[发明专利]一种用于儿童弱视康复的虚拟现实射击游戏治疗系统

说明书

本发明提供一种用于儿童弱视康复的虚拟现实射击游戏治疗系统，包括：射击游戏关卡模块、眼动追踪模块、玩家模块、数据库模块；所述射击游戏关卡模块用于实现如下功能：训练参数的显示与选项的设定、子弹的生成与相关计算、射击目标对象的生成、游戏场景的生成和游戏角色的显示；所述眼动追踪模块用于追踪患者在游戏训练过程中的眼动数据，并进行记录；所述玩家模块用于处理患者玩家、其他相关用户的输入交互操作；所述数据库模块用于负责记录与写出训练数据。本发明采用虚拟现实射击游戏的方式，形成一种人性化、高依从的儿童弱视康复训练系统，可以提升儿童的训练动机，进而提升医疗康复依从度。

技术领域

本发明涉及儿童视功能训练与弱视康复，尤其是涉及一种用于儿童弱视康复的虚拟现实射击游戏治疗系统。

背景技术

1、双眼分视

弱视是一种视觉信息处理障碍的疾病，也是儿童视觉发育的敏感期常见的眼科疾病，是儿童单眼视力丧失的最常见原因，导致无法判断深度、位置等立体空间信息。

双眼分视指的是通过对媒介的运用，独立地控制呈现给人的左眼和右眼的图像。在弱视康复治疗中，通过给予患者的优势眼、弱视眼以不同程度的图像刺激，形成双眼分视的效果，这种治疗方法始于2010年Xu等提出的推拉式双眼弱视训练方法[1](此处数字为引用的参考文献序号，详见背景技术最后的参考文献列表)，并由此逐步发展出了不同的双眼分视技术。

双眼分视的核心思想是，在加强患者弱视眼对图像感知的同时，对患者的优势眼进行抑制，以平衡患者双眼对视觉中枢的信号输入。

2、虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种高端的人机接口技术。它使用计算机生成一种虚拟的立体环境，为用户构造沉浸式、交互式、多感官、以观察者为中心的虚拟环境，目标是提供一种身临其境的真实体验。用户能够沉浸在模拟世界中，通过视觉、听觉或触觉的多感官渠道进行交互[2]。

虚拟现实是近年来最具视觉认知刺激潜力的媒介。此外，虚拟现实的头戴显示器为双屏显示，可以利用这一成像原理对图像进行双眼分离的处理。

3、知觉学习

知觉学习指的是通过训练的累积，使人的知觉任务得到改变或提高的变化过程。与视觉相关的能力在儿童整体的知觉学习中占据重要位置[3]，而弱视康复包括视功能的恢复，也包括视觉与其他知觉协同能力的恢复。Chung等人的研究表明，知觉学习可以显著提高弱视患者观察物体的能力，加快视力恢复[4]。

基于游戏的治疗是一种知觉学习现象，游戏可以在认知、感知等多维度吸引弱视患者，为弱视康复过程中的强化和重复训练提供技术方法。

4、射击游戏

射击游戏是动作类游戏的一种，强调利用射击途径来完成目标。在射击游戏中，玩家需要持续监控环境中分布广泛、不可预测的事件，对事件作出快速、准确的响应。据Cohen等人的研究，需要精确快速的视觉分析来指导准确瞄准动作的游戏，是提高视觉注意力的最有效方法[5]。此外，射击游戏中包含了相对位置判断、深度感知、遮挡识别等多项视觉任务，可以有效地帮助儿童患者训练视觉感知能力。

遵循心流理论的游戏设计具备一定的挑战性、沉浸感，也具有良好的交互性和反馈循环，对儿童患者具有较大的吸引力，可以提高儿童患者接受治疗的意愿。

弱视是儿童视觉发育到达敏感期时常见的眼科疾病，而弱视属于无器质性眼病，患者视觉的功能缺陷可以通过科学康复手段进行重建。儿童时期，人的视觉能力的可塑性强，处于弱视康复治疗的最佳时期。目前，影响弱视康复治疗成效的因素主要有两项，一是不同患者的生理差异，二是患者对治疗方案的依从性差异。传统的眼罩遮盖疗法需要儿童在日常生活中使用贴布、眼罩等材料遮盖眼睛，可能会使儿童患者产生羞耻和逆反心理；由于遮盖材料本身的物理性质，患者在使用过程中可能会出现不适感，从而导致儿童弱视患者的治疗依从性较差；遮盖本身完全抑制了优势眼的使用，不利于训练双眼的视觉融合。