病人或有關節攣縮的病人在經過康復治療后手能夠抓取物品，肘關節及肩關節屈曲、彎曲、伸展能夠觸及頭部完成吃飯、刷牙、梳理頭發等日常活動。體感游戲可使病人日常生活能力改善，其與關節活動范圍逐漸恢復密切相關。Lozano 等[19]使用Xbox Kinect 對體表燒傷面積超過50%的患兒進行干預后發現，年齡、主動關節活動度與兒童活動量表得分密切相關，兒童活動量表涉及個人護理、穿著、運動、爬樓、玩、搬運及站立技能，使用Xbox Kinect 對患兒進行干預，可通過改善手臂主動關節活動度進一步改善兒童活動量表涉及的各項生活技能。手指抓取是病人（尤其是指關節攣縮病人）完成日常生活活動的關鍵步驟，而指關節的恢復需要一些較為精細的訓練[23]。Leap Motion 擁有先進的手部跟蹤技術，并擁有超高精細度，能在手部燒傷病人的康復中發揮重要作用。Wu等[15]將16 例手部燒傷病人隨機分成Leap Motion 體感系統組和對照組，Leap Motion 體感系統組病人在傳統康復治療后使用Leap Motion 體感系統進行20 min 的體感游戲，游戲包括抓、取、射擊、握持等與手部外展和內收有關的動作，干預4 個月后，Leap Motion 體感系統組病人手指關節活動范圍與治療前及同期對照組比較，差異均有統計學意義（P<0.05）。

3.3 疼痛管理 燒傷疼痛是復雜的生理心理活動，具有強烈的情感色彩，疼痛引起的逃避反應嚴重影響病人康復訓練的積極性，同時疼痛也可使病人產生焦慮、抑郁等不良心理，是阻礙燒傷康復的重要因素[2]。藥物鎮痛是目前燒傷疼痛管理的主要措施，但其有一定副作用，如消化道反應、成癮性等。而體感游戲可分散病人注意力，其游戲性及代入感可使燒傷病人產生愉悅感及興趣，且副作用較小，有利于降低病人對疼痛的注意力，提升病人康復治療的積極性，尤其適用于兒童及青少年，利于使其在不知不覺中完成相應的康復訓練。Parry 等[18]使用Play Station ⅡEye Toy 對燒傷病人進行干預，在標準療法治療過程中病人疼痛感逐漸增加，而視頻游戲病人無疼痛感增加表現，而是表現出更多的興趣及更好的依從性。Soumitri 等[24]對1 例4歲燒傷女童換藥時使用體感游戲平臺Nintendo Wii 進行干預，包括3 次基線訓練和10 次電子游戲（5 次被動訓練和5 次互動訓練），并使用單項隨機化測試及Kappa 系數進行評分，發現游戲干預后患兒注意力分散，其行為困擾減少、合作行為增加。Parker 等[25]使用Nintendo Wii IGC 體感游戲系統進行隨機對照試驗，干預組除接受常規康復訓練外，還需進行20～30 min的體感游戲，對照組接受常規康復運動治療，干預后兩組比較，干預組疼痛評分明顯改善。Yohannan 等[26]使用Nintendo Wii 對病人進行干預，結果顯示，病人疼痛明顯減輕，焦慮感隨之降低。Voon 等[20]使用Xbox Kinect 對燒傷病人進行干預，病人滿意度與興趣進一步提高。

3.4 心理康復 燒傷病人可能存在焦慮、抑郁、恐懼等心理障礙，暴露療法及系統脫敏療法是除藥物以外的主要心理干預手段[27]，此外，減少病人疼痛感及提高病人社會適應性訓練也可緩解燒傷病人心理障礙[28]。體感游戲不僅能減少康復過程中的疼痛感，其軟件高度的可定制性也可為暴露療法、系統脫敏療法的實施創造條件。已有研究發現，在使用體感游戲干預后病人焦慮感明顯改善[15，25]，尤其是對于燒傷后肢體和容貌毀損的自閉癥患兒而言，體感游戲可通過對病人進行關鍵行為訓練及基于發展的人際關系模式干預改善患兒不良心理。雷顯梅等[29]使用體感游戲對自閉癥患兒進行為期3 個月的干預，患兒肢體動作能力及視覺動作協調能力均有明顯提升。Wang 等[30]研究發現，體感游戲康復療法的使用有利于改善自閉癥患兒社會障礙和異常行為。同時體感游戲（如微軟的Kinect）還可作為自閉癥患兒重復性運動，如旋轉、身體搖擺或拍打的檢測工具，從而評估其自閉治療的有效性[11]。

4 展望

隨著科學技術的高速發展，虛擬現實技術被逐漸應用于燒傷康復中，其超強的沉浸感對于燒傷換藥的疼痛管理[31-32]以及其模擬的暴露療法對于創傷后應激障礙改善[33]均具有明顯作用。未來燒傷康復領域研究者可借助網絡通信技術促進虛擬現實技術體感游戲應用，使病人隨時隨地可以運用網絡進行康復訓練。其次，手機自帶的增強現實技術也可運用于燒傷康復中，利用手機攝像頭及傳感器進行人機交互以大幅度提升康復訓練的便利性。

5 小結

燒傷病人的功能康復訓練主要包括2 類，即保持關節活動范圍的訓練和改善肌力的訓練，其活動類型包括助力活動和主動活動。主動活動在燒傷康復訓練中具有重要作用，其可以充分調動病人積極性，增強病人自信心，有利于病人重返社會；同時，主動活動也可以增強病人心、肺功能，改善患肢血液循環，減輕水腫，增加肌力。傳統康復訓練過程煩瑣、訓練形式單一，病人常缺乏興趣，依從性較低。而體感游戲可以模擬打網球、跳舞、跑步、拳擊、摘蘋果等活動環境，使病人手部主動做出拿、抓、握拳、伸指等動作，使病人揮動手臂主動做出上肢外展、肘腕關節屈伸、前臂旋前旋后等動作以及主動做出跳躍、跑步等涉及膝、足及下肢各關節功能的活動，對預防關節攣縮有良好作用。同時，病人參與體感游戲時可獲得沉浸式體驗及愉悅感，有利于分散病人注意力，減少對疼痛的關注，進而減少病人的焦慮情緒，增加病人康復訓練依從性。其對燒傷后自閉癥患兒有一定的治療及評估作用，可作為一種輔助康復手段應用于燒傷康復。