用于上肢康复的沉浸式虚拟现实与机器人技术

中风患者常出现上肢功能障碍，限制其活动能力与日常活动。物理治疗（PT）是改善功能障碍最有效的方法，但患者对 PT 训练的低依从性与低参与度构成了重大挑战。为克服这些障碍，将虚拟现实（VR）与机器人技术结合应用于 PT 颇具前景。然而，极少有系统能有效整合 VR 与机器人技术，尤其是针对上肢康复。本工作提出了一种结合 VR、机器人技术及可穿戴传感器以分析肘关节运动的新虚拟康复方案。该框架还增强了传统用于运动功能障碍评估与康复的机器人设备（KinArm）的能力。我们开展了一项试点用户研究（n = 16）以评估所提 VR 框架的有效性与可用性。我们采用双向重复测量实验设计，参与者在两种条件（VR 与 VR KinArm）下完成两项任务（圆形与菱形）。我们观察到任务完成时间的主效应在条件间无显著差异。然而，圆形与菱形任务在归一化错误次数与记录的肘关节角度（以可穿戴袖套传感器捕获的电阻变化值表示）上均存在显著差异。此外，我们报告了所提 VR 框架的系统可用性、任务负荷与临场感。该系统展示了沉浸式多感官方法的潜在优势，并为开发更具成本效益、定制化与个性化的家庭治疗用上肢解决方案提供了未来研究方向。