基于VR技術(shù)的虛擬口吃矯正醫(yī)療產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

嚴(yán)磊

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)走過半個(gè)多世紀(jì)的光陰，并在醫(yī)療領(lǐng)域展開了科研與應(yīng)用。但在言語障礙矯正與治療方面、特別是口吃矯正領(lǐng)域的應(yīng)用還不多見。基于目前口吃矯正國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀，著重分析了VR技術(shù)在口吃矯正康復(fù)醫(yī)學(xué)中的優(yōu)勢(shì)以及利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解決口吃矯治的難題。通過這些分析都能對(duì)言語康復(fù)領(lǐng)域在VR新科技的結(jié)合創(chuàng)新應(yīng)用方面起到推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：VR；口吃矯正；言語康復(fù)；虛擬現(xiàn)實(shí)

口吃矯正屬于康復(fù)醫(yī)學(xué)，因?yàn)榭诔猿C治過程是一個(gè)漫長(zhǎng)的康復(fù)過程。在康復(fù)過程中，口吃者需要不斷提升自我認(rèn)知，適時(shí)地找到自己產(chǎn)生口吃的原因以及自我矯正口吃的方向，這樣才能不斷提高矯正效果。在傳統(tǒng)口吃矯正中多采用教師示范、口吃者模仿，遇到難點(diǎn)以圖例來簡(jiǎn)單示意，這種教學(xué)方法使很多口吃者難以聽懂、學(xué)明白，這種傳統(tǒng)授課方式不直觀、呆板，完全靠“自悟”。

1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）又稱“靈境”，它是由三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)模擬真實(shí)世界效果的特殊環(huán)境，并通過各種傳感器設(shè)備，使用戶“沉浸”在這個(gè)虛擬環(huán)境中并進(jìn)行操作和控制，以達(dá)到特殊的目的。VR具備3個(gè)特性即immersion（沉浸性）、interaction（交互性）和imagination（構(gòu)想性），它為處在該環(huán)境下的用戶提供包括視覺、聽覺、觸覺等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互。

2 傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療的局限

傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療通常是矯正師與患者一對(duì)一形式的訓(xùn)練，存在諸多局限性：第一，教學(xué)圖形不直觀，在康復(fù)教學(xué)訓(xùn)練中，要經(jīng)常使用的發(fā)聲器官原理圖平面掛圖，由于受二維空間限制表現(xiàn)不直觀、不清楚。第二，石膏模型道具沉重，移動(dòng)不方便，這些模型大多制作簡(jiǎn)陋，靜態(tài)呆板。第三，突破環(huán)境恐懼訓(xùn)練中，受時(shí)間、人員、場(chǎng)景、資金限制，訓(xùn)練環(huán)境多為學(xué)員自我扮演練習(xí)，難于達(dá)到真實(shí)場(chǎng)景訓(xùn)練效果，降低了康復(fù)效率。第四，由于視覺盲點(diǎn)，口吃者在訓(xùn)練時(shí)難于理解呼吸發(fā)聲原理與錯(cuò)誤的呼吸方式，以及錯(cuò)誤的發(fā)聲位置。

3 口吃康復(fù)治療結(jié)合VR技術(shù)的必要性

世界衛(wèi)生組織把口吃定義為一種言語節(jié)律障礙。在說話過程中個(gè)體確切知道他希望說什么，但是有時(shí)由于不隨意的發(fā)音重復(fù)、延長(zhǎng)或停頓（中斷），而在表達(dá)思想時(shí)產(chǎn)生困難?？诔哉唛L(zhǎng)期以來形成的不良的發(fā)音模式，在大腦皮層中形成病理興奮灶，要消除這個(gè)病理興奮灶，就目前醫(yī)學(xué)水平還不能靠手術(shù)和藥物去消除它，只能通過長(zhǎng)期的康復(fù)訓(xùn)練，強(qiáng)化口吃者的言語訓(xùn)練模式，來建立新的興奮灶，從而達(dá)到口吃的康復(fù)治療的目的。

在口吃康復(fù)治療中，是基于不斷通過言語訓(xùn)練提升口吃者的認(rèn)知、情緒、言語行為不斷康復(fù)的過程。VR口吃康復(fù)系統(tǒng)可以打破傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性，它可以針對(duì)不同類型功能障礙的患者提供不同的言語虛擬訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái)，使口吃者以做游戲或完成趣味性任務(wù)的方式進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，以此調(diào)動(dòng)患者的積極性。另外，VR康復(fù)系統(tǒng)能夠通過數(shù)字影像將心理引導(dǎo)與生理治療結(jié)合起來，通過音樂、畫面、文字和語音提示等多感官形式給患者以正面的激勵(lì)反饋，幫助口吃患者構(gòu)建一個(gè)康復(fù)訓(xùn)練的虛擬平臺(tái)。因此，將言語康復(fù)訓(xùn)練與VR技術(shù)相結(jié)合具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

4 VR虛擬技術(shù)在康復(fù)治療中的優(yōu)勢(shì)

VR虛擬技術(shù)，在口吃矯正治療中的應(yīng)用，目前在同行業(yè)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)。它將對(duì)未來的口吃矯正方法和實(shí)踐產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

4.1 訓(xùn)練便利優(yōu)勢(shì)

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以滿足口吃者足不出戶，完成呼吸發(fā)聲訓(xùn)練。利用互聯(lián)網(wǎng)、新數(shù)字媒體，如，iPad、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，下載該版APP客戶端，用戶不受時(shí)間、空間和教師條件的約束、在任家中接受言語訓(xùn)練。

4.2 訓(xùn)練直觀優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的口吃矯正訓(xùn)練多以書籍為主，書中在配以簡(jiǎn)單的插圖說明，由于印刷技術(shù)及空間維度限制，呼吸發(fā)聲口腔結(jié)構(gòu)以及動(dòng)態(tài)表達(dá)，都不能及時(shí)準(zhǔn)確的表現(xiàn)各器官的結(jié)構(gòu)以及直觀的呼吸與發(fā)聲的復(fù)雜關(guān)系。尤其是在口吃用戶的講話時(shí)的口吃癥狀的氣息流暢度的表現(xiàn)通過3D動(dòng)畫仿真模擬出來的真實(shí)效果。讓用戶，更加直觀真實(shí)的觀察到器官結(jié)構(gòu)與發(fā)聲原理，從而使用戶更深刻了解口吃的根源，理解自己在講話時(shí)，發(fā)生怎樣不該發(fā)生的錯(cuò)誤。

4.3 矯正效果優(yōu)勢(shì)

不僅適合口吃用戶獨(dú)立體驗(yàn)訓(xùn)練，而且，可以由矯正老師授課時(shí)使用，也方便用于當(dāng)面咨詢時(shí)，講解不易表達(dá)的訓(xùn)練內(nèi)容，通過把難于理解的呼吸發(fā)聲原理用3D動(dòng)畫表現(xiàn)，同時(shí)又具備交互式360度角度觀看，寓教于樂，易學(xué)、易懂、易會(huì)、易喚起口吃用戶訓(xùn)練的自信心和調(diào)整消除口吃者的自卑不良情緒，從而更大幅度提高口吃矯正的效果。

5 基于VR虛擬技術(shù)在口吃矯治康復(fù)中的應(yīng)用

5.1 VR技術(shù)在認(rèn)識(shí)發(fā)聲器官中的應(yīng)用

在VR三維可視化應(yīng)用中，可以根據(jù)醫(yī)用人體發(fā)聲器官解剖結(jié)構(gòu)圖，比例關(guān)系，模擬出發(fā)聲各器官，如，口腔、鼻腔、胸腔等結(jié)構(gòu)相關(guān)細(xì)節(jié)。根據(jù)發(fā)聲器官的生理結(jié)構(gòu)，采用3D軟件建模技術(shù)模擬三維仿真結(jié)構(gòu)，清晰直觀表現(xiàn)發(fā)聲各器官結(jié)構(gòu)及關(guān)系，通過VR系統(tǒng)，靈活生動(dòng)的交互形式，沉浸式的體驗(yàn)方式呈現(xiàn)。

5.2 VR技術(shù)在呼吸發(fā)聲訓(xùn)練中的應(yīng)用

在口吃矯正中口吃者難于理解自己的難發(fā)、中阻、連發(fā)、痙攣原因，很難直觀地看到自己的發(fā)音器官運(yùn)動(dòng)方式和發(fā)聲位置的錯(cuò)誤，所以可以通過3D虛擬仿真動(dòng)畫技術(shù)模擬口吃者常見的錯(cuò)誤發(fā)聲習(xí)慣。

通過三維動(dòng)畫虛擬表現(xiàn)出口吃者錯(cuò)誤的呼吸發(fā)聲動(dòng)作，簡(jiǎn)單易懂地表現(xiàn)出氣息與發(fā)聲的復(fù)雜關(guān)系。當(dāng)人不緊張時(shí)呼吸與發(fā)聲的狀態(tài)與流程，當(dāng)人緊張時(shí)聲帶瞬間閉鎖的狀態(tài)；首音難發(fā)伴隨痙攣的狀態(tài)與流程；當(dāng)順利說話時(shí)中途突然卡住受阻的狀態(tài)與流程；連發(fā)型口吃的狀態(tài)與流程。

5.3 VR技術(shù)在模擬訓(xùn)練環(huán)境中的應(yīng)用

通過3D建模，可以模擬出口吃者比較恐懼的講話時(shí)的緊張環(huán)境，比如當(dāng)眾講話演講現(xiàn)場(chǎng)、領(lǐng)導(dǎo)辦公室、課堂上的環(huán)境等虛擬環(huán)境，同時(shí)也可以通過設(shè)置添加觀眾或者與環(huán)境相匹配的人物，如單位領(lǐng)導(dǎo)、警察、老師等虛擬人物。口吃者用戶在進(jìn)入環(huán)境前可以根據(jù)自己訓(xùn)練的目的進(jìn)行虛擬選擇環(huán)境及人物。用戶可以佩戴VR頭盔，沉浸式體驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)的演講說話前的緊張氣氛達(dá)到訓(xùn)練講話的克服緊張情緒系統(tǒng)脫敏目的。并且，虛擬環(huán)境中的人物或環(huán)境氣氛，會(huì)通過傳感器，根據(jù)用戶的聲音流暢度、肢體語言表現(xiàn)等反饋，三維虛擬環(huán)境會(huì)出現(xiàn)模擬真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)，比如，當(dāng)口吃者言語訓(xùn)練表達(dá)的非常流暢時(shí)，在場(chǎng)的觀眾會(huì)有熱烈的鼓掌聲。

6 結(jié)語

VR技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療的不足與局限。針對(duì)口吃矯正中的視覺盲點(diǎn)問題通過三維可視化與虛擬動(dòng)畫模擬仿真完美體現(xiàn)。通過視覺、聲音等傳感器，將用數(shù)字虛擬場(chǎng)景還原講話場(chǎng)景，使口吃者得到虛擬場(chǎng)景突破訓(xùn)練。VR技術(shù)在言語康復(fù)領(lǐng)域中結(jié)合臨床應(yīng)用研究能夠在言語康復(fù)領(lǐng)域的數(shù)字化矯治水平起到推動(dòng)作用。雖然。目前由于VR技術(shù)在語音識(shí)別方面還存在一定技術(shù)局限，人工智能與情感傳感方面還不能達(dá)到完美交互，但隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來口吃患者很有可能所面對(duì)是一個(gè)接近人的智能機(jī)器人來進(jìn)行口吃康復(fù)訓(xùn)練，讓我們期待這一天盡早到來。

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