全球老龄化及慢病管理的巨大挑战更是凸显康复在新的健康管理模式中的重要性，而现代信息技术的革命，特别是新兴的智能传感技术和云计算技术的应用，给运动康复带来了革命性的契机。本文将向读者简要介绍几种正在推动和影响国际康复事业的关键技术及应用：

　　一、虚拟现实技术——突破物理世界的阻碍，让患者在解放了的身心世界中恢复、痊愈

　　虚拟现实技术是借助计算机和传感技术构建一个与现实环境相似的虚拟环境，让人沉浸在虚拟境界中，通过语言、手势等自然的方式安全地进行功能性的交互运动训练，并可通过CPS系统（Cyber-Physics-System），实现远程康复医疗和协同训练，将虚拟与现实空间整合，打破传统的物理世界的限制，创建一种个性化和网络化的多维信息和物理空间。

　　利用虚拟现实系统进行运动康复训练，即是让患者在虚拟环境中扮演一个角色，通过训练动作与之进行交互，虚拟环境及时给予患者评估和反馈。这种训练方法可以降低对治疗师及场地的依赖程度，为患者提供精确、稳定、个性化的训练模式和定量化的训练效果评估指标，使治疗过程能根据患者的障碍调整（虚拟）环境使之相适应，并通过传感和游戏使此过程更具趣味性和互动性，激发患者参与的积极性，使被动治疗变为主动治疗。

　　虚拟现实技术在康复的应用在近几年取得了迅猛发展。从利用抠像技术让患者在虚拟环境中训练的系统如在2008年引入中国的IREX系统，到利用互动技术来帮助脑瘫儿童训练的互动立方，以及在美国和香港等试验的远程虚拟训练系统等。

图1

　　而荷兰Doctor Kinetic公司新研发的动能医生将虚拟现实技术的应用进行了全面升级，其采用摄像技术捕捉训练者的位置，克服了传统的抠像技术易受信号干扰的局限，更方便让治疗师近距离指导患者训练，并且更适用于医院复杂的环境，而不需要配备专用场所。其还涵盖了临床六大训练模块，包括上下肢、核心训练、动静态平衡和手眼协调的评测和训练，训练动作与临床康复高度吻合。（见图1）

　　从最顶级的技术及运营来说，当属欧洲无与伦比的CAREN系统，CAREN系统可谓是虚拟技术在康复领域的巅峰之作，它集虚拟现实技术，以及后文将会提到的人机交互、智能控制、传感技术及生物反馈等新技术于一体，采用了六个自由度的、超灵敏度的平衡控制台，内置跑台并能进行三维生物力学测力，球顶数码投影，330°环形屏幕构成几乎可媲美好莱坞电影的虚拟训练场景（见图2），让患者不仅能完全融入其中，且能在训练过程中精确地时时观测到每一块肌肉的肌力变化，并根据智能反馈实时调整姿势及力量，达成精准康复训练的目的。该系统也被一些国家军方、运动队用来对受伤人员进行精确评估和个性化的精准训练。

图2

　　二、人机交互技术——突破理疗师的身体及精力局限，激发患者潜能，实现功能重塑

　　人机交互技术是通过计算机输入、输出和其他辅助智能设备，实现人与计算机对话和互动的技术。机器通过嵌入式系统将预设的最佳临床康复及运动训练的经验固化在程序中， 并通过输出或显示设备给人提供指导或提示及反馈，人通过输入设备将运动状况和身体情况传播给机器，达到人机协同，共同完成特定运动模式训练和评估的目的。

　　此技术通过以任务为导向的训练模式和互动式趣味环境，帮助患者对运动再学习的技能进行深度感知和记忆，激发患者主动参与训练的兴趣；并通过计算机下达指令，来解放治疗师，节省了人力物力；同时实时并动态地记录患者的运动数据，为准确分析和评定康复效果提供实证医学的依据。帮助医生和治疗师更好地制定、调整和优化方案。奠定康复医学科学化、实证化的基础，并为康复医学的转化提供了有效的实时评价环境。

　　目前人机互动最热门的一个方向就是康复机器人，是人机互动技术应用制高点，吸引了国内外诸多专家和机构的关注。如美国最大的拥有200多家网点的康复医院系统Health South早在上世纪90年代就投入重金开发上肢康复机器人（图3），通过控制技术的制高点来帮助实现其在全美快速发展中的品牌形象和人才短缺的问题。该上肢机器人通过神经重塑的原理，利用机器来帮助中风、偏瘫等有严重上肢功能障碍的患者通过上百万次的重复训练来激活患者脑功能重塑，帮助患者重获正确的运动模式；同时，其被动、单点触发、多点触发、连续触发和主动5种运动模式，完全符合脑功能重塑的五个阶段，涵盖了0-5级肌力的患者在不同的康复阶段进行脑功能重塑训练；并且其内置的运动轨迹，完全符合上肢的日常生活模式，可进行上肢的ADL训练。

图3

　　三、智能化运动控制技术——个性化、精细化的动态全方位智能训练系统

　　智能化运动控制技术提供了对所有运动要素（力量、速度、关节活动度、本体感觉、稳定性、协调性等）的精确控制的能力，并通过传感器的实时反馈和趣味性目标游戏来引导、激励和调整训练过程，对病人不符合要求的动作进行纠正，克服了传统训练的盲目性。

　　这些固化了最新临床实践和训练模式的智能系统，不仅能大幅度地提升治疗师的效率，将治疗师从大量枯燥的训练中解放出来，从而解决治疗师资源瓶颈问题；同时，这些智能系统还能针对患者的康复目标、兴趣和不同的康复阶段的需要，提供个性化的适宜训练方案； 并通过内置的检测和生物反馈系统，对训练计划和方案的有效性提供实时反馈，让医生及治疗师能优化运动处方。例如欧洲的MRS智能运动控制训练系统（图4），就能分别针对上肢肌群、核心稳定肌群和下肢肌群等全身不同的肌肉骨骼组织，进行针对性和个性化的等长肌力测试及训练、等张肌力测试及训练、最大肌力测试及训练、协调性测试及训练、本体感觉测试及训练、耐力测试及训练、稳定性训练等全方位的训练和实时评测；其内设的数十种训练计划和处方，能针对不同的部位和目标进行个性化设计等等，使该系统在欧美被广泛采用，成为智能运动控制系统的宠儿。

图4

　　四、传感技术——实时跟踪和评测患者的运动的精确度

　　传感技术是基于无线传感器网络技术的人体运动跟踪和评测系统，通过一系列传感器节点实时采集运动数据，通过网络将数据上传至数据中心进行处理，并实时计算和分析。

　　传感技术将诊断和治疗进行有机结合，让治疗师和患者更好地评估动作的准确度和精确度，以进行更有效的分析和评价。

　　比如在奥地利近年来兴起的融入了传感技术的Pablo上肢康复系统可根据患者身体功能的个异化情况，通过实时采集人体肌力和关节变化，同时根据测量结果，对患者上肢及手部精细功能进行量化训练。训练过程完全符合临床路径和治疗规范的需要。规范化的临床测定、评估和训练过程，有效的控制了诊断率，大大提高了上肢的康复治疗效率。（见图5）

图5

　　五、生物反馈及运动捕捉技术——准确感知运动的外部信号

　　运动捕捉系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备。它基于计算机图形学原理，通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将运动物体（跟踪器）的运动状况以图像的形式记录下来，然后使用计算机对该图像数据进行处理，得到不同时间计量单位上不同物体（跟踪器）的空间坐标（X，Y，Z）。该技术在众多的领域中都有十分广泛的应用，运动捕捉技术被世界科普的第一品牌美国《大众机械》杂志誉为“能改变世界的真正伟大的技术”。 运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式。

　　生物反馈是采用电子仪器准确测定神经、肌肉和自主神经系统的活动情况，并将信息有选择的放大成视觉和听觉信号，反馈给受试者的一种技术。

　　生物反馈和运动捕捉技术的结合可帮助患者在训练过程中了解原来并不能感知的机体状况的变化过程，通过学习与控制仪器所提供的外部反馈信号，进行有意识的自动控制和能力提升训练；并做出合理的评价，为治疗者提供有价值的诊断和治疗信息，精确评估患者对刺激的反应及刺激后的恢复能力，帮助医生正确指导患者进行运动训练。

　　生物反馈和运动捕捉技术在康复领域一个最新的成熟应用是对人体步态进行分析，通过捕捉和分析运动学、动力学和肌电图等各项指标，来了解患者肢体的受限程度，评定假肢、支具的装配效果，以及进行下肢康复治疗的评测等。

　　如由 KinemaTracer三维步态分析和MQ16无线蓝牙表面肌电测试系统，通过视频采集技术捕捉患者的步行信息，并通过三维重建技术将二维视频记录实时转化为三维空间数据，对患者进行精准的步态记录和分析，帮助治疗师更全面、方便、快捷地找出患者运动中存在的问题，评价患者康复治疗效果。

　　总之，这些新技术的应用给国际运动康复带来了质的飞跃，对整个康复医学的发展产生了深远的影响，并将其带入一个全新的轨迹；也促使运动康复在发展观念上产生新的变革。使康复治疗能安全有效的介入早期临床环节，达到事半功倍的康复效果；同时，通过CPS网络，智能终端的应用将进入社区和家庭，使运动康复从医院和专业的康复中心逐步渗透到社区和家庭，让患者在社区医院甚至在家就能在治疗师的远程指导下，轻松有效地进行康复运动训练。（文/蝶和数智医疗研究院 熊彩荣）