信息可视化交互技术在康复训练设备中的应用探究
江加贝 唐兰林 王可
摘要：老年人多是带病生存甚至并存多种疾病，因而常伴有日常生活活动障碍。由于疾病及身体机能退化导致的肢体行为不便是影响老年生活的主要因素之一。人口老龄化进程及人们对于生活质量的追求加快推动了市场对于康复训练设备的需求。信息可视化交互技术在康复训练设备中的应用可提高活动障碍老年患者的用户体验，对老年患者物理康复过程中产生积极影响。文章以肢体功能康复训练设备为例就信息可视化交互技术的概念、作用机制及其在实际应用中的进展进行综述。
关键词：信息可视化 康复训练设备 活动障碍老年人
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2017）04-0118-02
引言
日常生活中我们往往要面对各种各样纷繁复杂的数据，这些数据具有简洁性严谨性，但对于用户来说抽象的数据不易于直观理解。信息可视化技术将分别独立的数字通过图形图像的视觉传达给用户是解决数字表达抽象性的有效方式。信息可视化技术通过计算机的图形图像技术和挖掘数据的方法，把隐藏在数据中的信息通过交互手段进行展示，辅助分析数据，帮助用户发现规律。
一、研究背景
（一）课题背景
我国老年人口基数相对较大，随着身体机能的退化老年人多是带病生存甚至并存多种疾病，因而常伴有日常生活活动障碍。因疾病及身体机能退化引起的肢体行动不便是影响老年人生活的主要因素之一，同时老年群体相对于其他年龄层群体出现肢体活动障碍率相对较高，一旦出现活动障碍，老年人不但面临生活困境，生活质量下降，还会给家庭、社会带来照料负担，而这些又会使他们遭受心理压力，所以老年康复逐渐成为我国关注的热点。
中国老年人长寿而不健康的现象比较严重，康复治疗虽然不能完全治愈受损机能，却可以尽可能地帮助他们恢复自理能力及健康状态下的生活质量减轻家庭与社会的负担。但是我国的老年康复发展缓慢，很多肢体康复设备仍然停留在以满足基本机械功能为主的初级阶段，无论是人力资源还是设备资源都开始无法跟上快速老龄化社会的节奏，因此解决老年人的康复医疗问题成为了当今社会面临的重要挑战-。
（二）信息可视化技术的概念与现状
信息可视化是将数据信息以图形图像化的形式表现出来，用视觉化的方式设计表现抽象化的数据，帮助用户快速准确地理解隐含在数据中的各种信息。人类对于可视化形式有快速识别的天然能力，因此将人脑和计算机这两种系统联系在一起，便于人类浏览、研究大规模抽象化数据，两者产生交互行为，从而发现在纷繁杂乱数据中的隐藏的信息规律和特征。
信息的传达是由各种视觉元素组合搭配而成的。例如尺寸大小的改变、平面立体的切换、色彩的强烈与深浅等，这些都可以准确直观地呈现数据中的信息，帮助用户快速地理解并分析数据，形成一个高效的信息交互传递过程。信息可视化设计的准则是全面完整并准确合理的表达信息，突出重要数据和数据之间的关联性，整体与部分的对比和结合，展现交互式功能性数据。近年来信息可视化技术已广泛得到应用，它涉及到了人类生活的方方面面，在无形中对人类的生活方式造成了潜移默化的影响和改变。通过可视化的表达形式与交互技术用户能够立即理解大量的信息，因此将信息可视化交互技术应用于康复训练设备中对康复治疗、心理干预以及医学教育培训等具有很大潜力及积极的影响。
二、肢体功能康复训练设备调研分析
（一）现有设备使用人群需求分析
康复医学是利用多种物理辅助手段帮助患者最大程度地恢复受损机能，使其最大可能地恢复生活自理、工作劳动等。康复训练过程中通过对应机能有针对性的训练动作和知觉知能反馈，不断重复刺激受损机能，从而最大可能地达到康复目的。目前最常见的康复训练治疗方法大多过于集中在分解动作训练，这些分解动作不具备现实实践意义，对于现实生活所需的整合动作没有切实有效的帮助，无法满足适应日常生活的需求；在治疗过程中由于训练动作的单调、重复、乏味，很容易让患者产生消极厌烦情绪，不利于患者尤其是老年患者康复治疗的持续和深入。
为了更好地分析目前肢体功能康复训练设备存在的问题，以提高用戶体验为目的，运用服务设计方法归纳得出其5个主要利益相关者的主要问题和需求（见表1）：首先对于患者来说，现有的肢体功能障碍已经给他们造成了生理上和心理上的强烈不适。在使用康复训练设备时，通常接收到的都是数字化的训练要求，训练过程也没有及时的治疗进程反馈，这对患者无疑是多增添了一份负担。尤其针对老年患者群体，他们的记忆及认知能力退化，往往不能为外界发生的事物做出及时的反应，因此单一的机械化训练容易让他们产生抗拒感；其次医生在传统的治疗信息反馈中无法精确实时获得患者治疗进程，使得治疗方案修正滞后影响患者康复；在康复医学中治疗师是治疗方案里的实施者，由于现有治疗模式的局限性及大多数人对于康复治疗及康复器械的零基础使得治疗师只能一对一帮助患者进行康复训练与指导，导致现有模式成本高且效率低；同患者面临的问题一样，陪伴患者一旁的家属们因为治疗进程的未知性使得他们容易产生不安感，这样的负面情绪也会随着时间的推移影响到患者的情绪；康复设备随着时代的发展面临着转型，而大多数设备商无法脱离传统的设计模式对于产品开发停滞不前。
因此在这样的现实矛盾下，通过信息可视化交互技术可实现训练数据生动形象的呈现给患者和家属；数据的及时传输和对比可帮助医生和治疗师提高工作效率；同时也为设备商带来了新的思路与商机。信息可视化交互技术的介入使得设备的利益相关者们得到了共赢的状态，为康复设备转型发展找到新的机遇与发展。
（二）信息可视化交互技术在肢体功能康复训练设备实际应用中的进展
信息可视化交互技术的优势在于其直观和生动化的表达形式，使得任何用户群体可以快速地理解大量信息。因此在信息可视化交互技术的应用下，患者可快速理解医生和治疗师提供的治疗计划根据可视化的引导完成康复作业；康复过程中设备通过可视化的形式给患者及时反馈康复进度，为康复过程中患者的复杂心理给予积极的引导和暗示，以鼓励患者维持重复动作训练的主动性，弥补单一机械化康复训练实现不了的康复效果，激发患者的残存功能和潜在能力，有利于康复计划和康复目标的进一步制定，从而保证康复训练的及时性和有效性。
（如图1）所示，是基于视觉交互的手部运动功能康复系统。它的硬件部分包括个人计算机、普通摄像头、可调高度的简易平板和简易辅助训练器件（如积木、细棒等）。其中个人计算机用来进行仿真场景生成以及视觉运算；摄像头用来获取人手的位置信息；简易平板和简易辅助训练器件主要用来辅助患者产生较为真实的力触觉感知。
（三）小结
从目前医疗市场发展现状来看，许多医疗设备开始重视用户体验，并且也进入了智能化方向发展。然而大多数肢体功能康复训练设备商盲目跟从大趋势对康复器械进行简单的交互设施结合，却并没有真正地从患者、医生及治疗师的使用角度出发，使得很多设备带着智能化高科技的高帽子而没有任何实际意义上的改善。
斯坦福大学设计学院提出的产品设计开发中第一个步骤叫作移情（Empathize），即要有同情心、同理心去体会用户的心理与需求。所以设计师需要进行角色扮演，站在患者和医生的角度去思考如何能在治疗中提高用户体验以及最大程度地去满足他们的需求。尤其对于老年患者，由于他们身体功能随着年龄增长而下降，使得其他方面也受到相对的影响，设备商与设计师需要就老年患者的行为习惯、生理结构、心理情况、思维方式及认知情况等进行充分的前期调研。在产品开发过程中，根据原有产品的基本功能和性能的基础上，整合抽象的训练数据参数，有针对性地设计信息界面与信息可视化的呈现。信息可视化交互设计的应用目的是将器械操作变得通俗易理解，交互方式简单化，当老年患者在使用产品时可以一目了然，不产生附加的操作负担，同时帮助老年患者激发康复潜能同时也为医务人员提供及时的数据比较，帮助他们进一步为患者进行诊疗。
结语
通过肢体功能性训练设备为例的信息可视化交互技术在康复设备中的可行性已得到初步证实，但由于调研受众数量少，有些数据还比较局限，并且不同的康復训练设备中训练参数和训练障碍也各有不同，因此我们还需建立丰富的用户使用场景模型，调整设备对应的视觉元素，针对年龄、受损机能、心理状态、认知、视觉经验累积等有差异的患者进行修改完善，以满足不同相关利益者们的需求，结合信息可视化技术进一步研究与开发产品以提高活动障碍老年人的用户体验，为他们提供更好的康复训练环境与设施。
随着养老模式的健全，接受康复训练的老年患者并不一定局限在医院进行康复训练，有的会在家里或选择就近社区进行治疗；另外社会的进步使得人们健康意识的提高，将会出现用户需要购买康复保健类医疗器械回家，这就要求康复医疗设备趋向家庭化发展，使其需要像家用电器或家用健身器材一样，有较好的用户体验性，设备较为智能化、操作简单化、形态轻便化和美观化。因此，不难得出随着政府越来越重视围绕老龄化社会设施的建设，结合信息可视化交互技术的康复医疗设备将会拥有一个很大的市场前景。
