虚拟现实康复原理与应用设计-习题及答案 ch03

虚拟现实康复基本原理请说明虚拟现实用于康复的主要康复理论依据。康复是指综合、协同运用医学的、教育的、社会的、职业的各种方法，使病、伤、残者（包括先天性残）已经丧失的功能尽快地、最大限度地得到恢复和重建，使他们在体格上、精神上、社会职业参与或生活能力上得到尽可能的恢复，从而重新走向生活、开始工作、融入社会。简言之，康复就是促进存在功能障碍的患者的功能向积极方向转化的过程，这也是康复医疗的宗旨。功能障碍包括器官/系统的功能障碍、个体活动能力受限或社会参与受限；对功能障碍的另一种理解是，人和环境相互作用时难以实现有效交互的消极方面（不足或缺失）。康复训练是康复医学的重要手段之一，主要是通过训练使患者患肢恢复正常的自理功能，用训练的方法尽可能地使患者生理和心理上得到康复，达到治疗效果。因此，康复的主要目标是运用工程和医学方法增强或补齐缺失的功能，可选择的途径包括：①通过康复训练和治疗的路径，改善患者自身功能以适应环境；②通过代偿和替代的方式，帮助患者获得适应环境的新能力；③通过改造硬环境（如建筑、无障碍设施等）和软环境，让患者在功能障碍的情况下也可以适应社会。虚拟现实康复主要分为哪几种类型，请说明它们之间的区别和联系。根据康复患者种类的不同，虚拟现实康复分为骨科虚拟现实康复、脑卒中虚拟现实康复和认知虚拟现实康复等。骨科虚拟现实康复的患者是指遭受骨骼或肌肉/韧带损伤的患者，患者相对比较年轻，数量较多；脑卒中虚拟现实康复患者是指由于神经出血或脑血凝块导致半身瘫痪后存活下来的患者，患者一般年龄较大，可同时伴有运动功能障碍和认知功能障碍；认知虚拟现实康复患者主要是指患有各种心理障碍的个体，包括注意缺陷多动障碍、饮食障碍，以及恐高症、创伤后的压力、抑郁症和恐惧症等。根据康复方案的不同，虚拟现实康复分为虚拟现实增强康复(VR-augmentedRehabilitation)和虚拟现实暴露疗法(VRExposedBasedTherapy)c虚拟现实增强康复方法是指，在临床(或在家)利用虚拟现实软件系统生成的三维虚拟场景、任务，通过先进的自然交互技术完成虚拟训练任务，达到模拟练习和康复训练的目的。虚拟现实暴露疗法则是指将虚拟现实的特定应激场景与暴露疗法相结合的心理治疗方法。根据具体的治疗方法，虚拟现实康复的任务模拟包括“示例教学”“视频游戏”和“暴露疗法”。虚拟现实主要从哪些方面影响用户的生理活动？1、医疗借助VR，人们可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学习了解人体内部各器官结构，对虚拟的人体模型进行手术等，观测手术后的效果，还可以利用VR技术训练新医生。VR技术不仅可以为医生提供大规模微创手术练习，还可以帮助他们克服对敏感感官不适的心理障碍。此前，美国加州健康科学西部大学(波莫纳)开设了一个虚拟现实学习中心，该中心拥有四种VR技术、zSpace显示屏、Anatomage虚拟解剖台、OculusRift和iPad上的斯坦福大学解剖模型，旨在帮助学生利用VR学习牙科、骨科、兽医、物理治疗和护理等知识。台湾柯惠医疗临床培训中心也在利用计算机和专业软件构造，提供VR医疗培训。该中心不仅为医生提供了更逼真的实验环境，还减少了传统培训对动物的伤害。2、互联网电商：戴上眼镜后，买家可以在海量的衣服中搜寻合身的衣服，一件件在身上试穿。不合身？右手轻挥马上消失，下一件自动穿上。游戏；游戏，是目前人们认为VR最容易触及的一个行业，也最有“钱途”。无论是角色扮演、竞速赛车或者动作类游戏，都是大众最期待的VR开发领域。在模拟驾驶方面，VR有很大的应用空间。VR可以提供几乎与真实环境一致的体验，且所需设备并不复杂。社交：暴风魔镜开发的《极乐王国》是全球首个VR社交游戏平台，将VR独有的无比真实的沉浸式体验和社交完美结合，打造一个虚拟现实的游戏世界。在《极乐王国》中，玩家可以体验到堪比现实的VR社交、美丽性感的女仆养成、大型VR网游《躲猫猫CS》、精品单机VR射击游戏《生化危机》，是一个集社交、游戏、娱乐、购物等在内的VR虚拟社交世界。3、消费级电影/演唱会：人们戴上头盔眼镜，在家里就能体验到IMAX级的电影效果，可看到的电影与演唱会数量正在光速增加。另外，一些公司已经开始拍摄VR电影，这种电影的沉浸感更加强烈。体育比赛：去年10月底举行的美国NBA新赛季揭幕战，成了世界上第一场使用VR技术转播的NBA比赛。球迷们在家里戴上VR眼镜后，好似“掉”进NBA比赛第一排。体育赛事用VR技术转播：：去年11月6日，CKF(ChineseKongFu)国际战队三番赛首站在西安搏击运动中心开战。值得关注的是，此次比赛与暴风魔镜合作，以360°全景呈现的方式进行全程录播，比赛后全场比赛视频放在网上，暴风魔镜用户可以近距离欣赏这些“拳拳到肉”的精彩赛事。旅游：对于虚拟现实旅游，可能大家对DestinationBC还会有点概念印象，这个最早利用虚拟现实技术促进旅游业发展的企业，借助OculusRift技术，制作了首个虚拟现实视频——TheWildWithinVRExperience。视频通过3D打印的定制装备摄制的。该装备周围安装了7个专门的高清摄像头，画面的拍摄途经包括直升飞机、小船、无人机和步行。4、新闻行业去年，美国民主党5名总统参选人进行了首次电视辩论，引人关注的是，今年的总统大选电视辩论首次采用了VR直播的方式。CNN对此次VR新闻直播这样宣传：“每一个观众都有座位，并可以新的视角观看总统竞选。”上百年以来，新闻报道的模式就是文字、照片、声音、现场视频，VR的出现颠覆了教科书。美国广播公司(ABC)日前推出一种虚拟现实新闻报道，通过VR技术可以让读者身处新闻现场并自由移动。首个VR新闻报道在叙利亚首都大马士革进行，ABC的新闻用户得到了“亲临叙利亚战区”才能获得的浸入式体验。5、教育VR与教育的结合，绝对可以颠覆以往的教学模式，将老师针对全班同学的无差别教学，颠覆为真正的个性化因材施教，每一位学生都可以在虚拟环境中，听老师为自己讲课，还能与老师对话。想象一下吧，在学习第二次世界大战历史的时候，你好似亲自参加了雅尔塔会议，会议内容你还能忘掉吗？去年5月，Google就宣布了ExpeditionsPioneer项目，该项目包括VR设备GoogleCardboard、路由器、智能手机和平板电脑，能利用虚拟现实技术帮助孩子提升课堂体验。6、房地产样板间与实体房总是有许多差距。如果用上VR眼镜，人们可以在“楼上的房间”内细细踱步，体验每一处细节，甚至可以从窗户向外瞅瞅小区绿化与楼间距。人们甚至可以看看天花板与墙体的厚度，用VR进行房间预装修请举例说明虚拟现实与康复患者生理活动变化之间的内在联系。利用VR技术的心理治疗，主要有以下几种方法：虚拟现实暴露治疗是将患者置于虚拟现实环境中进行暴露治疗，以达到治疗效果。这种治疗方法可以帮助患者更好地面对自己的恐惧、焦虑和创伤等问题。在虚拟现实环境中，患者可以更加真实地体验到自己的恐惧，从而更好地面对和克服这些问题。例如，对于恐高症患者来说，虚拟现实技术可以创造出高处环境的虚拟现实场景，患者可以在这个虚拟环境中进行安全的暴露治疗，从而逐渐克服自己的恐高症。虚拟现实暴露治疗也可以应用于其他心理问题，例如社交焦虑症、强迫症等。虚拟现实放松疗法是基于心理学的放松理论和虚拟现实技术。在放松疗法中，通过一系列的方法来减轻焦虑、压力和抑郁等心理问题。而虚拟现实技术则可以通过模拟各种放松环境来帮助患者达到放松效果。其方法包括创建一系列的虚拟现实环境，例如海滩、森林、山洞等。这些环境中可以通过音频、视觉、触觉等方式来模拟自然环境中的感觉。患者可以通过戴上VR头显和手套等设备来进入虚拟环境中进行放松训练。在虚拟环境中，患者可以进行深呼吸、渐进性肌肉松弛等放松练习，以达到身心放松的效果。虚拟现实放松疗法在治疗焦虑、抑郁等心理障碍方面具有良好的应用效果。研究表明，虚拟现实放松疗法可以帮助患者降低焦虑和抑郁等情绪问题。在一项研究中，研究人员将患有社交焦虑症的患者分为虚拟现实放松疗法组和传统松弛疗法组进行比较。结果显示，虚拟现实放松疗法组的治疗效果明显优于传统松弛疗法组。虚拟现实认知行为疗法的具体方法是将患者放入一个虚拟环境中，虚拟环境的情境和场景可以根据患者的需要进行定制。例如模拟面试、模拟公共场合等，从而让患者在安全的环境中进行认知重建。患者通过与虚拟环境互动，学习应对技能和认知技巧，改善其负性思维和行为模式，最终达到减轻或消除其心理障碍的效果。虚拟现实认知行为疗法通常由专业的心理治疗师指导，帮助患者在虚拟环境中练习应对技能。虚拟现实康复有哪几种类型的人机交互方式？请运用传感器相关知识设计一种人机交互的技术方案。1.鼠标交互：通过鼠标来操作电脑和进行交互，这是早期最为普遍的一种人机交互方式。

2.触摸式交互：随着智能设备的发展，通过手指在触摸屏上进行操作，也成为了一种非常便捷的人机交互方式。

3.语音识别交互：通过语音识别技术来进行人机交互，用户可以通过语音输入指令来实现一些操作，如搜索、查询、控制等。

4.动作识别交互：利用摄像头、传感器等设备捕捉用户的动作和手势，通过动作识别技术来与机器进行交互。

5.虚拟现实交互：在虚拟现实环境中，用户可以通过手势、头戴式设备、控制器等来进行交互，进入虚拟世界中实现更为沉浸式的体验。设计方案：略请说明虚拟现实康复系统的核心组成部分及其各自的作用与功能。典型的本地虚拟现实康复系统主要由交互设备、计算机、视听觉输出设备、虚拟现实康复软件和数据库组成，其中虚拟现实康复软件和数据库安装在计算机中。交互模块的作用有两个方面：一方面，通过人机交互界面，让患者录入个人信息、选择要训练的项目、虚拟任务等内容，确保患者与康复系统进行良好的沟通；另一方面，通过各种人机交互设备，采集患者运动、认知相关的信号，将其与虚拟场景相关联，基于自然的交互完成虚拟训练任务。虚拟仿真模块一般包含一系列与交互模块相对应的虚拟任务，如虚拟投篮、虚拟踢球等，主要由虚拟仿真软件（如Unity3D、Virtools等）开发而成。价反馈模块主要提供患者运动功能、训练状态和认知状态的量化结果，这些结果一部分为实时、短期的评价数据，可以反馈到虚拟仿真模块中进行显示，供患者对自身的训练状态进行自评；另一部分则具有