隨著危重癥醫療護理技術不斷發展，ICU患者存活率逐年上升，危重癥患者的預后情況受到越來越多的關注。重癥患者長期臥床與制動易導致肌力下降、認知障礙及生活自理能力降低等預后不良的情況，已有國內外研究證實早期運動可作為一種有效改善危重癥患者預后的方法，ICU早期運動是早期康復的主要方法，是指在患者進入ICU后盡早接受肢體鍛煉。RICU患者早期運動虛擬現實康復系統（VR-EM系統），利用其良好的沉浸體驗感及有趣的可視化交互性，提高運動的主動參與感，并實現可視化的運動目標導向性和運動軌跡的動態呈現，以更好提高危重癥患者早期運動的依從性，促進患者康復。

VR-EM系統的構成與運作流程

結合多種體感設備，借助虛擬現實技術開發的，以促進RICU患者早期主動運動為目的的康復系統包括兩個部分。

（1）運動捕捉系統：由手勢控制器1、手勢控制器2及體感攝像頭組成。手勢控制器1主要用于捕捉上肢肌力2級或3級的患者在桌面上書寫繪畫的動作，手勢控制器2主要用于捕捉上肢肌力大于3級的患者手指、腕部及肘部的動作。體感攝像頭有兩種模式，一種模式為半身模式，可捕捉患者上半身所有大關節活動；另一種模式為全身模式，可捕捉全身所有大關節活動。

（2）虛擬現實反饋系統：電腦一臺，以USB3.0接口與外置的動作捕捉器連接，電子屏幕用于實時顯示患者運動動作或書寫圖案。內置算法用于判斷患者運動動作的標準及運動次數與時間。電腦中內置自行開發的ICU早期運動虛擬現實康復系統，可針對不同類型的患者，選擇不同類型的早期運動康復方案。系統還包括錄屏及視頻儲存功能。

操作該系統前需要將運動捕捉系統與虛擬現實反饋系統連接，放置于患者面前，調整設備與患者的距離和角度，使體感設備能穩定捕捉患者的肢體運動并使患者可以清楚地觀看屏幕。屏幕中的虛擬康復游戲場景可提供患者沉浸感體驗，動作達標指示燈可提示患者的動作標準與否。另外通過屏幕錄制，可以記錄患者的整體運動過程。該系統的運作流程見圖1，登陸界面及應用匹配界面見圖2。

圖2 登陸界面及應用匹配界面

VR-EM系統的主要功能

基于不同肌力匹配最佳運動方案

VR-EM系統可根據患者的四肢肌力匹配最佳早期運動方案。在該系統的登陸界面上，除了輸入患者的一般資料外，還需要輸入由康復師評估后的患者四肢肌力情況。系統根據患者四肢肌力情況自動生成相應匹配的運動方案，例如，上肢肌力為2級的患者需要完成平面運動，握拳運動和伸腕運動；下肢肌力為3級的患者需要完成主動屈髖屈膝和踝背屈伸運動。這些運動將會以游戲的形式出現在不同的康復程序中，患者在完成游戲的同時完成了運動訓練。這將真正實現運動鍛煉的動態個性化設置，改變了當前無法及時動態調整鍛煉方式的現狀。

運動與認知訓練的有機整合

在VR-EM系統，每位危重癥患者均會接受肢體運動鍛煉，每一種運動游戲均同時融入了認知功能訓練。例如，上肢肌力為2級的患者需要通過電腦屏幕中的問題，以書寫或繪制的形式，完成認知方向、注意力和記憶方法的平面運動訓練。當患者的上肢肌力高于3級時，則需要完成更多的力量訓練。VR-EM系統有運動標準校準和計數功能，體感設備通過捕捉患者肢體運動軌跡，將患者運動情況傳輸到患者面前的屏幕中，屏幕中的虛擬小人與患者實時同步，后臺算法中對虛擬人的運動軌跡，就是患者的運動動作進行準確性判斷。當患者動作達到標準時，系統中可顯示綠燈，如不達標時則顯示紅燈或黃燈，僅有出現綠燈（即患者動作標準）時才會增加計數。這有幫助患者自己判斷訓練效果，從而鍛煉患者的思維和決策能力，通過逐步校正使患者做出正確標準的動作。在游戲中，通過多感官的刺激，也能對患者的認知康復有所幫助。該模式將有利于ICU患者盡早接受到認知訓練，且無需增加額外的人員投入。虛擬人的運動標準校準和計數功能見圖3。

為了讓患者在輕松愉悅的氛圍中完成各種肢體功能鍛煉，在VR-EM系統中整合了多款肢體訓練游戲，例如有訓練上肢伸腕運動的虛擬鋼琴彈奏，控制上肢平衡及協調能力的青蛙跳小游戲，還有虛擬人的實時“監督”。這種多感官刺激加強了患者的沉浸式體驗，也有利于增強患者的興趣，消除負性情緒。這將改善臨床康復鍛煉過程的枯燥感，促進患者鍛煉依從性的提高。通過調整體感設備和患者之間的距離，體感設備可穩定捕捉患者的肢體動作，并把數據實時傳入患者面前的電腦中，并在屏幕中虛擬人清楚顯示患者的實際運動情況，實現了運動的可視化。

圖3 虛擬人的運動標準校準和計數功能

運動軌跡可動態顯示和回顧

VR-EM系統可以記錄患者的運動軌跡，當患者的運動軌跡被體感設備捕獲并輸入計算機，計算機通過錄屏功能完整記錄運動軌跡。通過比較患者的日常運動軌跡，可以為醫護人員準確、充分地展示患者的康復趨勢，也可以給患者提供最直觀的康復效果展示，增強其運動康復的信心及動力。這將改變當前運動鍛煉缺少實時反饋，無法及時獲知鍛煉質量，不能及時糾正肢體動作問題的現狀。

研究對象

選取北京市某三級甲等醫院RICU的55名患者為研究對象。納入標準：①年齡≥18歲，因呼吸重癥疾病轉入RICU。②病情處于穩定期，即吸入氧濃度FiO2《0.6，PEEP《10cmH2O；超過2h未增加血管活性藥物劑量；無活動性心肌缺血；無需藥物治療的心律失常。③鎮靜程度評估表（RichmondAgitationSedationScale，RASS）評分＞-1分，交流正常，能夠參與本調查。④已充分體驗基于虛擬現實的早期主動肢體運動模式。排除標準：①有活動禁忌證（如不穩定骨折）的患者。②因各種原因不愿接受調查者。

結果

小結

本研究借助了新穎的信息科技“虛擬現實”技術，發揮了其沉浸感，人機互動性及娛樂性，開發了適用于危重癥患者早期運動的虛擬現實康復系統，致力于提高危重癥患者主動運動的積極性和有效性，推動基于信息技術的康復治療發展。研究結果顯示，RICU患者對該系統的接受度及評價較高。隨著研究的深入和患者人群及需求內容的增加，還應對該系統進行更新和完善，增加更多有趣的康復游戲和功能模塊，從而滿足不同ICU患者的康復鍛煉需求。此外，VR-EM系統對患者康復有效性的驗證將成為未來研究重點。
責任編輯人：CC