关键词： 虚拟现实   脊髓损伤   康复训练   Meta分析  

摘要： 背景:脊髓损伤（Spinal cord injury,SCI）是一种常见的神经系统疾病,会对患者造成多种功能障碍,给患者及社会带来巨大负担。目前对脊髓损伤患者的治疗缺乏特异性药物治疗,主要利用康复训练改善患者功能及日常生活能力。但目前的传统康复治疗方式及效果有限。因此,研究者们在积极探索新的康复治疗方式。虚拟现实技术（Virtual reality,VR）作为近年来迅速发展的技术,具有沉浸性、交互性及构想性等特征,能够给患者带来更丰富的训练场景及训练方式,在多种神经性疾病的康复训练中具有显著优势。但其对脊髓损伤患者的康复疗效还存在争议。因此需要meta分析汇总目前的相关研究,探索虚拟现实技术对脊髓损伤患者的康复效果,为虚拟现实应用于脊髓损伤提供一定证据。目的:通过meta分析探究VR对SCI患者不同功能的康复效果及安全性,为未来VR用于SCI患者的康复治疗提供循证学依据。方法:系统检索Pubmed,Embase、Web of Science、Cochrane Library、维普数据库、万方数据库和中国知网等数据库从建库开始到2022年12月31号发表的文章。纳入标准为:（1）纳入人群:脊髓损伤成年人（年龄≥18岁）;（2）干预措施:任何形式的虚拟现实干预措施;（3）结局指标:任何与脊髓损伤患者有关的功能结局指标。（4）研究类型为随机对照研究、病例对照研究或自身前后对照研究等。排除标准为:（1）非中、英文文献;（2）无法获取全文;（3）无法获取数据;（4）重复的文献以数据最完整或发表年限最新为标准纳入。主要结局指标为:运功功能、平衡功能。次要结局指标为:疼痛、日常生活能力、脱落率及不良事件的发生。由两名研究者独立筛选文献,提取数据,采用8项质量评估量表评估文献质量,采用Review Manager 5.4分析数据。利用I2对异质性进行定量分析,若I2<50%,用固定效应模型进行分析;若I2≥50%,用随机效应模型进行分析。当结局指标为二分类变量资料时,合并效应量采用比值比（Odds ratio,OR）、95%可信区间（Credible intervals,CI）,当分析的结局指标为连续型变量资料时,采用加权均数差（Mean difference,MD）或标准化均数差（Standardized mean difference,SMD）及95%CI表示。亚组分析及敏感性分析探索异质性来源及结果的稳定性。采用漏斗图评价各研究间的发表偏移。结果:通过检索及回顾文献共确定2591篇文献,对文献进行筛选后共纳入10篇文章,其中自身前后对照试验5项,随机对照试验5项。共计178例SCI病人。主要结局指标:SCI患者在VR训练前后,患者的脊髓损伤步行指数（MD=-1.29[-2.51,-0.07],P=0.04）、稳定性极限测试（MD=-1.75[-2.52,-0.99],P<0.01）、Berg平衡量表（MD=-4.22[-6.66,-1.78],P<0.01）评分有显著改善。肢体运动功能评分（MD=-1.06[-2.28,0.16],P=0.09）、箱块试验（MD=-5.19[-13.20,2.82],P=0.20）、10米步行能力测试（MD=-0.11[-0.35,0.12],P=0.35）、“起立-行走”计时测试（MD=1.98[-0.72,4.69],P=0.15）评分改善不明显;VR训练与传统康复训练相比较,对SCI患者箱块试验（MD=2.90[-5.80,11.60],P=0.51）的评分改善不明显。次要结局指标:SCI患者在VR训练前后,患者的数字疼痛量表（MD=2.38[1.34,3.41],P<0.01）的评分有显著改善。脊髓独立性评定（MD=-3.16[-6.97,0.65],P=0.10）量表评分没有显著改善;VR训练与传统康复训练相比较,对SCI患者脊髓独立性量表（MD=1.1[-0.17,2.37],P=0.09）评分没有显著改善。病例脱落率为2.73%,其中VR训练组的脱落率为2.47%。没有不良事件发生。分别对将肢体运动功能评分、脊髓独立性评定、脊髓损伤步行指数进行亚组分析,结果表明当患者受伤时间≤3个月（MD=-6.98[-8.09,-5.87],P=0.01）或单次干预时间≥45分钟时（MD=-5.33[-9.14,-1.52],P=0.006）,VR训练前后SCI患者脊髓独立性评定有显著改善。敏感性分析结果提示肢体运动功能评分、脊髓损伤步行指数的结果比较稳定,Berg平衡量表、脊髓独立性评定量表的结果不稳定。对结局指标进行发表偏移检测提示:箱块试验、10米步行能力测试、脊髓损伤步行指数、稳定性极限测试、“起立-行走”计时测试、Berg平衡量表、脊髓损伤独立性测试（随机对照试验）、数字疼痛量表评分等漏斗图基

关键词： 油气开采   混合钻头   优化设计   破岩机理  

摘要： 随着钻井深度的增加，岩性变得越来越复杂，为了有效地对油气资源进行勘探，需要优化钻井工具，提高钻井效率，因此基于对钻头的结构优化设计提出了综合牙轮钻头结构和PDC钻头结构的混合钻头。　　钻头的性能研究主要依赖于现场试验，这不但耗费大量人力和财力，而且也会浪费较长的时间。因此为了更好地研究混合钻头的性能，本文基于牙轮钻头几何学、运动学和PDC钻头几何学、运动学以及钻头破岩机理，使用计算机仿真技术对混合钻头与岩石互作用的过程模拟研究，具体研究内容如下:　　(1)通过分析牙轮钻头与PDC钻头的破岩方式与破岩特性，总结了混合钻头的基本结构、破岩机理与优缺点;通过查阅收集牙轮钻头与PDC钻头的几何学、运动学相关资料，分析了混合钻头的几何学基础理论，以混合钻头为主体建立坐标系，得到了用来确定牙轮切削齿与PDC切削齿空间位置的方程。　　(2)为混合钻头与岩石互作用的主要工作部位如牙齿和井底建立数学模型与仿真模型，研究破岩过程中的牙齿受力及钻压平衡机制，最后得到整个系统的仿真模型及仿真流程图。通过Microsoft Visual Studio软件使用C#语言编写了混合钻头与岩石互作用的计算机仿真系统的代码，设计了仿真软件，运行了仿真程序，得到了钻头进尺曲线、机械钻速曲线、井底仿真模型、及钻头齿圈与每个牙轮上的垂向载荷等。　　(3)研究了钻压、切削齿形对混合钻头性能的影响，结果表明:钻压和切削齿型是影响混合钻头机械钻速的重要因素。钻压越大，混合钻头的机械钻速越大，牙轮与刀翼上的垂向载荷也越大;切削齿型不同，机械钻速与牙轮上的垂向载荷也不同。　　(4)研究了齿前角和侧转角对混合钻头性能的影响，结果表明:齿前角和侧转角的改变会影响混合钻头的机械钻速与刀翼上的垂向载荷，得到了比较优化的齿前角。　　基于本文的混合钻头与岩石互作用计算机仿真模拟系统，可以研究混合钻头的性能,对改进牙齿设计、优化钻头切削结构、提高破岩效率有一定的指导意义。

摘要： This study aimed to investigate Virtual Reality (VR) adoption in the relationship with simulator sickness and user attitudes in VR gaming. A laboratory study was conducted with 47 participants going through gaming sessions. Results showed a significant relationship between the willingness to adopt VR with individuals' attitudes toward VR; a significant influence from VR exposure to perceived simulator sickness; however, no significant correlation was found between VR users' perceived simulator sickness and their attitudes toward VR. It is also found that simulator sickness is not mediated by the relationship between the two psychological dispositions of prior attitudes toward technology, presented as technophilia/technophobia and attitudes toward VR. Yet, both technophilia and technophobia demonstrated predictive power in relation to simulator sickness. In conclusion, our study highlights the significance of prioritizing individuals' attitudes to enhance their willingness to adopt VR technology. Furthermore, the adoption of trial experiences and the application of human-centered design principles in VR experience design emerge as effective strategies to positively influence individuals' readiness to adopt this technology. Moving forward, further exploration of the intricate relationship between prior attitudes and perceived simulator sickness remains a valuable avenue for future research.

关键词： 腹主动脉瘤   CT血管成像   计算机仿真   流固耦合   计算流体力学   个体化  

摘要： 第一部分基于CTA构建不同腹主动脉瘤模型的计算机仿真研究【目的】本研究基于腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)患者的CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)数据,采用不同的计算机仿真技术来分别构建AAA流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)模型和AAA计算机流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模型,并分别对两种模型组进行数值模拟和数据后处理分析,以期观察两种模型组之间血流动力学参数的总体趋势是否存在差异,从而更好地运用计算机仿真技术对本病的研究提供参考。【方法】本研究运用我院10例AAA患者的CTA数据,采用计算机仿真技术根据不同仿真理论分别构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,对两种模型组进行数值模拟和数据后处理分析,以观察比较两种模型组之间的血流流线和流速分布大小、壁面压力分布大小、壁面剪应力分布大小。【结果】(1)两组模型血流流线分布的比较:从血流流线的空间分布来看,两组模型的血流流线流经近端瘤颈和远端髂动脉时以层流方式为主,从瘤颈进入瘤腔后,出现不同程度的涡流、湍流。尽管两组模型的血流流线的空间分布大致相似,但AAA-CFD组中涡流程度比AAA-FSI组更为明显。从血流流线的时间分布来看,两组模型的血流流线在射血晚期之前,均较规则且无明显的涡流。当进入充盈早期,两组模型在瘤腔内均开始出现少量涡流和湍流,到了充盈中晚期涡流的范围逐渐增大。两组模型的血流流线在同一时期的分布图上存在着一定差异。(2)两组模型血流速度分布的比较:从血流速度截面图的空间分布来看,两组模型瘤体内的血流速度均明显小于瘤颈入口处及髂动脉附近的血流速度,血流速度的高值出现在瘤颈入口与瘤体直接延续的区域。从血流速度截面图的时间分布来看,由于腹主动脉距离心脏存在一定的距离差异,所以两组模型在射血晚期之前的血流速度较为缓慢,血流速度的最大值出现在充盈早期,到充盈中晚期血流速度又逐渐减慢。两组模型同一时期的速度分布云图存在一定差异。(3)两组模型不同平面的血流速度大小的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组V 、V、V、V的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。AAA-FSI组与AAA-CFD组V、V的比较,差异不存在统计学意义(P>0.05)。(4)两组模型壁面压力总体分布的比较:从壁面压力的空间分布来看,作用于AAA入口和髂动脉分叉处附近的壁面压力均较作用于瘤体处的大,瘤体区域的壁面压力一直处于较低的水平,两组模型的壁面压力空间分布上存在一定差异。从壁面压力的时间分布来看,充盈早期时整体壁面压力较高。尽管两组模型的瘤颈入口区域均在充盈早期出现了整个心动周期内最大的壁面压力值,但两组模型的壁面压力在同一时期的分布上存在一定差异。(5)两组模型壁面压力极值大小的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组P、P的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。(6)两组模型壁面剪应力分布的比较:从壁面剪应力的空间分布来看,作用于AAA入口处和髂动脉分叉处附近的壁面剪应力均较作用于瘤体处的大,尽管两组模型的壁面剪应力分布均较为相似,但仍存在一定差异。从壁面剪应力的时间分布来看,在充盈早期时,两组模型的整体壁面剪应力都明显增大,接近整个心动周期的峰值。射血晚期和充盈中晚期,两组模型的整体壁面剪应力均较低。两组模型在同一时期的壁面剪应力分布存在差异。(7)两组模型壁面剪应力极值的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组WSS、WSS的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。【结论】(1)基于CTA图像,采用不同的仿真技术可以分别建立AAA-FSI模型和AAA-CFD模型。(2)AAA-FSI模型组和AAA-CFD模型组之间的血流动力学参数分布大小总体趋势相似,但在细节上存在差异。第二部分基于CTA构建的个体化腹主动脉瘤流固耦合模型的计算机仿真研究【目的】本研究基于AAA患者个体化的CTA数据,采用计算机仿真技术构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,并对两种模型进行数值模拟和数据后处理分析,以期观察两种模型血流动力学参数方面的异同点,从而更好地为临床对本病的研究提供参考。【方法】本研究运用我院1例60岁男性AAA患者的个体化CTA数据,采用计算机仿真技术根据不同仿真理论分别构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,对两种模型进行数值模拟和数据后处理分析,以观察比较两种个体化模型的血流流线分布、血流速度分布和大小、壁面压力分布大小和变化曲线、壁面剪应力分布大小和变化曲线。【结果】(1)血流流线分布的比较:从血流流线的空间分布来看,两种模型的血流流线流经近端瘤颈时以层流方式为主,在瘤体膨大较为明显的部位出

关键词： 虚拟现实技术   居家健身   沉浸式体验   场景设计  

摘要： 2021年,国务院办公厅颁布的《全民健身计划(2021—2025年)》中提出为了推动全民健康更高层次发展,支持全民健身中融入虚拟现实技术。居家健身作为全民健身的一种形式,具有时间自由、灵活性高等优点,已逐渐成为了一股新风尚。在虚拟现实技术的嵌入下,居家健身打破了空间的限制,更好地满足人民群众的健身需求。基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身是设计者通过先进的技术手段,将居家健身场景与用户的视觉、听觉等多感官进行即时交互,让用户置身于数字化的虚拟健身场景中。在整个健身过程中,用户全身心进入深层次的沉浸式体验,获得极致的健身效果和情感体验。如何让用户在进行居家健身的过程中,全身心投入其中,获得沉浸式健身体验感,是本课题研究的初衷。本研究从现在居家健身的困境出发,结合对虚拟现实技术和沉浸式体验的研究,找到其中相互作用的关系,从而提出基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身场景设计方法,并在实践中对理论加以论证。论文通过对居家健身目前的发展现状、沉浸式体验相关理论研究、虚拟现实技术相关理论及实际应用进行分析,论证了虚拟现实技术融入沉浸式居家健身中的意义和价值。对于虚拟现实技术、沉浸式体验和居家健身发展困境的研究,找到三者相互影响的因素,并结合用户健身需求分析,提出了虚拟现实技术引入沉浸式居家健身的理论依据。在基于虚拟现实技术的沉浸式居家健身场景设计中,根据虚拟现实技术和沉浸式体验的理论基础,总结了强化视觉真实感、增加多感官体验、营造交互自然感三种设计方法。最后以居家健身项目“健身操”为例,将理论应用于实践当中。主要以虚幻引擎为开发平台,对沉浸式居家健身场景的设计实践过程进行研究,增加用户居家健身的沉浸体验感,提升用户对居家健身的兴趣。

关键词： 沉浸式传播   虚拟现实技术   海外传播   唐文化  

摘要： 在数字媒体时代，利用技术力量加快传统文化内容创新、拓宽传统文化传播渠道成为提升国家软实力和国际竞争力的重要途径。本研究将虚拟现实技术(VR)和唐文化相结合，针对传播对象唐文化进行深度发掘与形态创新，将VR与游戏、文化旅游相结合，同时利用线上线下的传播渠道，帮助实现唐文化的沉浸式传播。本研究也为数字媒体技术应用于其他类型的优秀传统文化海外沉浸传播提供借鉴。

摘要： 随着学习者对学习灵活性的需求日益增加,混合同步学习作为一种新型学习形态正逐步受到教育领域的重视。混合同步学习是一种整合本地面对面(F2F)课堂和远端课堂的学习形式,在这种形式下,远端课堂的学生可以通过同步多媒体技术实现与本地课堂学生的同步学习。虚拟现实技术可利用计算机打造沉浸式、交互性的虚拟学习环境,基于视觉、听觉、触觉等通道为学习者创建虚拟的学习空间,增强学习者与虚拟环境的互动,打破物理空间的限制,给学习者带来身临其境的学习体验。因此,将虚拟现实技术应用于混合同步学习的教学课堂中,有望实现优势互补,提升混合同步课堂的教学效果。

关键词： 虚拟现实技术   眼动追踪   用户体验   交互特征  

摘要： 眼动追踪技术因其所特有的技术特性,在交互行为以及运用情景皆具有独特的表现特征,与虚拟现实高自由度的体验十分契合,为虚拟现实用户体验领域提供了新的设计思路和研究体系。因此,本课题以交互体验理论为研究背景,通过对眼动交互技术的剖析、行为特征的理解,将其置入虚拟现实体验领域中进行深度考察,试图探讨面向虚拟现实领域中眼动追踪系统的设计策略,以期为眼动技术在虚拟现实的应用提供理论支持和相关实践参考。首先,本文在虚拟现实交互体验的研究基础之上,提出引入眼动追踪的可行性。从眼动行为的分类开始,针对目前虚拟现实中眼动追踪技术的应用现状分,从眼动行为的交互模式、用户体验评估、注视点渲染技术三个方面进行论述,得出眼动交互具有直观且自然、快速且准确、持续且多样的行为特征。同时,对目前虚拟现实中眼动追踪应用的现状的问题展开分析,发现了在实际的应用中眼动交互界面缺乏设计规范,并存在界面认知和交互难以理解等问题。随后,本文通过实验的方式验证了眼动交互界面的尺寸规范、眼动交互相较于手柄交互在选择和跟随行为中的交互能效的差异以及注视型交互方式的最佳等待时长区间,以此来验证眼动交互用于虚拟现实体验的可行性。其次,本文得出了在交互界面、应用情景、行为模式三个层面上的虚拟现实眼动交互设计策略,并以此为指导完成了虚拟现实眼动交互应用实践的开发。实践部分包括了惠山寺前院文化遗产原貌的高精度三维重建,并在以基础上完成了眼动交互体验的流程设计和开发。实践完成后,通过邀请用户使用眼动和手柄两种交互方式完成相同的交互任务,进行眼动交互体验实践评估,从而验证眼动交互应用实践的可用性,进一步构建眼动交互用于虚拟现实体验的理论框架。

关键词： 元宇宙   虚拟现实技术   星球玩偶家族项目   品牌建设   技术研发  

摘要： 基于元宇宙的星球玩偶家族项目旨在通过结合虚拟现实技术和社交互动，创造一个虚拟世界中的家族玩具收藏品。文章详细阐释了基于元宇宙的星球玩偶家族项目的各个方面，包括项目背景市场和机会分析、市场分析和项目定位、商品服务设计和商业模式、发展战略和行动计划、竞争分析和营销策略，以及后续的研发生产，以期通过将实体玩具与虚拟现实技术相结合的方式，将全新的交互体验带给用户。

关键词： 虚拟现实技术   VR绘画   沉浸式   共性   艺术表现  

摘要： 虚拟现实技术的发展获得越来越多的关注,并且涉及的领域相对宽广,在医学领域、影视、建筑、设计等领域的运用已逐渐成熟,在绘画领域也崭露头角。“是艺术而不仅是技术”,这句话用来形容虚拟现实绘画(以下简称VR绘画)最合适不过了:虚拟现实技术对传统绘画表现形式的介入有着重要的革新作用;虚拟现实技术可以将二维平面的作品以三维的形式重构,在空间深度上给予作品更丰富的表现力;VR绘画融合科技与艺术,创新艺术创作的内容及形式,为艺术表达方式注入了新的血液。本文主要从VR绘画与传统绘画之间的关系出发,通过对绘画的本质、创作的动机以及作为媒介进行传递思想、情感三个方面的研究,阐述两者之间的共性。并通过共性来论证虚拟现实技术是可以与绘画艺术互嵌的。亲自体验VR绘画带来的沉浸感,通过创作VR绘画作品寻找与传统绘画之间的契合点,辅助解决油画创作过程中遇到的色调问题;介绍其中三款虚拟现实软件展示虚拟现实技术对艺术创作形式的创新。