因?yàn)橐馔馐鹿省⑼话l(fā)疾病、年老體弱等諸多原因，不少人都會(huì)遇到上肢功能弱化、肌肉萎縮等問(wèn)題。傳統(tǒng)的解決辦法是前往康復(fù)醫(yī)院進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的治療訓(xùn)練。在北京，康復(fù)醫(yī)院不但“一號(hào)難求”，費(fèi)用也是一筆不小的開(kāi)支。

　　來(lái)自北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的王念、王彪、叢義昊開(kāi)發(fā)出一套“上肢輔助復(fù)健系統(tǒng)”，通過(guò)當(dāng)守門(mén)員撲球、聽(tīng)音樂(lè)敲架子鼓等電子游戲的方式康復(fù)訓(xùn)練上肢。用王彪的話說(shuō)，就像訓(xùn)練“阿凡達(dá)”一樣。他們的成果前不久獲得了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的一等獎(jiǎng)，目前已經(jīng)申請(qǐng)專(zhuān)利。

　　因姥爺病重萌生設(shè)計(jì)念頭

　　王念說(shuō)，設(shè)計(jì)上肢復(fù)健儀的想法來(lái)自7年前的一段經(jīng)歷，當(dāng)時(shí)15歲的他還在念初中三年級(jí)，姥爺突發(fā)腦溢血，無(wú)法正常活動(dòng)。照顧姥爺?shù)闹厝温湓诹四赣H的肩上，為了使姥爺?shù)募∪獗３址潘蔂顟B(tài)，每隔兩個(gè)小時(shí)，母親就要為姥爺按摩、做牽引運(yùn)動(dòng)。日復(fù)一日，母親一次不落地堅(jiān)持著。但是，繁重的勞動(dòng)讓母親身體也逐漸吃不消。

　　“姥爺被病痛折磨，非常痛苦，母親又疲于奔命。”王念說(shuō)，當(dāng)時(shí)他就在想能不能有一些家庭用的康復(fù)設(shè)備，能代替人力，同時(shí)又有良好的康復(fù)效果。

　　2011年，王念考入了北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院。專(zhuān)業(yè)的原因讓他接觸到了大量高精尖的電子儀器設(shè)備，設(shè)計(jì)一套康復(fù)設(shè)備的愿望也愈發(fā)強(qiáng)烈。2013年下半年，正在讀大三的王念準(zhǔn)備報(bào)名參加2014年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，他拿到了由一家頂級(jí)跨國(guó)公司提供的高端3D攝像頭，可以記錄、識(shí)別肢體、面部的細(xì)微動(dòng)作，“我想到是不是可以利用這樣的攝像頭，匹配一定的軟件，指導(dǎo)病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。”王念說(shuō)。

　　通過(guò)調(diào)研，他發(fā)現(xiàn)一些肢體有傷殘的病人在家人或者護(hù)士的人工手動(dòng)配合下進(jìn)行肢體牽引訓(xùn)練，來(lái)防止肌肉萎縮。這種傳統(tǒng)的康復(fù)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了減輕病人家屬和護(hù)士的勞動(dòng)，不少病人選擇用機(jī)械來(lái)帶動(dòng)肢體來(lái)回運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行康復(fù)治療。這種治療方法需要一個(gè)一個(gè)模塊進(jìn)行，價(jià)格昂貴，一整套療程下來(lái)動(dòng)輒上萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)元，并且病人還需要向醫(yī)院提前預(yù)約，與其他病友輪換使用康復(fù)中心的治療儀。

　　正式?jīng)Q定參賽后，他又找到了王彪、叢義昊兩名同學(xué)。三人雖然同在計(jì)算機(jī)學(xué)院，但軟件、硬件的研究方向各有側(cè)重，組合在一起就成了“軟硬兼有”的黃金搭檔。

　　游戲程序

　　使康復(fù)變得快樂(lè)

　　今年上半年新學(xué)期開(kāi)始，團(tuán)隊(duì)就進(jìn)入了緊張的研發(fā)階段。在老師的指導(dǎo)下，他們打算利用那款3D攝像頭識(shí)別、記錄病人的動(dòng)作，計(jì)算機(jī)模擬成像，同時(shí)用牽引架輔助病人進(jìn)行科學(xué)康復(fù)訓(xùn)練。

　　一開(kāi)始老師建議他們“由淺入深”——先用計(jì)算機(jī)建立一個(gè)骨骼模型，然后再做一個(gè)手掌撿球的簡(jiǎn)單動(dòng)作。結(jié)果上來(lái)就失敗了，“攝像頭精度不夠，數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，抓取呈現(xiàn)效果很一般。”這意味著在更加復(fù)雜的肢體運(yùn)動(dòng)中，攝像頭很難抓取，康復(fù)訓(xùn)練模擬就更無(wú)從談起了。

　　他們立即聯(lián)系攝像頭的生產(chǎn)公司，對(duì)攝像頭程序進(jìn)行升級(jí)。同時(shí)，對(duì)外部軟件程序進(jìn)行修改完善。“康復(fù)訓(xùn)練是一個(gè)重復(fù)性的過(guò)程，一個(gè)康復(fù)動(dòng)作重復(fù)上千次、上萬(wàn)次，枯燥乏味。能不能讓康復(fù)過(guò)程快樂(lè)一點(diǎn)，有趣一點(diǎn)？”王念說(shuō)，后來(lái)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)連夜商量，決定加入游戲元素，他們?cè)O(shè)計(jì)了自由足球、打架子鼓等多個(gè)游戲程序，“比如自由足球，讓病人擔(dān)當(dāng)守門(mén)員的角色，需要判斷方向并伸手撲球，眼、腦、手臂、手掌都需要用到。”王念說(shuō)，同時(shí)在游戲中病人放松了對(duì)肢體的潛意識(shí)干預(yù)，能夠在輕松的氛圍中訓(xùn)練，康復(fù)效果會(huì)更好。

　　王彪說(shuō)，整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段，實(shí)驗(yàn)室就成了他們的第二個(gè)宿舍，基本上只要不上課，都會(huì)泡在那里。同時(shí)，學(xué)校的老師也給與了很多指導(dǎo)。

　　康復(fù)成本邁進(jìn)萬(wàn)元門(mén)檻

　　到今年6月份，這套上肢復(fù)健儀終于研發(fā)成功。它主要分為三個(gè)結(jié)構(gòu)：牽引架、自主復(fù)健游戲、肌表電壓傳感器，可用于不同康復(fù)階段的上肢復(fù)健儀。在復(fù)健早期，病人可通過(guò)牽引架帶動(dòng)上肢關(guān)節(jié)活動(dòng)。牽引架像一只手一樣，帶動(dòng)病人運(yùn)動(dòng)，緩解肌肉萎縮、痙攣的癥狀。而在自主復(fù)健階段，“足球”、“架子鼓”、“手影”等3D實(shí)感小游戲可以幫助病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

　　王彪向記者演示了“足球”游戲康復(fù)的過(guò)程：打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的程序，啟動(dòng)專(zhuān)用攝像頭，“病人”將需要康復(fù)訓(xùn)練的手放在攝像頭視野范圍內(nèi)。很快，計(jì)算機(jī)的屏幕上就出現(xiàn)了另一雙3D模擬出來(lái)的手，“病人”的手移動(dòng)，屏幕上的手也隨之做同樣方向的移動(dòng)。在游戲中，足球迎面飛來(lái)，“病人”就可以揮動(dòng)自己的手來(lái)驅(qū)動(dòng)屏幕上的手進(jìn)行撲救，“這種人機(jī)互動(dòng)就跟在操縱一個(gè)‘阿凡達(dá)’一樣。”王彪說(shuō)，病人通過(guò)運(yùn)動(dòng)上肢，參與游戲，使得肌肉群得到充分的恢復(fù)性訓(xùn)練。再通過(guò)肌表電壓傳感器，對(duì)病人肌肉力量的恢復(fù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)定，有助于增強(qiáng)病人對(duì)于康復(fù)治療的信心。

　　王彪說(shuō)，經(jīng)濟(jì)、適于家用是上肢復(fù)健儀的另一大特點(diǎn)。一個(gè)病人在醫(yī)院康復(fù)治療中心進(jìn)行完一系列的上肢康復(fù)訓(xùn)練，需要上萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)元，這對(duì)于大多數(shù)家庭來(lái)講，是一筆不小的開(kāi)銷(xiāo)。而他們所設(shè)計(jì)的上肢復(fù)健儀價(jià)位相對(duì)低，更具有普及性，“主要成本就在于攝像頭和牽引架，因?yàn)槠聊弧⒊绦蛲ㄟ^(guò)普通家用電腦就能實(shí)現(xiàn)，整體成本肯定不到1萬(wàn)元，量產(chǎn)的話還會(huì)更低。”王彪說(shuō)。

　　今年7月，“上肢復(fù)健治療儀”在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽上亮相，引發(fā)關(guān)注，最終獲得一等獎(jiǎng)。大賽主辦方英特爾公司的IOT物聯(lián)網(wǎng)主管湯振宇說(shuō)，自己有一位因?yàn)橥炔肯ドw問(wèn)題進(jìn)行下肢恢復(fù)的親戚，所以他對(duì)肢體治療儀比普通人了解更多。“你們的上肢復(fù)健儀比市場(chǎng)上的普通階段性上肢復(fù)健儀好很多，像是西藥療程一樣，一步一步的，很連貫。”湯振宇評(píng)價(jià)道。

　　如今，王念、王彪、叢義昊都已經(jīng)是大四年級(jí)的學(xué)生。因?yàn)槠穼W(xué)兼優(yōu)，三人都已經(jīng)獲得保送研究生的資格，明年秋天將前往其他高校、院所深造。王彪說(shuō)，“上肢復(fù)健儀”的升級(jí)完善任務(wù)就交給下面的學(xué)弟學(xué)妹來(lái)完成了，“希望他們能有更好的改進(jìn)，有機(jī)會(huì)再推向市場(chǎng)。”

　　本報(bào)記者張航 通訊員高婉云