体感游戏在烧伤康复中的应用研究进展

段建兴，刘文军，张高飞，王 迪，李佳美，娄涵潇

昆明医科大学第二附属医院,云南650032

严重烧伤病人恢复期耗时长，病人经济、心理、生理负担重，因此，需协调应用各种措施，促进创面早期愈合，预防肥厚性瘢痕形成和关节挛缩，并对病人进行各阶段心理治疗，以减少病人身心社会功能障碍，促使病人尽快重返社会、适应社会[1]。烧伤病人康复效果一方面取决于科学化、系统化的治疗，另一方面也受病人治疗依从性和积极性影响[2]，尤其是对少年儿童来说，其常常因为训练形式单一、过程枯燥、疼痛等原因难以配合，此时，借助体感游戏（motion sensing game）对病人实施干预，有利于在满足病人兴趣需求的同时，促进病人进行肢体移动，从而达到康复治疗效果。与虚拟现实技术相比，体感游戏具有无须专人培训、所需空间小、价格低、安全性高等优点，已在国外康复领域逐渐应用。本研究就体感游戏在烧伤康复治疗中的应用研究进展进行综述，以期为医护人员制定科学的烧伤病人康复方案提供参考。

1 体感游戏的概念

体感游戏是在传统视频基础上通过运用拟真环境，如音乐舞蹈、各种体育运动、模拟战场等，并运用肢体传感器追踪及采集人体动作及反应来与游戏内容进行互动[3]。2006 年，日本任天堂公司（Nintendo）发布游戏主机Wii 引领了体感游戏先河；2009 年，美国微软公司（Microsoft）又发布XBOX360 体感周边外设Kinect，逐渐使体感技术发展；除此之外，日本索尼（Psmove）、美国厉动（Leap Motion）等也相继推出相关设备[4]；如今，体感游戏已逐渐与虚拟现实技术（VR）结合，增强了其沉浸感。

2 体感游戏在医学领域的应用

目前，体感游戏在医学领域主要运用于运动健康管理、运动康复、心理治疗（自闭症）、医学教育模拟等方面，适用人群主要为老年人（脑卒中病人居多）、儿童及青少年（自闭症居多）。在运动健康管理中，体感游戏主要作为心肺功能训练工具用以提高病人心肺功能[5]，同时，其也对肥胖人群的血糖、血脂、血压具有一定影响[6]。在运动康复中，体感游戏主要用于脑部疾病病人的功能训练，包括肢体运动康复、身体协调能力康复、认知功能康复[7-8]，其与传统康复治疗方法相比，具有较好的疗效。韩志峰等[9]利用体感周边外设Kinect 的骨骼跟踪技术和Unity3D 技术制作了上肢康复系统用于脑卒中病人的康复治疗。瞿畅等[10]则采用体感周边外设Kinect 专门进行关节活动度测量。在自闭症儿童中，体感周边外设Kinect 不仅能够检测儿童是否存在自闭症状[11]，还能通过视觉动态性训练提高儿童与同伴交往能力[12-13]。此外，体感游戏还可作为教学工具进行心肺复苏等教学[14]。

3 体感游戏在烧伤康复中的应用

烧伤可导致正常软组织密度增高和纤维化，使组织弹性和可塑性降低，使关节活动范围（range of motion，ROM）减小，造成关节挛缩和功能障碍，其发生在儿童及青少年中会严重影响儿童和青少年骨骼发育。康复训练过程中关节受到牵拉会使病人产生疼痛感，病人常因此产生抗拒、恐惧、焦虑及抑郁。而体感游戏的趣味性可转移病人注意力，减轻病人恐惧和焦虑心理，尤其对儿童来说适应性更佳。

3.1 关节活动范围 关节活动范围是体感游戏在烧伤病人中应用效果评价的重要指标，其与烧伤后瘢痕形成及关节挛缩密切相关[15]。体感游戏干预下不仅能明显改善瘢痕及关节挛缩，还能缩短关节功能康复时间。但其作为一个辅助康复手段，不能单独发挥功效，而需以传统康复治疗方法为基础，如在运用体感游戏前需进行一段时间的被动练习，之后再继续进行其他辅助治疗、护理，如物理压力抗瘢痕、采用支具实施保护等。Parry 等[16]使用Nintendo Wii TM(NW)与Play Station TMII Eye Toy(PE)2 种体感设备对24 名正常儿童进行干预，其通过在儿童上肢安装传感器进行3D运动分析发现，游戏中儿童肩关节均能达到有效运动关节活动范围，同时也能达到有效运动时间，且Play Station TMII Eye Toy 与Nintendo Wii TM 相 比，能 够达到更高的运动要求及延长运动时间。此外，Parry等[16]还比较了Xbox Kinect 和Play Station 3 Move 的应用效果，结果显示，两者均使儿童达到了最大肩屈、肩外展和肘屈范围，但在运动时间方面，Xbox Kinect 长于Play Station 3 Move[17]。之后Parry 等[18]还使用Play Station ⅡEye Toy 对烧伤患儿进行随机对照试验，其安排17 例腋下、肩部、躯干部烧伤患儿使用Play Station ⅡEye Toy 参与体育运动、戳泡泡、虚拟食物准备等游戏，并借助3D Functional ROM 检测系统对患儿关节活动范围进行测评，每天2 次，持续6 个月后，患儿肩外展（P<0.001）、肩外旋（P=0.01）和肘关节屈曲（P=0.004）与干预前相比均有明显改善。Lozano等[19]对66 例体表烧伤面积超过50%的患儿进行14 个月的随机对照研究，试验组使用Xbox Kinect 进行干预，涉及游戏包括拳击、足球、田径等，结果显示，试验组患儿关节活动范围较大(P<0.01)，且治疗中及随访中，试验组主动关节活动度改善率较高。Voon 等[20]对烧伤患儿进行干预治疗，试验组患儿每次进行15 min理疗和15 min 基于Xbox Kinect 的体感游戏，对照组患儿仅进行30 min 的常规物理治疗，结果发现，试验组患儿平均每天愿意多活动21.67 min（P<0.000 1），部分家长反馈，在家中使用Xbox Kinect 有利于实现持续运动和增加活动时间，进而促进关节活动功能改善。

烧伤作为突发性事件，病人烧伤部位、面积均不可预测，且受病人年龄、性格特征、周围环境影响，体感游戏治疗方案也需个性化开展。Schneider 等[21]使用Armeo Spring 系统对8 例有烧伤和上肢挛缩病史的病人进行治疗，Armeo Spring 系统除可以采集肢体动作数据外，还可以将任何使用鼠标操作的视频游戏转化为体感游戏，配备的手臂矫正器可根据受试者臂长进行调整，大大增加了康复训练内容的可定制性。研究者选取多个游戏对病人进行干预，干预后对病人肩关节前屈和伸展角度、肩部水平屈伸角度、肘部弯曲和伸展角度、运动时间进行测量，结果显示，“MH 卡丁车”和“羊群”游戏干预后，病人肩关节和肘关节屈曲度>90°，且运动时间最长；而“蜡笔物理学”游戏后，病人表现出最少的活动量，故建议针对烧伤病人需求，根据病人康复时间及频率确定游戏内容。Pham 等[22]根据烧伤病人康复需求利用XBOX360 Kinect 平台开发出Jintronix 体感游戏软件系统，该系统可根据烧伤病人年龄、烧伤面积、烧伤部位、兴趣以及需要定制个性化体感游戏内容，并对关节活动范围产生明显改善。

3.2 日常生活能力(activity of daily living,ADL) 烧伤病人康复的最终目的是恢复日常生活能力，回归社会生活，如上肢烧伤病人或有关节挛缩的病人在经过康复治疗后手能够抓取物品，肘关节及肩关节屈曲、弯曲、伸展能够触及头部完成吃饭、刷牙、梳理头发等日常活动。体感游戏可使病人日常生活能力改善，其与关节活动范围逐渐恢复密切相关。Lozano 等[19]使用Xbox Kinect 对体表烧伤面积超过50%的患儿进行干预后发现，年龄、主动关节活动度与儿童活动量表得分密切相关，儿童活动量表涉及个人护理、穿着、运动、爬楼、玩、搬运及站立技能，使用Xbox Kinect 对患儿进行干预，可通过改善手臂主动关节活动度进一步改善儿童活动量表涉及的各项生活技能。手指抓取是病人（尤其是指关节挛缩病人）完成日常生活活动的关键步骤，而指关节的恢复需要一些较为精细的训练[23]。Leap Motion 拥有先进的手部跟踪技术，并拥有超高精细度，能在手部烧伤病人的康复中发挥重要作用。Wu等[15]将16 例手部烧伤病人随机分成Leap Motion 体感系统组和对照组，Leap Motion 体感系统组病人在传统康复治疗后使用Leap Motion 体感系统进行20 min 的体感游戏，游戏包括抓、取、射击、握持等与手部外展和内收有关的动作，干预4 个月后，Leap Motion 体感系统组病人手指关节活动范围与治疗前及同期对照组比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。

3.3 疼痛管理 烧伤疼痛是复杂的生理心理活动，具有强烈的情感色彩，疼痛引起的逃避反应严重影响病人康复训练的积极性，同时疼痛也可使病人产生焦虑、抑郁等不良心理，是阻碍烧伤康复的重要因素[2]。药物镇痛是目前烧伤疼痛管理的主要措施，但其有一定副作用，如消化道反应、成瘾性等。而体感游戏可分散病人注意力，其游戏性及代入感可使烧伤病人产生愉悦感及兴趣，且副作用较小，有利于降低病人对疼痛的注意力，提升病人康复治疗的积极性，尤其适用于儿童及青少年，利于使其在不知不觉中完成相应的康复训练。Parry 等[18]使用Play Station ⅡEye Toy 对烧伤病人进行干预，在标准疗法治疗过程中病人疼痛感逐渐增加，而视频游戏病人无疼痛感增加表现，而是表现出更多的兴趣及更好的依从性。Soumitri 等[24]对1 例4岁烧伤女童换药时使用体感游戏平台Nintendo Wii 进行干预，包括3 次基线训练和10 次电子游戏（5 次被动训练和5 次互动训练），并使用单项随机化测试及Kappa 系数进行评分，发现游戏干预后患儿注意力分散，其行为困扰减少、合作行为增加。Parker 等[25]使用Nintendo Wii IGC 体感游戏系统进行随机对照试验，干预组除接受常规康复训练外，还需进行20～30 min的体感游戏，对照组接受常规康复运动治疗，干预后两组比较，干预组疼痛评分明显改善。Yohannan 等[26]使用Nintendo Wii 对病人进行干预，结果显示，病人疼痛明显减轻，焦虑感随之降低。Voon 等[20]使用Xbox Kinect 对烧伤病人进行干预，病人满意度与兴趣进一步提高。

3.4 心理康复 烧伤病人可能存在焦虑、抑郁、恐惧等心理障碍，暴露疗法及系统脱敏疗法是除药物以外的主要心理干预手段[27]，此外，减少病人疼痛感及提高病人社会适应性训练也可缓解烧伤病人心理障碍[28]。体感游戏不仅能减少康复过程中的疼痛感，其软件高度的可定制性也可为暴露疗法、系统脱敏疗法的实施创造条件。已有研究发现，在使用体感游戏干预后病人焦虑感明显改善[15，25]，尤其是对于烧伤后肢体和容貌毁损的自闭症患儿而言，体感游戏可通过对病人进行关键行为训练及基于发展的人际关系模式干预改善患儿不良心理。雷显梅等[29]使用体感游戏对自闭症患儿进行为期3 个月的干预，患儿肢体动作能力及视觉动作协调能力均有明显提升。Wang 等[30]研究发现，体感游戏康复疗法的使用有利于改善自闭症患儿社会障碍和异常行为。同时体感游戏（如微软的Kinect）还可作为自闭症患儿重复性运动，如旋转、身体摇摆或拍打的检测工具，从而评估其自闭治疗的有效性[11]。

4 展望

随着科学技术的高速发展，虚拟现实技术被逐渐应用于烧伤康复中，其超强的沉浸感对于烧伤换药的疼痛管理[31-32]以及其模拟的暴露疗法对于创伤后应激障碍改善[33]均具有明显作用。未来烧伤康复领域研究者可借助网络通信技术促进虚拟现实技术体感游戏应用，使病人随时随地可以运用网络进行康复训练。其次，手机自带的增强现实技术也可运用于烧伤康复中，利用手机摄像头及传感器进行人机交互以大幅度提升康复训练的便利性。

5 小结

烧伤病人的功能康复训练主要包括2 类，即保持关节活动范围的训练和改善肌力的训练，其活动类型包括助力活动和主动活动。主动活动在烧伤康复训练中具有重要作用，其可以充分调动病人积极性，增强病人自信心，有利于病人重返社会；同时，主动活动也可以增强病人心、肺功能，改善患肢血液循环，减轻水肿，增加肌力。传统康复训练过程烦琐、训练形式单一，病人常缺乏兴趣，依从性较低。而体感游戏可以模拟打网球、跳舞、跑步、拳击、摘苹果等活动环境，使病人手部主动做出拿、抓、握拳、伸指等动作，使病人挥动手臂主动做出上肢外展、肘腕关节屈伸、前臂旋前旋后等动作以及主动做出跳跃、跑步等涉及膝、足及下肢各关节功能的活动，对预防关节挛缩有良好作用。同时，病人参与体感游戏时可获得沉浸式体验及愉悦感，有利于分散病人注意力，减少对疼痛的关注，进而减少病人的焦虑情绪，增加病人康复训练依从性。其对烧伤后自闭症患儿有一定的治疗及评估作用，可作为一种辅助康复手段应用于烧伤康复。