帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种神经退行性疾病,我国现有患病人数约为260万,居世界第一。超过50%的帕金森病患者会在中后期产生步态冻结(Freezing of Gait,FOG)症状,其临床表现为患者行走时难以起步,在转弯或者通过狭窄空间时犹豫不前,感觉脚像被粘在地上一样,FOG症状给患者日常生活带来严重困扰与安全隐患。FOG症状的生理病理机制至今尚不明确,临床上没有明确有效的治疗药物和手段。研究表明通过结合节律性视觉提示刺激的步行训练可以缓解FOG症状,达到一定的康复效果。然而,现有基于节律性视觉提示的康复训练系统仍存在几方面问题。首先,提供视觉提示刺激的载体多以沉浸式虚拟现实眼镜(例如美国MediGait公司的GaitAid系统)为主,患者佩戴该系统进行训练时无法观察周围环境,增加了其跌倒的风险;其次,尚无关于节律性视觉提示要素(例如,维度、移动速度与空间频率等)对于步行动作的影响研究,难以实现视觉提示内容的优化设计;此外,现有基于节律性视觉提示的虚拟训练场景单一,容易导致患者的视觉疲劳,影响康复训练质量。针对上述问题,本文进行了如下研究:第一,基于现有文献报道中FOG患者在走平路(二维)与爬楼梯(三维)过程中表现出不同的步态冻结症状,分析总结了节律性视觉提示的维度可能成为潜在影响训练效果的要素之一,进一步运用基于运动想象的皮层脑电探测试验,采用脑电信号的时域特征分析与时频特征分析方法,发现三维节律性视觉提示可激发被试者感觉运动皮层更高能量的Theta波(4 Hz-7 Hz);通过采用能够表征运动想象过程注意力水平的指标(Theta波能量/Beta波能量)比较发现较之三维视觉提示,二维视觉提示更能吸引被试的注意力,而文献报道指出注意力集中正是缓解FOG患者步态冻结症状的主导因素。因此,试验结果表明二维节律性视觉提示(例如斑马线)更适合成为FOG步行训练的视觉提示内容。第二,运用基于运动想象的脑电信号时域与时频分析方法,对比分析了静态与动态节律性视觉提示以及动态视觉提示的移动速度与空间频率要素对于步行运动想象过程中注意力水平的影响,试验结果表明,相比于静态视觉提示,动态节律性视觉提示更能吸引被试者的注意力。同时,在动态视觉提示移动速度对比试验中发现相对移动速度慢的节律性视觉提示组有更高注意力水平;在动态视觉提示空间频率对比试验中发现相对空间频率高的节律性视觉提示组有更高的注意力水平。第三,为解决沉浸式虚拟现实眼镜作为节律性视觉提示作为载体在FOG患者步行训练时存在的安全隐患问题,本文在对比分析多款虚拟现实眼镜与增强现实眼镜系统的基础上,选用基于OLED(Organic Light-Emitting Diode)的透视式近眼显示技术作为视觉提示的载体,可允许使用者在接受视觉提示刺激的同时能够观察外部环境。结合视觉提示要素对于步行运动注意力影响的研究结果,对节律性视觉提示内容进行优化设计,并将提示内容与丰富的城市道路场景结合,缓解了使用者在训练过程中视觉疲劳以及增强康复训练的趣味性,通过软硬件集成构建了基于节律性视觉提示的步态冻结康复训练增强现实眼镜系统。第四,在神经内科医生的指导下,已有一位FOG患者试用了本文研发的步态冻结康复训练系统,初步试验结果表明该患者的FOG症状在训练过程与结束后有较为明显的缓解。