虛擬現實技術在特勤療養員訓練傷康復中的應用

虛擬現實技術(virtual reality，以下簡稱VR技術)，是利用計算機生成的一種模擬真實事物的虛擬環境，實現在視、聽、觸覺等方面的虛擬互動及反饋，佩戴傳感設備使用戶在虛擬環境中完成可控的功能性運動

，它以其沉浸感、想象性、交互性的獨特體驗成為具有廣闊應用前景的技術，近幾年在很多領域發展迅速。研究成果已經表明VR技術在康復醫學應用上的優勢，為此，我們研究將VR技術應用于特勤療養員訓練傷康復，深入探討VR技術在訓練傷康復醫學領域的應用較傳統手段具有的現實意義。

1.2.2 干預組 在對照組基礎上另外進行呼吸肌反饋訓練，選用瑞士Spiro Tiger訓練儀(醫療型)進行呼吸肌反饋訓練，該訓練儀可以為患者提供精確、個性化的主動呼吸訓練，并可以根據屏幕顯示反饋呼吸肌訓練的深度與節律，以保證訓練能較好的完成，每次訓練15 min，每周6次，共4周。

1 軍事訓練傷研究的狀況

軍事訓練傷是指部隊(包括現役和預備役)，武警，民兵等在軍事訓練過程中，由于訓練直接導致的運動系統的急慢性損傷以及其他組織，器官，心理障礙或病理改變

，是影響部隊戰斗力的重要因素。在新的形勢下，軍事訓練傷的防治已成為軍事醫學和訓練醫學領域亟待研究的重要課題

。訓練傷發生原因大致可分為訓練組織因素、個體內在因素、訓練保障因素等

，近年來，有研究者從營養學角度對軍事訓練傷進行研究

，認為合理的營養補充是緩解疲勞、延長訓練時間、縮短恢復時間的重要保證，也是提升參訓官兵身體素質，減少訓練傷，提高作戰能力的重要基礎。王志剛等

、諸葛明怡等

在探討美軍訓練傷方面指出，世界各國軍事訓練傷發生率普遍較高，美軍通過各種方法降低訓練傷的發生，如2018年推出全新的軍事體能測試體系——“陸軍戰斗體能測試”，它意味著未來所有美軍陸軍軍人，不分年齡或性別，都將被要求參加新的陸軍體能測試，以全面測量軍人肌肉力量、肌肉耐力、爆發力、柔韌性、協調性、速度、敏捷性以及心肺耐力、平衡能力，而且能預測到80%的戰斗情形，具有非常高的實戰模擬能力。身體成分指數檢測或可納入我軍新兵入伍體檢以篩選身體素質更高的士兵進而提高部隊整體戰斗力。美軍調整訓練方案包括但不限于神經肌肉運動、平衡敏捷性訓練、核心穩定性訓練和功能性拉伸。布洛克等建議將多軸、神經肌肉、本體感受和靈活性訓練加入到軍事演習訓練中以預防可能出現的危險。美軍推薦的訓練傷防護措施為：避免過度訓練；進行多軸神經肌肉的本體感覺和敏捷性訓練；在高風險訓練活動中戴護齒套并穿戴半硬性的護踝支具；在1 h高強度訓練活動后補充營養素以恢復能量平衡；穿混紡織襪以防止水泡產生。我國某特戰旅軍事體能訓練傷防護情況的調查結果顯示

，大多數調查對象都接受過系統訓練傷防治輔導，但仍然不同程度發生過訓練傷，總發生率為60.52%，最常見的損傷為肌肉、肌腱、韌帶損傷，占訓練傷的91.46%；訓練傷的高發部位為腰骶、膝關節(占比55.07%)。調查發現，損傷后普遍接受的是康復理療和藥物治療，希望提升訓練傷康復治療手段和硬件設備。因此加強訓練傷康復的醫學研究，是訓練傷防護的重要末端環節。

2 VR技術的發展歷程

美國發明家莫頓·海利希(Morton Heilig)1957年開發出一種“全傳感仿真器”(Sensorama Simulator)，1965年計算機圖形學之父伊凡·蘇澤蘭(Ivan Sutherland) 提出了一種感覺真實與交互真實相結合的新型人機協作理論，開發了全球第一款頭戴式設備——VR頭盔。此后，虛擬現實技術發展迅猛，從最初的模擬駕駛逐步向現實場景中延伸。目前，VR技術已成為一種全新的人機交互方式，廣泛應用于游戲娛樂、醫療教育、工業設計以及軍事國防領域。這是VR發展史上的第一次重大變革，也是頭戴式設備中最重要的組成部分——頭部位置追蹤系統誕生的標志，VR技術發展史上具有里程碑式意義。從此，“VR”一詞成為一個熱詞，并迅速風靡全球。隨后，VR產業發展迅猛，從游戲領域延伸至醫療領域，再拓展到教育培訓行業。目前已滲透到社會生活的各個領域。早在20世紀初，VR就已經被人們所熟知。此后，“VR”一詞迅速成為熱門詞匯，并逐漸滲透到各行各業。隨著VR技術不斷發展成熟，其應用領域不斷擴大，從娛樂領域擴展至工業設計、醫療護理、教育培訓等各個領域，VR產業由此興起。一直到2012年，年僅19歲的帕爾默·洛基把Oculus Rift放在眾籌平臺上募資，成功進入研發生產階段。2014年互聯網巨頭Facebook斥資20億美元收購了Oculus，其他大型企業也開始發布各自的VR產品，比如Google Card Board，三星Gear VR，全球VR創業者激增

。英國已經開始了相關領域的研究工作，包括輔助設備設計、分布式并行處理等方面；歐盟地平線2020計劃投入1 100歐元用于VR博物館及科學平臺的建設

。

3 VR技術在醫療康復領域的發展現狀

VR技術不僅廣泛應用在軍事、航空、娛樂和教育領域，而且在醫療康復領域同樣開辟了廣闊的前景。VR技術在神經系統康復包括腦卒中運動功能康復方面研究廣泛

，文獻多為基金項目，可見VR技術在醫療康復領域的作用日益受到重視。VR康復訓練能有效地促進腦卒中患者肢體運動功能、日常生活活動能力、平衡能力

及認知功能

的改善。早期基于Kinect體感交互技術的康復系統是常用的VR康復系統。Kinect體感交互技術是一款姿態傳感輸入設備，3D體感攝影機即時動態捕捉、影像辨識患者的動作，然后通過系統中虛擬人物的骨架在屏幕上表現出來?；颊吆统尸F在電腦顯示屏上的環境進行交互作用，在虛擬環境中完成可控的功能性運動或操作

。

VR技術以其沉浸感、交互感以及可拓展性可以為使用者提供身臨其境的感受、人機交互的多通道方式，其應用前景十分廣闊，為康復手段的實現提供了更先進，更有效的技術可能。在這過程中，訓練傷療養員通過佩戴特定VR設備，模擬三個層次康復訓練：①肌肉或肌肉群訓練。通過動作演示，由模擬康復師指導療養員進行肌肉或肌肉群訓練。②運動鏈訓練。通過游戲任務，練習單個動作，通過速度及難度調整，循序漸進，增加靈活性及準確性。③整體功能訓練。通過實景展示，模擬戰場或訓練場，完成軍事作業任務(或戰術動作)，實現回歸戰位。訓練過程中，各層面康復訓練相互作用相互影響，根據模擬動作指導標準，不斷評價、校對、反饋，最終實現自主訓練和康復。

4 VR技術在特勤訓練傷康復中的設想

4.1 建立VR 康復模型，開展專科康復新技術

軍事訓練是部隊戰斗力生成的重要途徑之一，軍事訓練傷是影響軍事訓練效果的重要因素，由此帶來的非戰斗力減員問題一直是部隊軍事訓練中的難點問題。軍事訓練傷不僅會直接影響到部隊軍事任務的完成，而且還會導致部隊戰斗力下降。美國在VR技術應用于軍事領域取得了顯著成果，VR技術與康復醫學相結合已形成了基于VR技術的軍事訓練新模式；VR認知能力評估可用于創傷后心理應激的早期診斷及干預；VR輔助治療

已得到廣泛應用；訓練傷是一個復雜的系統，由于訓練傷發生原因眾多且存在多種危險因素，使得其治療難度大、費用高，加之缺乏有效的訓練損傷機制及康復保障等諸多問題，使臨床上采取的各種干預措施往往不能達到理想的效果，從而導致訓練傷的反復發作。目前國內關于軍事訓練傷康復治療方法較多，但都存在著一定程度的不足，尤其是針對傷病員的康復研究相對滯后。因此，我們擬摸索開發一套適合特勤療養員的軍事訓練傷康復VR模式，相信會有助于縮短受傷官兵的恢復過程，提高受傷官兵的康復療養效果。

通過VR技術進行康復訓練可以促進腦卒中患者運動能力、生活時應能力、本體感覺能力

及認知能力

的改善。先前依靠Kinect技術的康復訓練是一般的VR康復訓練。Kinect技術通過一個動作傳感器，集成在Xbox中的三個高清相機即時動態分析、捕捉患者的功能動作，然后通過系統中虛擬人物的關節點位構成人體模型。受訓者和即時捕捉到的模型進行相互作用，在虛擬場景中進行一般的功能動作和操作

。肖湘等

將基于Kinect體感交互技術的訓練游戲設計為打網球和切水果，黃飛等

為改善肩關節活動范圍將環節設計為開飛機、取雞蛋、蔬菜水果配對，具有趣味性和良好的互動性。Fasilis等

對癡呆癥進行研究，讓患者在VR系統中接受4～5周共10 h的“嚴肅游戲”的康復治療任務，任務是在虛擬場景中進行的，虛擬場景與日?；顒忧樾尉哂懈叨认嗨菩?，即超市購物，準備早餐和打掃房間。該系統從完成每個任務的第一步開始，提供了大量的輔助工具，包括屏幕清單，口頭和書面的指示以及游戲中的箭頭指示，每個任務包含多個關卡。Sanchez Rj等

開發了上肢運動康復用外骨骼式訓練系統T-WREX，系統集成了上肢減重裝置和VR游戲功能。Armeo上肢康復運動訓練器是由瑞士Hocoma

公司開發并商品化的，其原形是T-WREX系統。利用康復機器人為患者設計了4個虛擬康復場景，分別是十字路口場景，足球場場景，跨越障礙物場景，雪中漫步場景等，這些場景被Koenig等

使用。杜豪等

設計了上肢康復機器人VR系統，并搭建了進食，梳頭，洗澡，穿衣4個訓練運動模型。歐瑞慶等

研究開發微軟(Microsoft)X-BOX360體感游戲訓練系統，治療師按照患者的病情選擇個體化的訓練任務，如改善肩關節和肘關節活動范圍有切水果、排球比賽、籃球比賽等；提高腕關節的活動能力是切菜，擊鼓等，提高手指的活動量是寫字，撿豆等。錢平安等

研究使用X-BOX360體感系統完成虛擬互動體感游戲訓練，采用單人模式模擬高山滑雪賽道，賽道曲折蜿蜒，高低起伏，并設置障礙物，使患者對虛擬場景表現出了濃厚的興趣并且取得了良好效果。使用VR技術開發的導醫系統用于醫療科普教育和醫院的導醫服務，可以根據醫療機構的需求為其量身定做醫療科普教程和導醫系統，開發者首先使用Maya三維軟件創建醫院的三維虛擬仿真環境，然后使用Unity3D編程軟件進行編程，實現VR人機交互，模擬就醫流程和設計就醫指引路線。VR導醫系統的開發未來有可能被廣泛應用于醫院、診所等醫療機構，并被運行于互聯網，為用戶提供醫療科普教程和便捷的虛擬就醫體驗

。近幾年VR跟蹤器穿戴設備一般采用HTC的Vive，設備的更新換代，使神經系統尤其運動功能的改善較常規治療更加有效。

4.2 通過VR實景模擬，研究軍事訓練傷發生機制 在VR三個層次的訓練模型基礎上，由實戰訓練效果來推斷研究訓練傷發生的肌肉群問題，尋求訓練傷發生的可能機制。進而加強導致訓練傷發生的薄弱肌群的訓練環節。通過體驗或趣味化的訓練形式循序漸進恢復其功能，并逐漸將情境從虛擬環境遷移到現實環境中，從而促進康復進程，并避免訓練傷再發的可能。

5.4 可重復性練習的特性可以節約資源占用

5.1 訓練情境或戰地狀況體現特勤訓練的特異性 我軍長期以來受傳統軍事訓練的影響，使得部分官兵心理適應力較差。隨著VR技術在康復訓練領域的應用和普及，人們對視覺的真實體驗感已遠遠超過了對生物個人或虛擬環境下的訓練情境(如：戰爭現場)，而對戰場上的真實場景(如：戰場上的情況)、戰場上發生的事件(如：戰爭中的情況等)、戰場上的局勢變化(如：戰爭雙方實力對比)以及戰場上激烈對抗時的震撼力(如：戰場情景、戰場心理適應力等)的要求也越來越高。為了回到戰隊不僅要做身體方面的準備還要做心理方面的準備。

5 VR技術用于特勤訓練傷康復的優勢

傳統的康復治療有很多不足，如傳統治療流程單一，傷員易失去興趣，從而影響主動積極性，另外由于治療場地特殊，傷員需到指定場所接受培訓，不易滿足大批傷員康復需求，而VR是一種新興的信息技術和應用模式，可以模擬現實世界，為用戶創造一個逼真的沉浸式體驗空間。目前已經廣泛應用于醫療領域。

憲法意識不會自發產生，必須通過專門的培養才得以形成。提升憲法意識是學習和宣傳憲法，深化法制教育，培育卓越法治人才的內在要求。為提升大學生的憲法意識，引導大學生樹立社會主義法治理念，可以從以下三個方面提升大學生憲法意識。

幼兒課件是幼兒學習環境的重要組成部分，它可以激發興趣、突破重難點，還可以通過直觀形象的畫面進行思想品德教育。課件內容的選擇要以教學內容的特點為基礎，如抽象的、需展示活動過程的內容。課件形式要以幼兒特點為依據，如采用擬人角色和卡通形象。課件要有及時的交互應答，教師能適時停頓。

5.3 程序化的調控和監督提高訓練依從性 監督與反饋在康復運動中至關重要，它將直接影響康復的效果。VR技術可以記錄康復訓練過程中的數據，根據效果反饋調整治療方案。有研究指出很多慢性病的物理治療指南都建議物理康復應長期進行，但由于重復性的物理訓練枯燥乏味，會影響傷員的治療依從性，因此VR訓練可以很好地替代

。

5.2 增強了運動訓練的趣味性和安全性 基于VR技術的康復訓練不僅可以達到傳統運動訓練更好的效果，而且增加了整個康復過程的趣味性和安全性，在虛擬環境下，動作的標準化可控性模擬使得傷員在運動中由于失誤造成的自身危險性大大降低。來中心療養的特勤人員多數為年輕的官兵，將訓練過程游戲化，讓治療不再枯燥，能夠激發官兵對康復訓練的熱情，調動訓練的積極性。運動量可控和風險可控讓VR技術在康復訓練中處于明顯優勢。

4.3 循環驗證干預策略，形成軍事訓練傷康復護理流程 從康復護理干預角度，先以較常見的腰椎間盤突出癥為例(下一步酌情研究關節滑膜損傷、關節扭傷、肌腱損傷)，利用VR技術模擬三個層次康復訓練，從薄弱核心肌肉群訓練過渡到實戰訓練，由實戰成效驗證核心肌肉群訓練和運動鏈訓練成效。最后總結、分析、篩查前期所制定慢性訓練傷的康復護理方案，形成一套規范化的康復護理模式，用于指導部隊訓練傷的康復和預防復發。

嚴以律己。嚴以律己就是要管好自己，約束好自己，正己克己，以身作則。領導干部管好自己，帶好頭，作表率，上行下效，就可以影響一大片。相反，也可以帶壞一大片。當然，領導干部在管好自己的同時，還要管好親屬子女和身邊工作人員，就是說，要律己律妻律兒女。

提高了可重復性練習的質量，VR技術被引入到康復任務中，成為新的技術可能。目前，對于運動損傷患者進行治療時，“重復訓練”這一概念被廣泛應用于康復科醫生與康復治療師之間。他們將自己參與到特定的訓練活動中來。通過反復地訓練來達到預期目的。與傳統療法相比，VR為訓練傷康復開辟了一個新領域。

在下肢骨折中臨床較為常見的一種骨折為股骨轉子間骨折,其在老年髖部骨折中占比可達47%,現治療股骨轉子間骨折的首選手術則為股骨近端防旋髓內釘(PFNA)[1]。因近年來,手術技術和設備日益改進,明顯降低手術出血量和手術時間,但觀察發現術中出血量與血紅蛋白降低水平不符,認為此狀況因隱性失血導致。報告指出,術前應用氨甲環酸可降低隱性失血量?，F納入120例高齡轉子間骨折患者分組討論。具體報告如下:

5.5 推進我軍軍事訓練信息化進程 訓練傷恢復，是在計算機虛擬環境下進行的，所以各種數據的收集，儲存都變得很容易，可隨時調取和分析。由此產生的機遇可加速全軍互聯網建設的進程，如發展更多單兵虛擬訓練科目等，使這些傷員能一邊養傷一邊訓練，不必大老遠跑到現場去，只要在房間里，就能在各種環境和地形下得到充分訓練。通過這種方式，不但能夠節省大量人力物力，還能極大地縮短訓練時間和提高訓練質量。此外，如果對士兵的身體狀況了解得比較透徹的話，那么訓練效果將更加明顯。同時，完整的虛擬訓練環境還能帶來基本情況設置的高度自由性，根本不需要受到現實條件的約束，使得訓練難度能夠任意調節，極大提高了訓練效率。

6 小結

VR技術以其沉浸感、交互感以及可拓展性為使用者提供身臨其境的感受、人機交互的多通道方式，具有廣闊的康復應用前景，它解決了場地時間受限，方法單調，人力消耗，缺乏安全性和訓練自主性等不足，可實現動作標準化和程序化。VR技術帶來的重復訓練、即時反饋和動機激勵等技術手段，更具有獨特的優勢，同時也為特勤訓練傷康復手段的實現提供了更先進，更有效的技術可能。

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