生物医学实验室虚拟康复训练研究

生物通信电子学实验室的观测测试旨在获得系统功能和用户体验的初步反馈。用户测试的目的是测试基于家庭的康复系统的可用性，评估用户体验，并查看该系统是否可以在家中或康复设施之外使用。

由于新冠肺炎和相关的大学指南，运动实验室允许的人数和时间受到了限制。这意味着我们无法在生物通信电子实验室与外部参与者进行用户测试。实验室访问时间必须同时满足最终系统集成和观测测试的需要。所使用的方法是在受控环境中进行直接观察，然后进行口头反馈。参与者表达了他们对用户体验和系统功能的想法。

在用户测试期间，所有参与者都在同一个房间。一个接一个，参与者登上生物电子实验室，用安全带固定在安全框架上。当他们准备好并感到舒适时，他们被要求在虚拟现实环境周围收集六颗星。在测试过程中，参与者被鼓励按照Think Aloud协议不断表达他们对体验的想法。

生物电子实验室的用户测试结果表明，用户体验是愉快和有趣的。没有一名参与者经历过任何网络疾病。一位参与者表示，他在虚拟现实环境中低头时感到有点迷失方向，因为他看不到任何腿。其中一名参与者沉浸在其中，以至于忘记了运动平台有多高。将生物通信电子学实验室与虚拟现实系统相结合被证明是成功的，并且这些系统一起运行，没有任何延迟。

感官冲突理论可以解释为什么生物电子实验室没有引起任何症状。在生物通信电子学实验室，运动平台随着虚拟现实耳机中的环境移动，这可以降低引发网络病的风险。其中一位参与者提到，为角色添加腿可以改善系统，从而改善用户体验。当在虚拟现实中向下看时，如果看不到自己的腿，可能会有点迷失方向。参与测试家庭系统的参与者都没有提到这一点。由于增加了运动感，生物机电实验室的真实感水平高于家庭系统。提供更多的感官信息可以让用户期待更高水平的真实感，因为体验的沉浸感更强。用户可以在更现实的环境中执行各种康复任务，在生物机电实验室中的难度不同。考虑到在虚拟现实环境中创造不同挑战的可能性，可以根据个人用户的反应进行调整，从而保持他们的参与度、动机和控制感。熟悉运动和训练设施的用户可能会发现使用生物电子实验室很自然，从而提高整体体验质量和用户满意度。

用户测试结果表明，家庭系统可能会诱发某些人的网络病，而WBB应该更灵敏。此外，WBB没有增加运动感，这可能是家庭系统比生物通信电子实验室诱发更多网络病症状的原因。WBB针对每个人进行了校准。从校准区域移开一英尺可能会导致一些参与者缺乏敏感性。潜在患者可能需要自行校准WBB以进行家庭康复，这可能会导致低灵敏度和准确性。

在平衡评估中使用实验室力板和WBB之间存在高度相关性。尽管WBB为实验室力板提供了一种可行的低成本便携式解决方案，用户测试表明，一些用户可能发现很难将其用作游戏控制器。根据测试家庭系统的结果，建议在平衡板方面使用新的和改进的硬件。

关于虚拟现实支持的康复解决方案，其中一个是生物医学实验室，由6个自由度的运动平台、带有嵌入式负荷传感器的跑步机（用于负荷位置和大小）、运动跟踪系统和用于虚拟环境中交互的虚拟现实系统组成。另一个解决方案是基于家庭的系统，由任天堂Wii平衡板和压力传感器组成，用于平衡评估和Oculus Rift 3D导航。这两种解决方案都是作为概念验证原型开发的，通过观察、模拟器疾病问卷、测试前和测试后访谈对少量用户进行了测试。用户测试结果表明，家庭系统将受益于使用灵敏度更高的平衡板，并且该系统会导致一些测试人员出现网络病。生物机电实验室的用户测试表明，跑步机中的嵌入式负荷传感器提供了更好的用户体验，因为它更灵敏、更容易操作。在生物通信电子实验室的用户测试中，没有一位参与者经历过网络病。尽管参与者相似但不完全相同，但我们假设原因是生物机电实验室减少了视觉和前庭感觉之间的不匹配，正如感官冲突理论中所提出的那样。总体而言，研究结果表明，所提出的解决方案在技术上是可行的，但需要与患者和康复专家进行进一步测试，以确定这是否可以转移到未来的患者身上。

为了使卫生部门的当地利益相关者能够在其设施中获得和使用该技术，开发一个更经济、更易于使用、更紧凑、更全面、更易于理解的当前概念验证生物机电实验室至关重要。此外，基于家庭的触觉设备替代方案（仅包含针对特定用户群体的足够功能，而不是全方位装备）可能会对家庭康复和训练的总体进展产生巨大影响，应进一步研究。在未来，生物医学实验室不仅有望用于认知障碍患者的平衡和步态问题的康复，而且还将用于一般的物理治疗。

在未来的研究中，在对患者进行测试之前，应在更大样本量的健康测试参与者上测试该系统。在患者测试之前，必须开发系统以进行安全测试。对于生物机电实验室来说，增加EMG和ECG等传感器可以改善康复，并为治疗师提供有关患者的宝贵信息。

应考虑在虚拟现实耳机和平衡板方面采用新的和改进的硬件，以提高可用性，并可能减少网络病。Oculus发布了一个新版本的Quest，名为Oculus Quest 2。Oculus Quest二型更轻，对颈部和头部的压力更小。重新配置Oculus Quest，使其在生物通信电子学实验室和家庭系统中都能无线工作，将无需使用PC，这更具成本效益和方便。WBB被认为是过时的，无法通过蓝牙直接连接到Quest。平衡板方面的改进硬件并不容易获得，但也有一些替代品，例如Sensamove的Sensbalance MiniBoard，可以测试。便携式运动平台钻机的最新发展显示了家庭系统的前景。要进一步实现家庭解决方案，需要康复专家研究远程协助和观察解决方案。

当前的虚拟现实场景应该进一步发展，并创建更多的场景。添加激励元素，如获得积分、计时和更吸引人的故事情节，可以改善整体虚拟现实体验。添加声音、音乐和互动将使体验更具沉浸感。应与治疗师和患者合作开发新的场景。