指導教授 : 陳志軒 教授 組員 : 黃維昭、林芳郁、包郢穎、黃珉誼、 李珊華 A Kinect-based upper limb rehabilitation system to assist people with cerebral palsy KINECT 系統應用於腦麻患者上肢復健

abstract 摘要 這項研究評估兩位青少年 CP 患者在學校使用 Kinect 系統復健的可能性。 此復健計畫規劃了三個動作，而以 ABAB 倒反實驗 設計，其中 A 代表的基線期和 B 表示介入實驗期 實驗數據顯示，這兩位受試者顯著提高了他們的復 健上肢的動機以及運動表現。

Introduction 介紹 1. 腦性麻痺 2.CP 患者復健結合視頻遊戲 EX. 透過 Wii 遊戲 (Wii 遙控器和平衡板 ) 來進行身體復 健。 3. 採用的 XBOX360 Kinect Kinect 玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用語 音指令或手勢來操作，能捕捉玩家全身上下的動 作，用身體來進行遊戲，受試者不用穿戴其他感 應器，治療師可以依個案需求指定動作，而使用 這個系統，也可評估的動作的準確度。

4. 復健動機的提升 互動式遊戲可以提升復健動機、興趣，復健細節 也將自動記錄在系統中，因此，該系統減少了工 作人員的工作量，也有助於評估復健效果

Method 實驗方法 研究對象基本資料 受試者 AliceBelle 性別女女 年齡 14 歲 13 歲 障礙類別腦性麻痺 口語能力個性外向擁有良好的口頭 表達能力 個性內向不擅與人溝通 姿勢控制能力 1. 上肢和下肢缺乏靈活性 2. 肌肉耐力不足 3. 右手功能較佳 1. 肌肉萎縮，肌肉耐力不足 其他 1. 復健她的左手 ( 幫助他能獨立完成日常 生活事物 ) 1. 就學前，沒有接受早療 2. 治療師訓練她自我餵食和獨立

研究工具 Kinect 連結 IBM T61 電腦上，復健系統軟體 (C 碼編寫 ) 安裝在微軟 Windows 7 上。 電腦有音效並使用 LCD 螢幕作為視覺互動裝置 受試者被要求站在距離 KINECT 感應器 3 英尺處

Kinect 機身上有 3 顆鏡頭，中間的鏡頭 是一般常見的 RGB 彩色攝影機，左右 兩邊鏡頭則分別為紅外線發射器和紅 外線 CMOS 攝影機所構成的 3D 深度感 應器， Kinect 主要就是靠 3D 深度感應 器偵測玩家的動作。

目標行為 實驗中使用的復健動作如下： （ 1 ）提起的一隻手臂向上（手向上） （ 2 ）抬起一隻手臂向前與地面平行（手向前） （ 3 ）移動一隻手到嘴巴，做餵食動作（手到口） ☆每個動作至少維持三秒，再將手放回原始位置 物理治療師指導學生進行三種類型的動作（如手起 來，手向前，和手至口）各 15 次為一週期。 受試者被要求繼續進行下一個動作前要休息 5 分鐘。

研究設計 Baseline phases 基線階段 在基線期，受試者遵循的物理治療師的指導和示 範，並在沒有協助下完成指定動作，且系統會準 確計算在每個周期正確運動的次數。 然而，該系統並沒有提供任何視覺線索和任何回 饋給受試者，治療師也不干擾任何受試者表現。

Intervention phases 介入實驗階段 在這個階段中，螢幕會給予線索以協助受試者完 成規定的動作，系統會自動計算每一周期的正確 的動作數量，治療師不干擾任何受試者表現。 一個類型的動作完成則播放音樂，而做出每個正 確的姿勢，螢幕即顯示受試者最喜歡的卡通人物

Results 結果 1.Alice 基線期 A （ 4 週期）， 正確動作數目平均 是 3 ， 3 ， 2 介入期 B （ 8 週期），正確 動作的次數增加至約 13 ， 14 ，和 13 。 介入期 B‘ （ 3 週期），再次 上升，達到近 14 ， 14 ，和 13 基線期 A’ （ 7 週期） 正確動作的數量 減少到 4 ， 2 和 4

2.Belle 基線期 A （ 4 週期）， 正確動作數目平均 為 1 ， 2 和 3 介入期 B （ 8 週期）， 正確動作數量增加 至約 8 ， 12 ，和 13 。 基線期 A’ （ 5 週期）， 正確動作的次數減 少到大約 4 ， 4 ， 4 介入期 B’ （ 3 週期），上 升達到近 12 ， 14 ， 13

Discussion 討論 1.ABAB 倒反實驗設計有助於治療師促進患者身體復 健。 基線期，由 Alice 和 Belle 對每種類型的正確動作次數 低 ( 沒有回饋導致缺乏復健興趣 ) 介入實驗期，與基線階段相比 Alice 和 Belle 的表現大 幅上升相比，在實驗過程中 ( 螢幕回饋提升了復健 興趣 )

2. 技術可以用在其他的設置對其它類型復健中使用。 如患有外傷性腦損傷（ TBI ），中風和脊髓損傷 （ SCI ）。 3. 專業的復健產品不易訂做且價格昂貴， 本研究採用 Kinect 的技術和圖像辨別技術適用於 CP 患 者復健系統，顯示了在家復健的潛在可能性，因為 它是經濟實惠且易於安裝，使用和維護，是一個可 行的復健工具，減少個人執行運動的阻礙，提升復 健的動機。

批判 (1). 信度 / 效度 Kolmogorov–Smirnov test 個案選擇 (2) 重要性 1. KINECT 的體感辨識可以取代 Wii 2. 以 Kinect 體感運動遊戲發展創新居家復健訓練服務

(3) 臨床適用性 1. 明愛樂勤學校使用 KINECT 系統 2. 體感體育教學課程，應用在特殊需求學生體育課 程方面 ( 視覺搭配聲音回饋，給予特殊需求學生多元感官刺 激與回饋，兼顧具有不同運動優勢的特殊需求學生， 各項運動遊戲課程具有不同面向的運動能力要素。 )