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研究人员针对神经系统疾病，开展基于 VR 游戏的康复系统研究，证实其能改善患者能力，意义重大。
在生活中，神经系统疾病就像潜伏的 “恶魔”，无情地侵袭着人们的健康。帕金森病患者会被颤抖、肢体僵硬和运动迟缓所困扰，每一个简单的动作都变得异常艰难；创伤性脑损伤（TBI）患者可能出现运动功能受损、协调能力变差，连日常的行走、拿东西都成了挑战；而中风患者不仅会突然失去对身体一侧的控制，肌肉无力，还可能伴随着认知障碍，影响正常的生活和社交。这些疾病带来的运动障碍和认知功能异常，严重降低了患者的生活质量，也给家庭和社会带来了沉重的负担。
传统的康复治疗方法，虽然在一定程度上能帮助患者，但往往存在诸多问题。长时间的重复训练枯燥乏味，患者容易感到厌烦和缺乏动力，康复效果也大打折扣。随着科技的发展，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等新兴技术逐渐进入人们的视野，为康复治疗带来了新的希望。基于此，来自埃及未来大学（Future University in Egypt）、开罗大学（Cairo University）和德国埃尔朗根 - 纽伦堡大学（University of Erlangen-Nuremberg）的研究人员开展了一项极具意义的研究，旨在探索基于 VR 游戏的康复系统对神经系统疾病患者的康复效果。该研究成果发表在《Cognitive Neurodynamics》上，为神经系统疾病的康复治疗开辟了新的道路。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们选用 Unity 平台开发游戏。Unity 是一款广泛应用的游戏引擎，支持多平台开发，能创建 2D 和 3D 游戏，使用 C# 语言编程，方便实现游戏的各种功能。其次，采用 Oculus Quest 2 VR 头戴设备来模拟游戏的虚拟环境，其价格亲民且能提供沉浸式体验。此外，研究人员还开发了名为 “Recover Me” 的移动应用程序，用于患者与物理治疗师之间的沟通。同时，训练了人工神经网络（ANN）模型来评估患者的康复进展。研究数据来自 50 名患有不同神经系统疾病的患者，涵盖了性别、年龄、诊断、初始评估和受伤时长等信息。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 游戏设计及患者体验：研究人员设计了六款 VR 游戏，分别是 “Piano”“Connect”“Drag & Drop”“Little Intelligent”“Memory” 和 “Hack & Slash”。这些游戏各有侧重，例如 “Piano Game” 旨在通过让患者按压钢琴键来增强肌肉力量，改善创伤性脑损伤和中风患者的运动技能，同时还能提升记忆力和回忆能力；“Connect Game” 则通过不同难度级别的连线任务，锻炼患者的问题解决能力、手眼协调能力和注意力，适合脑瘫和中风患者。尽管患者在使用康复系统时遇到了一些如动作协调、眼部运动调整和与治疗师沟通等挑战，但总体而言，VR 康复系统为上肢康复提供了有趣且有效的途径。
- ANN 模型评估：研究人员将游戏生成的分数输入到 ANN 模型中进行训练，以评估患者的康复进展。通过对 50 名患者四周的数据进行分析，其中 80%（40 名患者）用于训练模型，20%（10 名患者）用于测试模型准确性。结果显示，60% 的患者有积极的康复进展，改善幅度最高可达 28.75%。回归分析表明，预测值与实际值之间具有高度相关性，相关系数 R2为 0.98，均方误差（MSE）为 0.3599，平均绝对误差（MAE）为 0.2574。这表明 ANN 模型能够较好地预测患者的康复情况。
- 外部验证：为了进一步验证康复系统的有效性，一名专业物理治疗师对系统进行了外部验证。他选取了 10 名患者，包括 5 名中风患者和 5 名脑瘫患者，让他们测试该系统。结果显示，70% 的患者得分超过 50%。这表明即使患者之前没有接受过相关训练，该系统也能取得不错的效果，具有一定的有效性。
研究结论和讨论部分指出，基于 VR 游戏的康复系统在神经系统疾病和认知障碍的康复治疗中展现出了显著的效果。通过六款游戏，不同类型的患者在上肢运动和思维能力方面都得到了改善。移动应用程序 “Recover Me” 实现了对患者的有效监测和评估，物理治疗师可以根据患者的康复进展定制游戏训练方案，提高康复效果。与传统治疗方法相比，该系统成本效益高，游戏的实时反馈和互动性为患者提供了更有针对性和强化的康复体验。不过，该研究也存在一些局限性，如参与游戏的患者数量相对较少，数据收集时间仅为四周，且患者对游戏康复益处的了解不足等。
未来，研究人员计划设计更多的游戏，以覆盖更广泛的疾病类型。同时，收集更多的数据集来训练 AI 算法，进一步优化系统。此外，还考虑集成触觉反馈设备，提升患者的沉浸式体验，并分析患者的运动模式，为治疗方案的定制提供更有价值的参考。相信随着研究的不断深入，基于 VR 游戏的康复系统将在神经系统疾病的康复治疗中发挥更大的作用，为更多患者带来康复的希望。
