對于一些受傷或患病的病人來說，肢體功能障礙是一種常見的后遺癥。無法控制自己的肢體，可能會導致病人喪失自信、無法自理，甚至引起抑郁情緒。因此，康復治療逐漸得到了發展，并成為幫助這些病人回到正常生活的重要部分。
如何更好地幫助肢體功能障礙的病人盡快恢復正常生活？如何將康復過程中的日常練習變得不那么枯燥？一支來自西交利物浦大學設計學院和智能工程學院的夏季本科生研究基金（SURF）團隊，將虛擬現實（VR）和游戲融入進康復系統，希望能為患者提高康復訓練的體驗、效率和質量。
團隊導師黃夢婕博士說：“傳統康復訓練中的日常練習是枯燥和乏味的，這可能導致患者在訓練過程中放棄。在這個項目里，我們希望將枯燥的訓練變成有趣的游戲任務和目標，鼓勵和激勵患者以更有趣的方式進行訓練?！?/p>
在游戲中進行康復訓練
團隊設計的康復系統分為上肢和下肢兩部分，患者可以在利用VR創造的互動虛擬環境中通過游戲的方式進行康復練習。來自工業設計、信息與計算科學和數字媒體技術三個專業的六名學生根據自己的研究興趣和技能進行了分工。
其中，上肢VR康復游戲通過與傳統康復桌和輔具相結合，為上肢運動功能障礙患者提供有趣的康復訓練場景。
負責設計上肢游戲的是工業設計專業的焦澤彧、信息與計算科學專業的董峰毅和數字媒體技術專業的武晨鑫。他們介紹道：“在上肢康復訓練的基礎上，我們設計了名為‘送餐服務’的特殊虛擬游戲。用戶手持的追蹤器代表了虛擬游戲中的汽車，他們可以根據游戲中的食物軌跡在康復臺上移動上肢，就能讓游戲中的汽車以對應的路線收集食物?！?/p>
下肢VR康復游戲則是通過各種有節奏的行走任務，來訓練患有下肢運動功能障礙的患者。
負責設計下肢游戲的是工業設計專業的趙靖怡、信息與計算科學專業的鄭雨菲和翟傳欣。他們解釋說：“在開始游戲前，用戶可以在測試環節中選擇或校準自己的行走速度。游戲開始后，用戶可以選擇代表不同難度的植物，并根據提示音和地上的箭頭有節奏地邁步。根據用戶的行走表現，游戲中會出現不同程度的動作反饋，反饋也會體現在植物的生長情況中?！?/p>
“VR下肢康復游戲還擁有自適應訓練模式，系統可以根據用戶行走表現的分析，通過實時調整程序來優化訓練?！编嵱攴蒲a充道。
第一次做科研的挑戰與成長
在項目開始的時候，團隊在硬件和軟件上都遇到了困難。
在上肢游戲的VR系統中，會有兩個定位器不斷追蹤VR頭戴顯示器和手持追蹤器的位置，而定位器是靠三腳架支撐擺放在頭戴顯示器的兩側，“在使用過程中，定位器擺放的位置、高度等都可能影響追蹤效果，甚至造成VR畫面的抖動?！倍逡阏f。
在經過反復實驗后，同學們通過合理調整定位器的位置并修改VR的腳本，限制了追蹤器在垂直于虛擬桌面方向上的移動，使用戶得到更好的交互體驗。
而在制作下肢康復游戲時，團隊需要在軟件中綁定用于在VR中模擬患者運動的模型，但現有的模型并不符合他們的需求，必須自己進行調整，而能找到的中文相關資料又非常少。
面對這些問題，團隊成員在黃夢婕老師的指導下，充分發揮了自主學習的能力?！拔覀兯阉髁瞬簧僖曨l，找了一些英文的教程，還去各種英文論壇上尋找答案，自己慢慢摸索，最終調整好了適合我們這個項目的模型?！编嵱攴普f。
趙靖怡認為，設計科研實驗需要大量的文獻閱讀和嚴謹的實驗過程，與她原先接觸的設計項目十分不同。她說：“SURF項目是我第一次參與科研項目，它鍛煉了我將所學知識靈活運用到實驗設計的能力。很感謝這次的經歷給予我參與科研的機會，這也為我接下來的讀研深造奠定了堅實的基礎?！?/p>
董峰毅和其他團隊成員也表示，SURF為本科生提供了參與一個完整的科研項目的機會，也非常推薦大家能夠積極參與到SURF中來?！霸趨⑴cSURF之前，我們主要是學習自己專業相關的知識，而在SURF中，我們能夠了解整個項目的流程，這一點對于今后的學習和工作都是非常重要的?！?/p>
在游戲設計完成后，團隊找來了一些志愿者對游戲進行了測試實驗，通過調查問卷和運動數據記錄進行了用戶體驗方面的研究，大多數參與者都認為這些康復訓練游戲相當有趣，也有一些參與者給出了改進的意見。團隊成員目前正在基于設計與研究結果，撰寫科研論文，計劃之后投稿至國際學術會議上。
黃老師補充說：“在目前的項目中，只有健康的參與者參與了實驗。如果我們將來能邀請真正的病人來測試我們的系統，那會更有意義?！?/p>
“我們也和當地的一家醫院進行了研究合作，希望我們的VR康復系統有一天能投入到真正的病人身上?！保ㄓ浾撸哄X懿 編輯：胡秋辰 圖片提供：SURF團隊）
