虛擬與實體交互技術(shù)在癡呆癥護(hù)理中的應(yīng)用潛力
用于治療目的的沉浸式感官體驗的概念化和實施在癡呆癥護(hù)理領(lǐng)域引起了越來越多的興趣。
與虛擬沉浸相比，實體增強的虛擬體驗為通過直觀和多感官互動促進(jìn)癡呆癥患者的自我參與提供了一條有希望的途徑。然而，在這種情況下，對實體增強所帶來的益處的實證探索仍然有限。
基于此，來自西北工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊采用視頻編碼分析與觀察評定量表相結(jié)合的方法，對老年癡呆患者進(jìn)行了現(xiàn)場實驗，旨在探究虛擬感官參與中添加實體增強對癡呆癥患者的影響，以促進(jìn)對實體增強在影響殘疾人士認(rèn)知參與和感知方面的作用的理解，為未來更具針對性地設(shè)計沉浸式感官技術(shù)提供實證支持（Feng et al., 2025）。
癡呆癥患者的治療和護(hù)理
隨著全球人口老齡化的加劇，癡呆癥已成為一個日益嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題。癡呆癥患者的認(rèn)知功能逐漸衰退，導(dǎo)致記憶力減退、學(xué)習(xí)能力下降、行為和情感控制能力減弱，最終喪失獨立生活能力。
在癡呆癥的治療和護(hù)理中，提升患者的生活質(zhì)量、延緩認(rèn)知功能衰退是核心目標(biāo)。傳統(tǒng)的非藥物干預(yù)方法，如Snoezelen療法（多感官刺激療法），通過提供視覺、聽覺、觸覺等多感官刺激，旨在改善癡呆癥患者的認(rèn)知功能、情緒狀態(tài)和行為表現(xiàn)。然而，這些方法往往側(cè)重于被動接受刺激，缺乏患者的主動參與，難以滿足不同認(rèn)知階段患者的多樣化需求。
近年來，隨著科技的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)逐漸被應(yīng)用于癡呆癥的護(hù)理中。這些技術(shù)能夠創(chuàng)造沉浸式的虛擬環(huán)境，為患者提供豐富的感官體驗。然而，單純的虛擬環(huán)境可能無法充分激發(fā)患者的主動參與，尤其是對于中晚期癡呆癥患者而言，復(fù)雜的虛擬操作可能超出其認(rèn)知能力范圍。
適合癡呆癥患者的虛擬交互
在此背景下，實體增強功能（Tangible Augmentation）作為一種新興的交互方式，逐漸受到研究者的關(guān)注。
實體增強功能通過將虛擬信息與物理實體相結(jié)合，使用戶能夠通過直觀的物理操作與虛擬內(nèi)容進(jìn)行交互。這種交互方式不僅降低了認(rèn)知負(fù)荷，還增強了用戶的參與感和沉浸感。對于癡呆癥患者而言，實體增強功能可能提供一種更為自然、直觀且富有意義的交互體驗，從而有助于提升他們的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。
盡管實體增強功能在理論上看似具有潛力，但其在癡呆癥護(hù)理中的實際應(yīng)用效果仍缺乏科學(xué)驗證。目前，關(guān)于實體增強功能對癡呆癥患者影響的研究尚處于起步階段，尤其是針對其認(rèn)知功能、情緒狀態(tài)和行為表現(xiàn)的量化研究更是稀缺。
因此，本研究旨在通過實證研究，探討實體增強功能對癡呆癥患者虛擬感官參與度、激動行為和冷漠行為的影響，為癡呆癥護(hù)理提供新的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。
定量和定性結(jié)合的現(xiàn)場實驗
本研究采用混合方法研究設(shè)計，結(jié)合定量和定性數(shù)據(jù)收集與分析方法，以全面評估實體增強功能對癡呆癥患者的影響。
實驗使用了名為“近觸自然”的虛擬交互裝置，它探索農(nóng)場的模擬虛擬多感官體驗如何將用戶與他們以前的農(nóng)場生活聯(lián)系起來，并提供一種懷舊感。該裝置會在大屏幕上展示典型荷蘭農(nóng)場的場景（圖1(a)）。屏幕前是一臺老式水泵，可以將真正的水抽到動物飼養(yǎng)水槽中，模擬用水喂養(yǎng)動物（圖1(b)）。當(dāng)系統(tǒng)檢測到這種交互動作時，屏幕將顯示動物被喂食的視頻反饋（圖1(c)）。隨機(jī)播放九種不同動物的預(yù)先錄制的視頻，以獲得新的和令人興奮的內(nèi)容（圖1(d)）。
圖1
研究被試為來自荷蘭長期護(hù)理機(jī)構(gòu)的15名癡呆癥患者。年齡在79-97歲之間，存在認(rèn)知障礙，且具備基本的運動能力和遵循簡單指令的能力。
實驗設(shè)置三種條件：實體增強組（WTA）、無實體增強組（WOTA）和對照組（圖2）。
圖2
- 實體增強組（WTA）：被試通過與實物水泵和金屬水槽互動來喂養(yǎng)屏幕上的虛擬動物。實物水龍頭和金屬水槽與虛擬內(nèi)容同步，提供多感官體驗。
- 無實體增強組（WOTA）：被試僅觀看虛擬動物被喂食的視頻，沒有實物交互。
- 對照組：被試與日常物品（如毛絨球、毯子、海綿等）進(jìn)行自由互動，不涉及虛擬內(nèi)容。
實驗場地中共設(shè)置了三臺攝像機(jī)（C1、C2、C3），從不同角度記錄實驗過程（圖3）。實驗每周進(jìn)行3-5次，每次約20分鐘，持續(xù)8-12周。實驗過程中，攝像機(jī)和研究者都會記錄被試的行為表現(xiàn)。實驗結(jié)束后，研究者會填寫觀察性參與度量表（OME）和觀察性情緒評定量表（OERS）以評估被試的參與度和情緒狀態(tài)，并采用PEAR-Apathy子量表和CMAI量表評估其冷漠行為和激動行為，并對視頻進(jìn)行編碼分析。
圖3
表1
其中，使用諾達(dá)思的行為觀察記錄分析系統(tǒng)（The Observer XT）進(jìn)行行為編碼分析。采用ELICSE編碼方案對視頻記錄進(jìn)行編碼，對被試的頭部、手臂、軀干和言語行為進(jìn)行編碼，以量化其參與度和情感反應(yīng)（表1）。通過系統(tǒng)化標(biāo)注被試在實驗中的行為表現(xiàn)，軟件能夠?qū)崿F(xiàn)從原始視頻數(shù)據(jù)到量化指標(biāo)的轉(zhuǎn)化，為后續(xù)統(tǒng)計推斷提供客觀、可重復(fù)的實證依據(jù)。
The Observer XT 能夠幫助研究者對行為進(jìn)行精細(xì)化標(biāo)注，如構(gòu)建包含頭部動作、手臂/手部動作、軀干動作及對話內(nèi)容的四級編碼體系，并引入修飾詞系統(tǒng)對情感表達(dá)進(jìn)行正負(fù)性編碼，實現(xiàn)情感維度的量化捕捉。同時，系統(tǒng)可以對各項指標(biāo)進(jìn)行自動化計算，并生成行為模式熱圖、注意力分布時序圖等可視化分析結(jié)果（圖4）。The Observer XT的標(biāo)準(zhǔn)化編碼、自動化分析、多維度協(xié)同等核心優(yōu)勢，幫助研究者實現(xiàn)了從行為觀察到量化分析的完整行為分析流程。
圖4
實體增強對參與度、情緒與行為的影響
比較不同實驗條件下被試的參與度、情緒狀態(tài)、冷漠行為和激越行為的差異，以及其相關(guān)性。
對于參與度的研究結(jié)果顯示，實體增強組（WTA）被試的平均參與時間顯著高于無實體增強組（WOTA）和對照組。此外，WTA組被試在大部分時間內(nèi)的注意力顯著高于WOTA組。視頻編碼分析進(jìn)一步支持了上述發(fā)現(xiàn)。WTA組被試在注視屏幕（Gaze_IS）、伸手觸摸刺激物（Reach_IS）等行為上的比例顯著高于WOTA組。同時，WTA組被試的總注意力和總參與度也顯著高于WOTA組。
這表明實體增強功能顯著提升了癡呆癥患者的參與度，與過往研究相一致。實體增強功能通過提供直觀的物理交互方式，降低了認(rèn)知負(fù)荷，使患者能夠更容易地理解和參與虛擬環(huán)境中的活動。同時，物理實體的觸覺反饋增強了患者的感官體驗，進(jìn)一步提升了他們的參與興趣和持續(xù)時間。
比較不同實驗條件下被試的參與度、情緒狀態(tài)、冷漠行為和激越行為的差異，以及其相關(guān)性。
對于參與度的研究結(jié)果顯示，實體增強組（WTA）被試的平均參與時間顯著高于無實體增強組（WOTA）和對照組。此外，WTA組被試在大部分時間內(nèi)的注意力顯著高于WOTA組。視頻編碼分析進(jìn)一步支持了上述發(fā)現(xiàn)。WTA組被試在注視屏幕（Gaze_IS）、伸手觸摸刺激物（Reach_IS）等行為上的比例顯著高于WOTA組。同時，WTA組被試的總注意力和總參與度也顯著高于WOTA組。
這表明實體增強功能顯著提升了癡呆癥患者的參與度，與過往研究相一致。實體增強功能通過提供直觀的物理交互方式，降低了認(rèn)知負(fù)荷，使患者能夠更容易地理解和參與虛擬環(huán)境中的活動。同時，物理實體的觸覺反饋增強了患者的感官體驗，進(jìn)一步提升了他們的參與興趣和持續(xù)時間。
對于情緒狀態(tài)的分析顯示，實體增強功能對被試的整體情緒狀態(tài)沒有顯著影響，但WTA組被試在積極情緒表達(dá)（如愉悅）方面的平均得分略高于WOTA組和對照組。這表明實體增強功能可能對提升患者的積極情緒體驗具有潛在作用。這可能與實體增強功能提供的自然、直觀交互方式有關(guān)，這種方式更符合癡呆癥患者的認(rèn)知特點，減少了他們在虛擬環(huán)境中的挫敗感和焦慮情緒。
對于冷漠行為的分析結(jié)果顯示， WTA組被試在冷漠行為各方面的平均得分均低于WOTA組和對照組，但并不顯著。然而，從趨勢上看，WTA組被試的冷漠行為有所減少，尤其是在面部表情和語言交流方面。這表明實體增強功能可能有助于減少患者的冷漠行為。這可能與實體增強功能提供的富有意義的交互體驗有關(guān)，這種體驗激發(fā)了患者的興趣和參與動機(jī)，從而減少了他們對周圍環(huán)境的冷漠態(tài)度。
而三種條件下的激動行為無顯著差異。這可能與實驗設(shè)計的局限性有關(guān)，如實驗時間較短、樣本量較小等。此外，激越行為的發(fā)生可能受到多種因素的影響，包括患者的生理狀態(tài)、環(huán)境因素等。
此外，對言語溝通與記憶回憶的分析結(jié)果顯示，WTA組被試在與刺激物相關(guān)的描述性對話（Talk_Des）和關(guān)聯(lián)性對話（Talk_Asso）方面的比例顯著高于WOTA組和對照組。這表明實體增強功能顯著促進(jìn)了癡呆癥患者的言語溝通和記憶回憶。這可能與實體增強功能提供的具體、直觀的交互方式有關(guān)，這種方式更容易激發(fā)患者的記憶和情感反應(yīng)。通過操作物理實體，患者能夠更自然地表達(dá)與過去相關(guān)的經(jīng)歷和情感，從而促進(jìn)了他們的言語溝通和社交互動。這一發(fā)現(xiàn)對于癡呆癥患者的護(hù)理具有重要意義，因為言語溝通和社交互動是維持患者認(rèn)知功能和社會聯(lián)系的關(guān)鍵因素。
挖掘沉浸式感官技術(shù)在護(hù)理中的潛力
本研究通過實證研究驗證了實體增強虛擬體驗在癡呆癥護(hù)理中的有效性。研究結(jié)果表明，實體增強能夠顯著提高患者的參與度，特別是在注意力方面，同時有助于減少冷漠行為并促進(jìn)記憶回憶和語言交流。這些發(fā)現(xiàn)為未來沉浸式感官技術(shù)的設(shè)計提供了重要的科學(xué)依據(jù)，強調(diào)了實物交互和觸覺探索在癡呆癥護(hù)理中的重要性。
通過持續(xù)的研究和創(chuàng)新，沉浸式感官技術(shù)有望為癡呆癥患者提供更加個性化和有效的護(hù)理方案，改善他們的生活質(zhì)量，減輕家庭和社會的負(fù)擔(dān)。
參考文獻(xiàn)
挖掘沉浸式感官技術(shù)在護(hù)理中的潛力
本研究通過實證研究驗證了實體增強虛擬體驗在癡呆癥護(hù)理中的有效性。研究結(jié)果表明，實體增強能夠顯著提高患者的參與度，特別是在注意力方面，同時有助于減少冷漠行為并促進(jìn)記憶回憶和語言交流。這些發(fā)現(xiàn)為未來沉浸式感官技術(shù)的設(shè)計提供了重要的科學(xué)依據(jù)，強調(diào)了實物交互和觸覺探索在癡呆癥護(hù)理中的重要性。
通過持續(xù)的研究和創(chuàng)新，沉浸式感官技術(shù)有望為癡呆癥患者提供更加個性化和有效的護(hù)理方案，改善他們的生活質(zhì)量，減輕家庭和社會的負(fù)擔(dān)。
參考文獻(xiàn)
- Feng, Y., Xue, M., Yu, S., Chen, D., Chen, L., Barakova, E. I., … & Matthias Rauterberg, G. W. (2025). Is adding tangible augmentation contributing to virtual sensory engagement of people with dementia? Assessment on user engagement, agitation, and apathy.Behaviour & Information Technology, 1-25.
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