飞速发展的高科技经常会让我们措手不及。工业4.0时代，一波由VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和MR(混合现实)技术带来的第四次数字化科技浪潮正如潮水般席卷而来，身在康复圈的你，如果还没有亲身体验过任何一款VR类设备，多少有点out了。今天笔者将带你体验一款融合VR、AR、MR技术的全球最顶尖的虚拟现实整合智能环境运动系统——卡伦（CAREN）。
画面中体验者时而在风景旖旎的丛林中探险，时而在一望无际的大海上航行，这正是前不久笔者在四川省康复医院八一卡伦运动康复中心看到的真实场景。
作为目前亚洲唯一的一款代表全球康复界最高技术水平的尖端设备，卡伦系统完美诠释了融合混合现实、三维运动捕捉、浸入式治疗、可视化肌力等技术里的康复世界。行走在卡伦中你会发现，卡伦带给你的颠覆性体验是普通VR类设备完全不可同日而语的。
卡伦采用全方位立体投影技术，一套投影在环绕投影屏幕上用来营造虚拟环境，一套投影在运动平台和投影屏幕之间的空隙中，以实现330°全景屏幕投影效果，而人体正常视角是180°，因此患者在卡伦上行走训练时，全视角范围内看到的都是卡伦系统构建的虚拟现实场景，且患者在卡伦中可与虚拟对象实时互动，这种真正浸入式、互动式的丰富可变虚拟现实环境，有助于患者全身心都充分融入，更重要的是卡伦还可为人体各部位功能和行为提供同步康复训练和分析反馈，全面提升患者身心和社会功能。
卡伦之所以被誉为航空母舰级康复系统，离不开其对包括VR、AR、MR、生物反馈、人机互动等尖端技术的整合应用。虚拟现实作为人类对突破自身局限的美好愿望一种尝试，让梦想照进了现实。
就定义而言，VR是一种可以创建和体验虚拟世界的仿真技术，以计算机、传感器等技术为核心，生成逼真的视、听、触觉一体化虚拟沉浸式环境，用户以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互、相互影响。由定义来看，一个完整的VR系统，不仅需要有多维的体验环境，更需要有能让用户产生强烈沉浸感的交互方式。而在现阶段的多数VR产品，只能靠“头戴”显示器类装备，以“键盘、摇杆、转动眼珠、打手势”等方式来进行交流，没有真正和虚拟对象“互动”起来。
AR技术（增强现实）是在VR增强虚拟基础上通过在用户的真实世界创建虚拟形象，实现“虚实共存”体验；MR (混合现实)则是进一步固化和增强真实世界中的虚拟形象，通过互动来填补从增强现实到增强虚拟之间的空缺，提供“虚实不分”的最强体验。MR和AR最大区别是虚拟对象如何与用户进行互动和触碰。MR可以说是VR和AR的组合，MR也是前两者发展后期的必然进阶。
近年随着虚拟现实类技术引爆全球各行各业后，被越来越多开始运用到医疗领域诊断、治疗、康复、教育培训、及科研实验中。接下来笔者将为你介绍融合VR 、AR、MR等顶尖技术的卡伦系统在康复领域的应用。
卡伦在神经康复中应用
你能想象中风患者滚着轮椅驶过丛林、帕金森患者在足球场上奔跑抢球吗？卡伦中MR技术让这些不可能变成现实。
在卡伦的世界里，各种脑损伤及中风患者通过特定的场景和互动，更高频率的训练四肢，刺激大脑形成新的神经通路，患者肢体动作被增强，变得更加容易操纵。相对传统康复训练过程枯燥低效易疲劳训练而言，卡伦上训练让患者对康复信心大大增强，康复效果也会大幅提升。
以脑卒中患者易跌倒风险为例，卡伦系统结合全球唯一六自由度运动平台技术，让患者在安全有保护的条件下在各种“危险”环境中训练，如卡伦可模拟生活中各种摔倒高发的场景：地面湿滑、水平面晃动、牵绊、地面障碍等。医师可以充分利用卡伦为患者设置个性化康复训练，逐步帮助其建立安全的踏步策略，这其中包括对患者特定姿势的控制训练、本体感觉、视觉及ADL能力的训练等，从各方面有效改善患者的平衡和姿势控制能力。
卡伦在脑瘫儿童康复中应用
儿童是脑瘫疾病的高发人群。实验表明，6次左右的卡伦训练，可以有效改善痉挛型脑瘫儿童的步态、平衡及上肢伸够能力。在卡伦训练中医师可以定制认知的元素，如算数、颜色识别、物体辨识等互动环节，帮助脑瘫儿童在训练中提高认知能力和ADL能力，这其中卡伦能够带给孩子的新鲜感和挑战，是确保其对康复训练的专注力和依从性的重要手段。
卡伦在骨科及截肢康复中应用
卡伦在骨科康复领域应用广泛，如韧带修复及韧带损伤术前筛查、骨折、关节置换等术后效果评估、下肢骨折术后功能性训练、关节置换、骨关节炎病人的肌肉协调性和肌力增强、萎缩肌肉的控制能力训练、脊髓损伤患者ADL训练及轮椅控制训练、假肢试装和动态矫正等，都可通过卡伦训练快速提升康复水平。
以截肢为例，截肢患者可在卡伦中进行模拟环境的训练，增强控制假肢的能力。在卡伦上医生可以直观地看到患者装上假肢后的步态较正常步态的区别，并可根据实时数据反馈调整假肢，对截肢病人进行肌肉协调性和肌力增强的训练。
卡伦在疼痛康复中应用
异常运动模式和感觉的正常化是身体和疼痛康复的重要目标，要想实现该目标，必须要全面认识身体感觉与运动力学之间的复杂关系，才能指导患者获得最佳的运动模式。卡伦可提供交互多模式感觉刺激和生物反馈，通过视错觉来辅助或改变体验者身体的感觉或刺激，从而实现更优化的运动模式。在卡伦系统设置的冰雪世界场景里，包括冰冷的河流、瀑布、雪人和企鹅等，患者可进行飞越冰雪覆盖的峡谷或者投掷雪球等来缓解伤痛。
虚拟现实在疼痛康复领域应用也被誉为“意识上的麻醉药”，美国军方曾对爆炸烧伤的士兵做过测试，用有趣分散注意力的场景互动方式来止痛，效果甚至好于吗啡。
再如，针对截肢患者的幻肢症，很多人因为没有手臂，经常会感觉自己紧握的拳头无法放松。研究报告显示，在特定环境中，患者使用虚拟肢体来完成相关任务能够帮助他们获得一定控制力和学习能力，从而达到减轻幻肢疼痛的目的。
卡伦在心理疾病康复中应用
虚拟现实最大特点是环境再现，这和ICF强调的环境因素在康复过程中重要性一致。因此，该技术被越来越多的整合用于心理疾病康复治疗。海湾战争后，美国军方曾利用卡伦系统MR技术，对战场上退役老兵进行心理干预。
目前各种焦虑症、记忆障碍、障碍症、恐惧症、自闭症、恐高症、精神分裂症等，都可通过卡伦来虚拟特定的人或环境特效，增强当事人自我效能感再现来达到康复治疗的目的。以自闭症为例，自闭症患者除或有不正常步态外，还可能对自己亲人及对环境缺乏兴趣或反应迟钝，但或许对电视广告、气象报告及旋转门锁等有强烈兴趣，对此，利用卡伦系统为其进行定制训练，能增强患者对环境的感知，同时对其步态进行矫正，促进正常发育，更好地融入社会。实验表明，在卡伦系统中完成特定训练后，自闭症患者大脑相关区域的活力明显提高。
卡伦在运动损伤及工伤康复中应用
针对运动损伤及工伤康复，传统的肢体康复训练枯燥无聊且不易被监督和评估，卡伦不仅可模拟球场、登山及各种工作场景吸引患者的训练兴趣，卡伦中全球唯一自适应技术，可根据患者实际行走速度自动进行调整，完全还原患者在地面行走的感觉。
同时，卡伦独一无二的HBM人体模型三维实时运动反馈，能实时地捕捉、运算和分析人体运动控制障碍和缺陷的各种参数，对人体肌肉骨骼等任何运动功能进行精确定位、评估和反馈，及时纠正由运动损伤导致的运动员肌力失衡，也使得治疗师可对患者进行同步评测，不断优化治疗方案，及时添加各种特殊任务及突发情形，训练患者反应及处理能力。
卡伦在老年病康复及保健中应用
对于那些身患老年病或者没有能力在现实世界中到处走走的老年人来说，卡伦可以帮助他们改善生活质量，提高身体素质，使他们的活动领域不再局限于一个房间甚至是一张床。
在卡伦系统中，老年人可安全体验骑自行车、踢足球、打篮球甚至在特定地区旅游等，且卡伦提供的与实际生活融为一体“接地气”的“声、光、风、温度”变化等环境，能让老年人“足不出户”，即可身临其境的感受大自然的美好，开心度过晚年生活。
结语
近日已成功研发出HoloLens MR设备的微软公司说，不想做VR的AR不是好MR。相信在这个颠覆性的全民科技时代，世界会将现实与虚拟无缝对接的VR、AR、MR类设备变得越来越有趣，无所不能的卡伦系统除了在康复养老、医学体育、军事航空、科研实验、影视娱乐等领域大放异彩外，也会在生物研发、城市规划、房产开发、旅游景观等领域和VR、AR、MR碰撞出更加耀眼的智慧火花。（文/李林）
