Page 129 - 《软件学报》2026年第5期

2008 软件学报 2026 年第 37 卷第 5 期

探究了多模态提示的持续性. 与基线情况相比, 在训练阶段, 视听协同提示组对称性平均提高 20.776% (p=0.0001),
病患侧步速平均提高 33.924% (p=0.0001); 训练后, 视听协同提示组对称性平均提高 21.157% (p=0.0001), 病患侧
步速平均提高 36.433% (p<0.0001); 改善效果优于对照组 (无提示、视觉提示、听觉提示). 实验结果表明, 多模态
提示, 特别是视听协同提示, 能够有效地帮助患者改善步态表现.
本文第 1 节回顾相关工作, 包含不同模态的提示方法. 第 2 节介绍本文所提出的视听协同训练方法, 包含多模
态提示影响机制、视听协同提示生成框架以及提示的交互式迭代. 第 3 节详细描述干预训练过程, 包括被试信息
和训练过程. 第 4 节主要介绍本文所提方法的有效性. 第 5 节就本文干预方法的效果、意义以及不足展开讨论.
第 6 节总结全文.
1 相关工作

基于多种感官提示的训练方法已被成功应用于多种运动障碍的康复训练, 尤其是 PD 运动症状的延缓与疾病
控制. 但是目前的方法大多聚焦于视觉提示和听觉提示, 分别通过规律性视觉标记以及特定的节律性音律向患者
传递时空信息, 帮助其改善运动控制.
1.1 视觉提示方法
视觉提示在 PD 的干预训练中的应用相对成熟, 早期研究聚焦标准化静态标记的基础效应验证. Bryant 等人 [28]
探索了红色与绿色激光射线等形式的视觉提示对患者异常步态的影响, 结果表明在未服药的情况下, 使用绿色射
线的患者的步幅明显增加; 在服药情况下绿色射线比红色射线更能提高步速和步幅. 这揭示色彩认知与运动响应
的关联性. Donovan 等人 [29] 发现静态激光提示使跌倒频率降低 39.5%±9.3%, 证明视觉提示在空间定位辅助的基础
价值. 进而, Buated 等人 [22] 发现通过患侧投射激光线, 可以帮助患者缩短冻结反应时间, 减少冻结步态发作 (频率
下降 42%), 推动了视觉提示的临床应用. 这些方法大多是标准化静态视觉标记, 缺乏对患者状态的个性化考虑, 也
缺乏对视觉提示传递时间信息的探索. 为克服静态限制, 研究者探索了运动耦合型提示对于运动障碍的改善效果.
Zhao 等人 [30] 基于谷歌眼镜开发光流提示系统, 通过投射流动的光束向患者传递视觉信息, 但固定速率 (50–150 行/
min) 会导致提示-运动脱节. Tang 等人 [31] 通过佩戴在胸部的激光器, 将有节奏的水平激光线连续投射到用户脚前
一步长的地面上, 进而产生了与用户运动相匹配的视觉刺激, 向患者传递运动的空间提示, 但是该方法受到患者速
度的影响. 进而, Ahn 等人 [23] 实现头部方向自适应的智能眼镜系统, 通过速度反馈调节提示, 实现运动同步视觉生
成. Barthel 等人 [32] 的激光鞋设计在健侧着地时触发患侧提示, 通过跨肢体事件驱动提升提示时效性, 但依然缺乏
对于用户状态的感知导致交互性差. 尽管视觉提示技术对改善患者步态具有积极影响, 但是对当前视觉提示的生
成大多是采用群体均值参数, 未考虑患者异质性. 此外, 现有方法多为“感知-提示”开环架构, 缺少基于实时运动表
现的反馈调节.
1.2 听觉提示方法
听觉系统通过丘脑-皮质通路直接激活运动皮层的辅助运动区, 触发节律信号与步态周期的神经夹带效应, 从
而实现运动节律的相位同步 [33] . 同时, 听觉提示通过基底神经节-小脑环路增强步态时空一致性, 降低步幅变异系
数与支撑相不对称度 [34] , 这一机制在 PD、中风等多种运动障碍疾病中具有普适性. Cancela 等人 [35] 的研究显示,
基于特定节拍的步行训练能够改善 PD 患者的步态表现, 通过节拍提示的重复锻炼可以显著提升步速, 但是节拍
器的节拍需要康复师对患者进行观察得出. Gondo 等人 [36] 的研究显示, PD 患者在伴随音乐行走时, 加速度、步态
速度、节奏和步长均逐渐增加, 但是改善的效果存在个体差异, 且受限于音乐的选择. Harrison 等人 [37] 发现在跟随
演唱的过程中, 患者的步态变异性降低. Lee 等人 [38] 研究发现, 固定旋律的乐器演奏能够提高患者运动速度, 增强
认知能力. 但是, 这两种方法受到患者能力的限制, 需要患者具备演唱与乐器演奏能力. Shahraki 等人 [39] 的研究表
明, 使用节拍器进行训练能够明显改善 PD 患者的步幅、步幅时间、双支撑时间、步频、步态速度. Mainka 等人 [40]
的研究证实, 基于节拍器的步行训练能够显著提高中风患者的步速和步幅. Suh 等人 [41] 发现, 音乐提示是改善偏瘫
脑卒中患者步态速度、步幅、步频和站立平衡的有效治疗方法. 此外, Thaut 等人 [42] 的研究表明, 节拍提示在中风、