虚拟与实体交互技术在痴呆症护理中的潜力

更新时间：2025-09-22

点击次数：151

用于治疗目的的沉浸式感官体验的概念化和实施在痴呆症护理领域引起了越来越多的兴趣。

与虚拟沉浸相比，实体增强的虚拟体验为通过直观和多感官互动促进痴呆症患者的自我参与提供了一条有希望的途径。然而，在这种情况下，对实体增强所带来的益处的实证探索仍然有限。

基于此，来自西北工业大学的研究团队采用视频编码分析与观察评定量表相结合的方法，对老年痴呆患者进行了现场实验，旨在探究虚拟感官参与中添加实体增强对痴呆症患者的影响，以促进对实体增强在影响残疾人士认知参与和感知方面的作用的理解，为未来更具针对性地设计沉浸式感官技术提供实证支持（Feng et al., 2025）。

痴呆症患者的治疗和护理

随着全球人口老龄化的加剧，痴呆症已成为一个日益严重的公共卫生问题。痴呆症患者的认知功能逐渐衰退，导致记忆力减退、学习能力下降、行为和情感控制能力减弱，最终丧失独立生活能力。

在痴呆症的治疗和护理中，提升患者的生活质量、延缓认知功能衰退是核心目标。传统的非药物干预方法，如Snoezelen疗法（多感官刺激疗法），通过提供视觉、听觉、触觉等多感官刺激，旨在改善痴呆症患者的认知功能、情绪状态和行为表现。然而，这些方法往往侧重于被动接受刺激，缺乏患者的主动参与，难以满足不同认知阶段患者的多样化需求。

近年来，随着科技的发展，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术逐渐被应用于痴呆症的护理中。这些技术能够创造沉浸式的虚拟环境，为患者提供丰富的感官体验。然而，单纯的虚拟环境可能无法充分激发患者的主动参与，尤其是对于中晚期痴呆症患者而言，复杂的虚拟操作可能超出其认知能力范围。

适合痴呆症患者的虚拟交互

在此背景下，实体增强功能（Tangible Augmentation）作为一种新兴的交互方式，逐渐受到研究者的关注。

实体增强功能通过将虚拟信息与物理实体相结合，使用户能够通过直观的物理操作与虚拟内容进行交互。这种交互方式不仅降低了认知负荷，还增强了用户的参与感和沉浸感。对于痴呆症患者而言，实体增强功能可能提供一种更为自然、直观且富有意义的交互体验，从而有助于提升他们的认知功能和生活质量。

尽管实体增强功能在理论上看似具有潜力，但其在痴呆症护理中的实际应用效果仍缺乏科学验证。目前，关于实体增强功能对痴呆症患者影响的研究尚处于起步阶段，尤其是针对其认知功能、情绪状态和行为表现的量化研究更是稀缺。

因此，本研究旨在通过实证研究，探讨实体增强功能对痴呆症患者虚拟感官参与度、激动行为和冷漠行为的影响，为痴呆症护理提供新的理论依据和实践指导。

定量和定性结合的现场实验

本研究采用混合方法研究设计，结合定量和定性数据收集与分析方法，以全面评估实体增强功能对痴呆症患者的影响。

实验使用了名为“近触自然"的虚拟交互装置，它探索农场的模拟虚拟多感官体验如何将用户与他们以前的农场生活联系起来，并提供一种怀旧感。该装置会在大屏幕上展示典型荷兰农场的场景（图1(a)）。屏幕前是一台老式水泵，可以将真正的水抽到动物饲养水槽中，模拟用水喂养动物（图1(b)）。当系统检测到这种交互动作时，屏幕将显示动物被喂食的视频反馈（图1(c)）。随机播放九种不同动物的预先录制的视频，以获得新的和令人兴奋的内容（图1(d)）。

研究被试为来自荷兰长期护理机构的15名痴呆症患者。年龄在79-97岁之间，存在认知障碍，且具备基本的运动能力和遵循简单指令的能力。

实验设置三种条件：实体增强组（WTA）、无实体增强组（WOTA）和对照组（图2）。

实体增强组（WTA）：被试通过与实物水泵和金属水槽互动来喂养屏幕上的虚拟动物。实物水龙头和金属水槽与虚拟内容同步，提供多感官体验。
无实体增强组（WOTA）：被试仅观看虚拟动物被喂食的视频，没有实物交互。
对照组：被试与日常物品（如毛绒球、毯子、海绵等）进行自由互动，不涉及虚拟内容。

实验场地中共设置了三台摄像机（C1、C2、C3），从不同角度记录实验过程（图3）。实验每周进行3-5次，每次约20分钟，持续8-12周。实验过程中，摄像机和研究者都会记录被试的行为表现。实验结束后，研究者会填写观察性参与度量表（OME）和观察性情绪评定量表（OERS）以评估被试的参与度和情绪状态，并采用PEAR-Apathy子量表和CMAI量表评估其冷漠行为和激动行为，并对视频进行编码分析。

其中，使用诺达思的行为观察记录分析系统（The Observer XT）进行行为编码分析。采用ELICSE编码方案对视频记录进行编码，对被试的头部、手臂、躯干和言语行为进行编码，以量化其参与度和情感反应（表1）。通过系统化标注被试在实验中的行为表现，软件能够实现从原始视频数据到量化指标的转化，为后续统计推断提供客观、可重复的实证依据。

The Observer XT 能够帮助研究者对行为进行精细化标注，如构建包含头部动作、手臂/手部动作、躯干动作及对话内容的四级编码体系，并引入修饰词系统对情感表达进行正负性编码，实现情感维度的量化捕捉。同时，系统可以对各项指标进行自动化计算，并生成行为模式热图、注意力分布时序图等可视化分析结果（图4）。The Observer XT的标准化编码、自动化分析、多维度协同等核心优势，帮助研究者实现了从行为观察到量化分析的完整行为分析流程。

实体增强对参与度、情绪与行为的影响

比较不同实验条件下被试的参与度、情绪状态、冷漠行为和激越行为的差异，以及其相关性。

对于参与度的研究结果显示，实体增强组（WTA）被试的平均参与时间显著高于无实体增强组（WOTA）和对照组。此外，WTA组被试在大部分时间内的注意力显著高于WOTA组。视频编码分析进一步支持了上述发现。WTA组被试在注视屏幕（Gaze_IS）、伸手触摸刺激物（Reach_IS）等行为上的比例显著高于WOTA组。同时，WTA组被试的总注意力和总参与度也显著高于WOTA组。

这表明实体增强功能显著提升了痴呆症患者的参与度，与过往研究相一致。实体增强功能通过提供直观的物理交互方式，降低了认知负荷，使患者能够更容易地理解和参与虚拟环境中的活动。同时，物理实体的触觉反馈增强了患者的感官体验，进一步提升了他们的参与兴趣和持续时间。

对于情绪状态的分析显示，实体增强功能对被试的整体情绪状态没有显著影响，但WTA组被试在积极情绪表达（如愉悦）方面的平均得分略高于WOTA组和对照组。这表明实体增强功能可能对提升患者的积极情绪体验具有潜在作用。这可能与实体增强功能提供的自然、直观交互方式有关，这种方式更符合痴呆症患者的认知特点，减少了他们在虚拟环境中的挫败感和焦虑情绪。

对于冷漠行为的分析结果显示， WTA组被试在冷漠行为各方面的平均得分均低于WOTA组和对照组，但并不显著。然而，从趋势上看，WTA组被试的冷漠行为有所减少，尤其是在面部表情和语言交流方面。这表明实体增强功能可能有助于减少患者的冷漠行为。这可能与实体增强功能提供的富有意义的交互体验有关，这种体验激发了患者的兴趣和参与动机，从而减少了他们对周围环境的冷漠态度。

而三种条件下的激动行为无显著差异。这可能与实验设计的局限性有关，如实验时间较短、样本量较小等。此外，激越行为的发生可能受到多种因素的影响，包括患者的生理状态、环境因素等。

此外，对言语沟通与记忆回忆的分析结果显示，WTA组被试在与刺激物相关的描述性对话（Talk_Des）和关联性对话（Talk_Asso）方面的比例显著高于WOTA组和对照组。这表明实体增强功能显著促进了痴呆症患者的言语沟通和记忆回忆。这可能与实体增强功能提供的具体、直观的交互方式有关，这种方式更容易激发患者的记忆和情感反应。通过操作物理实体，患者能够更自然地表达与过去相关的经历和情感，从而促进了他们的言语沟通和社交互动。这一发现对于痴呆症患者的护理具有重要意义，因为言语沟通和社交互动是维持患者认知功能和社会联系的关键因素。

挖掘沉浸式感官技术在护理中的潜力

本研究通过实证研究验证了实体增强虚拟体验在痴呆症护理中的有效性。研究结果表明，实体增强能够显著提高患者的参与度，特别是在注意力方面，同时有助于减少冷漠行为并促进记忆回忆和语言交流。这些发现为未来沉浸式感官技术的设计提供了重要的科学依据，强调了实物交互和触觉探索在痴呆症护理中的重要性。

通过持续的研究和创新，沉浸式感官技术有望为痴呆症患者提供更加个性化和有效的护理方案，改善他们的生活质量，减轻家庭和社会的负担。

参考文献

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.

欢迎关注诺达思公众号，了解更多精彩内容！