虛擬與實(shí)體交互技術(shù)在癡呆癥護(hù)理中的潛力

更新時(shí)間：2025-09-22

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用于治療目的的沉浸式感官體驗(yàn)的概念化和實(shí)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(shí)體增強(qiáng)的虛擬體驗(yàn)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(shí)體增強(qiáng)所帶來的益處的實(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)，旨在探究虛擬感官參與中添加實(shí)體增強(qiáng)對癡呆癥患者的影響，以促進(jìn)對實(shí)體增強(qiáng)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(jì)沉浸式感官技術(shù)提供實(shí)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(dú)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(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（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(yàn)。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(shí)體增強(qiáng)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(shí)體增強(qiáng)功能通過將虛擬信息與物理實(shí)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(qiáng)了用戶的參與感和沉浸感。對于癡呆癥患者而言，實(shí)體增強(qiáng)功能可能提供一種更為自然、直觀且富有意義的交互體驗(yàn)，從而有助于提升他們的認(rèn)知功能和生活質(zhì)量。

盡管實(shí)體增強(qiáng)功能在理論上看似具有潛力，但其在癡呆癥護(hù)理中的實(shí)際應(yīng)用效果仍缺乏科學(xué)驗(yàn)證。目前，關(guān)于實(shí)體增強(qiáng)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(shí)證研究，探討實(shí)體增強(qiáng)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(shí)踐指導(dǎo)。

定量和定性結(jié)合的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

本研究采用混合方法研究設(shè)計(jì)，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(shí)體增強(qiáng)功能對癡呆癥患者的影響。

實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shí)，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)）。

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(yùn)動能力和遵循簡單指令的能力。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置三種條件：實(shí)體增強(qiáng)組（WTA）、無實(shí)體增強(qiáng)組（WOTA）和對照組（圖2）。

實(shí)體增強(qiáng)組（WTA）：被試通過與實(shí)物水泵和金屬水槽互動來喂養(yǎng)屏幕上的虛擬動物。實(shí)物水龍頭和金屬水槽與虛擬內(nèi)容同步，提供多感官體驗(yàn)。
無實(shí)體增強(qiáng)組（WOTA）：被試僅觀看虛擬動物被喂食的視頻，沒有實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程（圖3）。實(shí)驗(yàn)每周進(jìn)行3-5次，每次約20分鐘，持續(xù)8-12周。實(shí)驗(yàn)過程中，攝像機(jī)和研究者都會記錄被試的行為表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)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。

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(shí)驗(yàn)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(jì)推斷提供客觀、可重復(fù)的實(shí)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(shí)現(xiàn)情感維度的量化捕捉。同時(shí)，系統(tǒng)可以對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行自動化計(jì)算，并生成行為模式熱圖、注意力分布時(shí)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(shí)現(xiàn)了從行為觀察到量化分析的完整行為分析流程。

實(shí)體增強(qiáng)對參與度、情緒與行為的影響

比較不同實(shí)驗(yàn)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(shí)體增強(qiáng)組（WTA）被試的平均參與時(shí)間顯著高于無實(shí)體增強(qiáng)組（WOTA）和對照組。此外，WTA組被試在大部分時(shí)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(shí)，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(shí)體增強(qiáng)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(shí)體增強(qiáng)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(shí)，物理實(shí)體的觸覺反饋增強(qiáng)了患者的感官體驗(yàn)，進(jìn)一步提升了他們的參與興趣和持續(xù)時(shí)間。

對于情緒狀態(tài)的分析顯示，實(shí)體增強(qiáng)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(shí)體增強(qiáng)功能可能對提升患者的積極情緒體驗(yàn)具有潛在作用。這可能與實(shí)體增強(qiáng)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(diǎn)，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(shí)體增強(qiáng)功能可能有助于減少患者的冷漠行為。這可能與實(shí)體增強(qiáng)功能提供的富有意義的交互體驗(yàn)有關(guān)，這種體驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的局限性有關(guān)，如實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)體增強(qiáng)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(shí)體增強(qiáng)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(shí)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?yàn)檠哉Z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(shí)證研究驗(yàn)證了實(shí)體增強(qiáng)虛擬體驗(yàn)在癡呆癥護(hù)理中的有效性。研究結(jié)果表明，實(shí)體增強(qiáng)能夠顯著提高患者的參與度，特別是在注意力方面，同時(shí)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(jì)提供了重要的科學(xué)依據(jù)，強(qiáng)調(diào)了實(shí)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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