脑卒中后3个月内，是康复治疗的黄金期，是运动功能能够恢复、代偿和重塑的关键期。遗憾的是，由于早期大多数患者的运动能力有限，治疗性训练的选择很少，大多以被动康复为主。该研究旨在针对卒中后神经功能恢复的黄金时间，根据神经可塑性原理，以虚拟现实技术为核心，结合肌电、脑电识别与分析及动捕捉等技术，创新以主动训练为主的临床神经康复评估与训练模式，有望帮助卒中患者在功能恢复的黄金时期得到最佳的康复治疗。

近日，虚拟现实领域的顶级期刊IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG)刊发了北航虚拟现实技术与系统全国重点实验室郝爱民教授联合北航生物医学工程高精尖创新中心李晓光教授团队在虚拟现实技术促进脑卒中康复方面的新进展：《Interactive virtual ankle movement controlled by wrist sEMG improves motor imagery: an exploratory study》。

针对卒中后早期患者康复手段缺乏，康复效果不佳的问题，该研究工作通过生物医学工程、运动康复和虚拟现实多学科交叉，提出了一种基于虚拟现实的新型康复机制。这种机制通过将现实中患者健侧上肢与虚拟场景中患者的患侧下肢运动感知相融合的方式为患者提供了较好地主动参与康复的方法，并通过VR技术提升患者的沉浸感，进而增强患者的运动想象和运动错觉，唤醒患者的运动记忆，最终达到促进运动功能恢复的康复效果；系统采用表面肌电采集的方式来获取患者的运动信息，设计并实现网络学习模型以准确实时地识别患者的连续肢体动作，解决了表面肌电信号微弱且易干扰的问题，实现了准确、实时、稳定的连续动作识别。

该研究除了在健康人群中测试系统功能和性能外，还对患者进行了临床实验。临床实验中共招募了64名早期脑卒中患者进行临床实验，在实验中我们采用了医学量表、开放式采访、表面肌电信号量化评分等多种方式对患者的使用体验和康复疗效进行综合全面的评估。结果显示在运动想象和运动错觉方面，在使用系统进行康复训练时，95%以上的患者均产生了生动的运动想象，并且想象难度也低，也产生了较高的运动错觉和身体所有权感。急性效果评估结果显示患侧胫前肌的肌电明显增强，而健侧胫前肌明显减弱，说明患者在训练后已经能够在一程度上控制患侧足踝，运动功能得到了一定恢复。

图1临床实验

图2表面肌电采集评估

图3患者训练前后的表面肌电图对比表明，经过VR训练，患者的患肢肌肉得到了显著增强。

论文作者团队长期致力于虚拟现实与医疗康复的医工交叉技术研究，在虚拟人体和虚拟手术、神经系统损伤修复等领域取得多项研究成果，获中国高等学校科学研究优秀成果一等奖（自然科学奖）、中国电子学会科技进步一等奖、中国产学研合作创新成果一等奖等奖励。论文第一作者萧演清，为北航生物与医学工程学院的博士研究生，北航威廉希尔硕士研究生白洪铭作为共同一作；北航威廉希尔高阳副教授和北航生物与医学工程学院李晓光教授为共同通讯作者；北京航空航天大学为该论文的第一单位。

该项研究得到了国家自然科学基金(No. 62002010, 31970970, 82271403),北京市生物医学工程高精尖创新中心(ZF138G1714),中国医学科学院虚拟人体和虚拟手术技术创新单元(2019-I2M-5-016),北京市科技计划课题(No. Z221100007722001)等项目的资助和支持。