计算机在康复医学中的应用(二)
作者：唐 丹
单位：广州市残疾人康复中心，广州市广卫路21号，510030
关键词：
计算机在康复医学中的应用4 电脑在康复医学教育中的应用 康复医学中的计算机辅助教学(computer assisted instruction,CAI)，就是将康复医学的教学内容和教学过程中出现的图、文、声、像、动画，以及活动影像等信息通过计算机系统存储、加工、传输和呈现，并实现人-机对话，从而提高康复医学教学的趣味性和有效性；通过康复医学的试题库系统和练习系统，有效而客观地评估康复医学的教学成果。我国的一些医学院校也开始了CAI在康复医学教学中的尝试，并研制出“康复评定学CAI”教学软件。随着多媒体技术和网络技术的发展，众多的医学数据库充分发挥INTERNET的优势，以多媒体方式在INTERNET提供在线康复医学继续教育服务和资料查询。远程教学与虚拟图书馆就是在INTERNET上出现的一种新型教学培训及资料查询方式。康复工作者还可以利用INTERNET上的康复医学交互学习课程和专题讨论组进行学习和交流。
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5 康复医学专科数据库的研究
5.1 医学康复统一数据库系统 1983年，美国纽约州立大学的康复医学系在“物理医学和康复学会”及“康复医学会”的支持下，率先开始了医学康复统一数据库系统(uniform data system for medical rehabilitation, UDSmr)的研究工作。该系统的主要目的是使大多数的康复医生能用统一可信的方法来评测残疾的严重程度和医学康复的结果。
5.2 功能恢复预测系统 1993年，日本东北大学康复医学研究所经过6年的努力，研制开发了“功能恢复预测系统”(recovery evaluating system, RES)。该系统将患者入院时的各种资料，通过计算机 进行处理，从而对患者的上肢功能、认知功能、社会成熟度及运动年龄等功能进行预测。
5.3 脑卒中统一数据库系统 中山医科大学和广州市残疾人康复中心的学者通过多年的努力，研制并开发了“脑卒中统一数据库系统”(stroke uniform data system, SUDS)。本系统为脑卒中的医疗、教学和科研积累基本数据。能自动对大量的信息和数据进行综合管理和统计分析，并能对脑卒中患者的运动功能、认知功能、日常生活活动能力等功能进行初步预测，为临床和科研提供帮助。
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5.4 复康专科资源数据库系统 由香港复康专科资料中心研制并开发了“复康专科资源数据库系统”。该系统建成以来，共收录了残疾用品、用具七千余种，并对其进行整理分类。使用者只要输入相应的主题词或关键词，就可以很方便地查询到有关的残疾辅助用品用具的种类、厂家、产地、用途、价格、代理商等资料。
5.5 康复工作运行监测与结果分析系统 康复工作运行监测与结果分析系统(operation monitoring and analysis of results, OMAR)是一个数据库管理系统，主要为帮助社区康复工作者所设计的追踪、分析、评价预定的康复目标、康复结果，从而提高社区康复的工作效率。
6 康复医学应用计算机的改装 由于康复医学的研究对象都遗留不同程度的功能障碍，如运动功能障碍和认知功能障碍等，必须选择合适的计算机技术和设备，甚至对计算机的软、硬件进行适当的改造，才能适合患者使用和应用于康复治疗中。
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6.1 功能评估和相应计算机技术的选择 对患者的功能和相应计算机技术及设备的评估，可以了解患者的功能需求，确定相应的计算机技术和设备来帮助患者。评估是通过康复工作组的形式来进行的。工作组的专业人员包括康复医师、作业治疗师、物理治疗师、语言治疗师、康复护士和工程技术人员等。作为评估过程的重要一员，还应包括患者本身及其家人。
6.1.1 确定患者的目标和任务：评估的首要步骤是了解患者的目标和需求，并最终确定与患者功能相适应的计算机技术和设备。
不同类型的患者需要计算机辅助的方式和目的各不相同。例如，对于成人偏瘫患者可能需要通过计算机的帮助来进行上肢技巧训练，改善上肢的功能；对于脑瘫儿童，则可能需要通过选择或编写计算机游戏，对其进行教育和训练，促进其认知功能和社会-心理能力的发展。
6.1.2 评定患者的功能水平：对患者功能水平的评定，应包括患者的功能评估、个体行为及环境因素等三方面。通过评估，了解并掌握患者与使用计算机有关的运动、认知、言语、感觉等功能，以及患者个人的社会心理行为、社会和家庭的支持等；通过评定，还必须了解患者本人对使用计算机的态度、家居生活环境的无障碍设施情况等资料；此外，康复工程技术人员也必须了解有关的计算机公司以及其售后服务体系等方面的资料。对患者的评估是一个动态的过程，随着患者的病情和治疗的发展而持续进行，直至最终确定相应的计算机技术和设备。
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6.1.3 影响患者使用计算机的主要因素：了解患者的功能障碍对使用计算机的影响，也是康复评定的一项重要内容。在康复治疗过程中，为患者选择适宜的计算机辅助技术时，必须充分考虑并评估这些影响因素，采取相应的措施，对计算机的软、硬件进行适当的调整和改造。
6.2 计算机改装6.2.1 键盘的改装：目前的计算机命令多是通过键盘进行输入的。键盘的布局和排列，对于上肢功能正常的健全人来说，是十分简便的。但是，对于瘫痪的患者来说则比较困难。例如：高位截瘫的患者根本无法操作传统的标准101键盘；对于偏瘫患者来说，由于手指的功能受限，很难准确控制标准键盘上的键，而且，单手操作则降低了输入的速度。
微型键盘：由于微型键盘只有4寸长，手指只需放在键盘中央，稍作移动，就可以按到每个键。上肢关节活动度和肌力明显下降的患者可以选择微型键盘。
特大键盘：精细动作不能的患者很难控制标准键盘上那些较小的键，可以选择特制的大键盘来进行输入操作；很多特大键盘都可按使用者的要求而改装，例如可以把最常用的键安放在较方便的位置，有助活动能力受限制的患者使用计算机。
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6.2.2 输入方式的改变。
.开关掣：可用于捕捉患者所作的任何动作，并将该动作翻译成计算机的信号。开关掣有很多不同的种类和操作方法，并可被身体的任一部位的动作所激活，包括头、手、脚，甚至是眼部的运动，如手指轻按、皱眉头、脚趾轻踏等。
开关掣的种类和操作方法很多，可以利用不同的开关掣对患者进行康复训练和治疗。如可以利用抓握式开关掣训练偏瘫患者的手指灵活性；利用大型轻触面开关掣训练脑瘫及偏瘫患者的上肢协调性；同样，利用开关掣的原理，并选择适当的接口，可以将许多简单的康复训练设备联接到计算机，从而应用于患者的康复训练和治疗中。
.莫尔斯代码输入系统：另一种输入方式就是利用双开关掣输入摩尔斯代码。莫尔斯代码包括一系列的长短信号，通常分为“的”、“答”两种。通过开关掣便可以把这些长短的信号输入计算机，而计算机则将其翻译成字符和数字。
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.声音输入系统：患者只要在传声器上说出指令，甚至发出一些可供识别的声音，计算机便会根据所发出的指令运作。对于四肢严重瘫痪的高位截瘫患者，声音输入系统的出现，无疑是一项令人振奋的科技发明。
.头控指示杆：头控指示杆是一个可调校的头载装置，并附有由前额伸延出来有橡皮包着的指示杆。使用者配戴头控指示杆后，便可以利用头部的运动，在键盘上选按所需的键。头控指示杆适用于四肢功能受限的截瘫患者。
6.2.3 使用鼠标模拟器：鼠标控制对健全人是非常方便的。但是，如果瘫痪患者不能使用鼠标，就可以使用鼠标模拟器来进行输入操作。
.操纵杆：通常用于计算机射击游戏，但亦可用于代替鼠标。操纵杆可放置在不同的位置，并且可以用身体不同部位操作，如头部、下颌，甚至口部等。经过适当的改装，操纵杆也可应用于瘫痪患者上肢的康复训练。
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.跟踪球：像一个倒置的鼠标，使用时只需移动在一个静止的容器中的球，而不像鼠标那样要在桌面上移动。跟踪球可置于任何方便的位置，也可以用脚和下颌来进行操纵。跟踪球适用于上肢关节活动度降低的瘫痪患者，经适当改装后，亦可用于手指的灵巧性训练。
操纵杆及跟踪球同样需要特殊的扫描软件系统(即“屏幕键盘系统”)来支持。
.头控鼠标：是一个特制的头盔，患者配戴后，只需移动头部，便可把鼠标的信号输入计算机，并有效地实现所有的鼠标功能。有些系统在头盔上装有呼吸管，用以代替鼠标的按钮。当吹气进呼吸管时，该装置会把指令输入计算机，其作用相当于按下鼠标的按钮。该装置也可运用其他鼠标功能，如“拖曳”、“选项”、“连击”等。
头控鼠标可能完全代替键盘和鼠标。在头控鼠标的应用软件里，通常装入了“屏幕键盘”的小型软件。利用这种小型软件，再利用移动颈部和头盔上的呼吸管，便可以自如地进行计算机的操作。头控鼠标适应于上肢功能受限或四肢瘫痪的高位截瘫患者。
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6.2.4 其它辅助技术：键锁、键套、慢键(slow keys)可以帮助残疾者更为高效地控制计算机键盘。
7 环境控制系统
7.1 环境控制系统的组成
环境控制系统主要由三部分组成：①由传感器组成的输入部分；②接受来自传感器的信号并把该控制信号输送到外周设备的计算机处理系统；③外周设备和家用电器。
7.2 环境控制系统的种类 按照使用的目的来进行分类，环境控制系统可分为下列不同的种类：移动辅助系统、洗澡辅助系统、排便处理系统、人工呼吸系统、自动翻身辅助系统、日常生活辅助系统、信息传递辅助系统、教育、训练辅助系统、职业辅助系统、紧急呼救辅助系统、娱乐辅助系统。
7.3 环境控制系统的应用 环境控制系统的研究和开发，使得各种伤、残病人能够利用自身的残存功能和身体动作，转换为各种电器信号和其它控制信号，自如地操作各种独立生活辅助器具，并参与社会生活。以颈椎高位截瘫的病人为例，来看一看环境控制系统的功能和作用。在生活上，他可以通过头控装置，甚至利用声音输入系统发出口头指令，来操纵周围的环境，如门窗、家用电器等的开启，室内温度的调节等；也可以利用移动辅助系统、洗澡辅助系统等日常生活辅助系统来实现日常生活的自理；在工作上，他可以通过计算机或可视电话对部下发出指令，还可直接与贸易伙伴进行网上谈判，并可以通过计算机银行取得贷款，达成交易。此外，他还可以通过信息传递辅助系统和计算机的互联网络，随时与家人和朋友联系和交谈，并可以及时了解并掌握世界最新的商业情报和贸易行情。这样，现代医学和康复技术虽然不能完全恢复该患者的四肢功能，但是，依靠电子计算机技术和环境控制系统帮助，他同样过着健全人一样的生活，完全融入到了现代社会生活之中。
致谢：本文部分参考资料由香港复康资源中心林小玲小姐及香港伊利莎白医院职业治疗部梁国辉先生提供，谨表谢意。
收稿日期：1998-07-13, http://www.100md.com
单位：广州市残疾人康复中心，广州市广卫路21号，510030
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计算机在康复医学中的应用4 电脑在康复医学教育中的应用 康复医学中的计算机辅助教学(computer assisted instruction,CAI)，就是将康复医学的教学内容和教学过程中出现的图、文、声、像、动画，以及活动影像等信息通过计算机系统存储、加工、传输和呈现，并实现人-机对话，从而提高康复医学教学的趣味性和有效性；通过康复医学的试题库系统和练习系统，有效而客观地评估康复医学的教学成果。我国的一些医学院校也开始了CAI在康复医学教学中的尝试，并研制出“康复评定学CAI”教学软件。随着多媒体技术和网络技术的发展，众多的医学数据库充分发挥INTERNET的优势，以多媒体方式在INTERNET提供在线康复医学继续教育服务和资料查询。远程教学与虚拟图书馆就是在INTERNET上出现的一种新型教学培训及资料查询方式。康复工作者还可以利用INTERNET上的康复医学交互学习课程和专题讨论组进行学习和交流。
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5 康复医学专科数据库的研究
5.1 医学康复统一数据库系统 1983年，美国纽约州立大学的康复医学系在“物理医学和康复学会”及“康复医学会”的支持下，率先开始了医学康复统一数据库系统(uniform data system for medical rehabilitation, UDSmr)的研究工作。该系统的主要目的是使大多数的康复医生能用统一可信的方法来评测残疾的严重程度和医学康复的结果。
5.2 功能恢复预测系统 1993年，日本东北大学康复医学研究所经过6年的努力，研制开发了“功能恢复预测系统”(recovery evaluating system, RES)。该系统将患者入院时的各种资料，通过计算机 进行处理，从而对患者的上肢功能、认知功能、社会成熟度及运动年龄等功能进行预测。
5.3 脑卒中统一数据库系统 中山医科大学和广州市残疾人康复中心的学者通过多年的努力，研制并开发了“脑卒中统一数据库系统”(stroke uniform data system, SUDS)。本系统为脑卒中的医疗、教学和科研积累基本数据。能自动对大量的信息和数据进行综合管理和统计分析，并能对脑卒中患者的运动功能、认知功能、日常生活活动能力等功能进行初步预测，为临床和科研提供帮助。
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5.4 复康专科资源数据库系统 由香港复康专科资料中心研制并开发了“复康专科资源数据库系统”。该系统建成以来，共收录了残疾用品、用具七千余种，并对其进行整理分类。使用者只要输入相应的主题词或关键词，就可以很方便地查询到有关的残疾辅助用品用具的种类、厂家、产地、用途、价格、代理商等资料。
5.5 康复工作运行监测与结果分析系统 康复工作运行监测与结果分析系统(operation monitoring and analysis of results, OMAR)是一个数据库管理系统，主要为帮助社区康复工作者所设计的追踪、分析、评价预定的康复目标、康复结果，从而提高社区康复的工作效率。
6 康复医学应用计算机的改装 由于康复医学的研究对象都遗留不同程度的功能障碍，如运动功能障碍和认知功能障碍等，必须选择合适的计算机技术和设备，甚至对计算机的软、硬件进行适当的改造，才能适合患者使用和应用于康复治疗中。
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6.1 功能评估和相应计算机技术的选择 对患者的功能和相应计算机技术及设备的评估，可以了解患者的功能需求，确定相应的计算机技术和设备来帮助患者。评估是通过康复工作组的形式来进行的。工作组的专业人员包括康复医师、作业治疗师、物理治疗师、语言治疗师、康复护士和工程技术人员等。作为评估过程的重要一员，还应包括患者本身及其家人。
6.1.1 确定患者的目标和任务：评估的首要步骤是了解患者的目标和需求，并最终确定与患者功能相适应的计算机技术和设备。
不同类型的患者需要计算机辅助的方式和目的各不相同。例如，对于成人偏瘫患者可能需要通过计算机的帮助来进行上肢技巧训练，改善上肢的功能；对于脑瘫儿童，则可能需要通过选择或编写计算机游戏，对其进行教育和训练，促进其认知功能和社会-心理能力的发展。
6.1.2 评定患者的功能水平：对患者功能水平的评定，应包括患者的功能评估、个体行为及环境因素等三方面。通过评估，了解并掌握患者与使用计算机有关的运动、认知、言语、感觉等功能，以及患者个人的社会心理行为、社会和家庭的支持等；通过评定，还必须了解患者本人对使用计算机的态度、家居生活环境的无障碍设施情况等资料；此外，康复工程技术人员也必须了解有关的计算机公司以及其售后服务体系等方面的资料。对患者的评估是一个动态的过程，随着患者的病情和治疗的发展而持续进行，直至最终确定相应的计算机技术和设备。
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6.1.3 影响患者使用计算机的主要因素：了解患者的功能障碍对使用计算机的影响，也是康复评定的一项重要内容。在康复治疗过程中，为患者选择适宜的计算机辅助技术时，必须充分考虑并评估这些影响因素，采取相应的措施，对计算机的软、硬件进行适当的调整和改造。
6.2 计算机改装6.2.1 键盘的改装：目前的计算机命令多是通过键盘进行输入的。键盘的布局和排列，对于上肢功能正常的健全人来说，是十分简便的。但是，对于瘫痪的患者来说则比较困难。例如：高位截瘫的患者根本无法操作传统的标准101键盘；对于偏瘫患者来说，由于手指的功能受限，很难准确控制标准键盘上的键，而且，单手操作则降低了输入的速度。
微型键盘：由于微型键盘只有4寸长，手指只需放在键盘中央，稍作移动，就可以按到每个键。上肢关节活动度和肌力明显下降的患者可以选择微型键盘。
特大键盘：精细动作不能的患者很难控制标准键盘上那些较小的键，可以选择特制的大键盘来进行输入操作；很多特大键盘都可按使用者的要求而改装，例如可以把最常用的键安放在较方便的位置，有助活动能力受限制的患者使用计算机。
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6.2.2 输入方式的改变。
.开关掣：可用于捕捉患者所作的任何动作，并将该动作翻译成计算机的信号。开关掣有很多不同的种类和操作方法，并可被身体的任一部位的动作所激活，包括头、手、脚，甚至是眼部的运动，如手指轻按、皱眉头、脚趾轻踏等。
开关掣的种类和操作方法很多，可以利用不同的开关掣对患者进行康复训练和治疗。如可以利用抓握式开关掣训练偏瘫患者的手指灵活性；利用大型轻触面开关掣训练脑瘫及偏瘫患者的上肢协调性；同样，利用开关掣的原理，并选择适当的接口，可以将许多简单的康复训练设备联接到计算机，从而应用于患者的康复训练和治疗中。
.莫尔斯代码输入系统：另一种输入方式就是利用双开关掣输入摩尔斯代码。莫尔斯代码包括一系列的长短信号，通常分为“的”、“答”两种。通过开关掣便可以把这些长短的信号输入计算机，而计算机则将其翻译成字符和数字。
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.声音输入系统：患者只要在传声器上说出指令，甚至发出一些可供识别的声音，计算机便会根据所发出的指令运作。对于四肢严重瘫痪的高位截瘫患者，声音输入系统的出现，无疑是一项令人振奋的科技发明。
.头控指示杆：头控指示杆是一个可调校的头载装置，并附有由前额伸延出来有橡皮包着的指示杆。使用者配戴头控指示杆后，便可以利用头部的运动，在键盘上选按所需的键。头控指示杆适用于四肢功能受限的截瘫患者。
6.2.3 使用鼠标模拟器：鼠标控制对健全人是非常方便的。但是，如果瘫痪患者不能使用鼠标，就可以使用鼠标模拟器来进行输入操作。
.操纵杆：通常用于计算机射击游戏，但亦可用于代替鼠标。操纵杆可放置在不同的位置，并且可以用身体不同部位操作，如头部、下颌，甚至口部等。经过适当的改装，操纵杆也可应用于瘫痪患者上肢的康复训练。
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.跟踪球：像一个倒置的鼠标，使用时只需移动在一个静止的容器中的球，而不像鼠标那样要在桌面上移动。跟踪球可置于任何方便的位置，也可以用脚和下颌来进行操纵。跟踪球适用于上肢关节活动度降低的瘫痪患者，经适当改装后，亦可用于手指的灵巧性训练。
操纵杆及跟踪球同样需要特殊的扫描软件系统(即“屏幕键盘系统”)来支持。
.头控鼠标：是一个特制的头盔，患者配戴后，只需移动头部，便可把鼠标的信号输入计算机，并有效地实现所有的鼠标功能。有些系统在头盔上装有呼吸管，用以代替鼠标的按钮。当吹气进呼吸管时，该装置会把指令输入计算机，其作用相当于按下鼠标的按钮。该装置也可运用其他鼠标功能，如“拖曳”、“选项”、“连击”等。
头控鼠标可能完全代替键盘和鼠标。在头控鼠标的应用软件里，通常装入了“屏幕键盘”的小型软件。利用这种小型软件，再利用移动颈部和头盔上的呼吸管，便可以自如地进行计算机的操作。头控鼠标适应于上肢功能受限或四肢瘫痪的高位截瘫患者。
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6.2.4 其它辅助技术：键锁、键套、慢键(slow keys)可以帮助残疾者更为高效地控制计算机键盘。
7 环境控制系统
7.1 环境控制系统的组成
环境控制系统主要由三部分组成：①由传感器组成的输入部分；②接受来自传感器的信号并把该控制信号输送到外周设备的计算机处理系统；③外周设备和家用电器。
7.2 环境控制系统的种类 按照使用的目的来进行分类，环境控制系统可分为下列不同的种类：移动辅助系统、洗澡辅助系统、排便处理系统、人工呼吸系统、自动翻身辅助系统、日常生活辅助系统、信息传递辅助系统、教育、训练辅助系统、职业辅助系统、紧急呼救辅助系统、娱乐辅助系统。
7.3 环境控制系统的应用 环境控制系统的研究和开发，使得各种伤、残病人能够利用自身的残存功能和身体动作，转换为各种电器信号和其它控制信号，自如地操作各种独立生活辅助器具，并参与社会生活。以颈椎高位截瘫的病人为例，来看一看环境控制系统的功能和作用。在生活上，他可以通过头控装置，甚至利用声音输入系统发出口头指令，来操纵周围的环境，如门窗、家用电器等的开启，室内温度的调节等；也可以利用移动辅助系统、洗澡辅助系统等日常生活辅助系统来实现日常生活的自理；在工作上，他可以通过计算机或可视电话对部下发出指令，还可直接与贸易伙伴进行网上谈判，并可以通过计算机银行取得贷款，达成交易。此外，他还可以通过信息传递辅助系统和计算机的互联网络，随时与家人和朋友联系和交谈，并可以及时了解并掌握世界最新的商业情报和贸易行情。这样，现代医学和康复技术虽然不能完全恢复该患者的四肢功能，但是，依靠电子计算机技术和环境控制系统帮助，他同样过着健全人一样的生活，完全融入到了现代社会生活之中。
致谢：本文部分参考资料由香港复康资源中心林小玲小姐及香港伊利莎白医院职业治疗部梁国辉先生提供，谨表谢意。
收稿日期：1998-07-13, http://www.100md.com