虛擬與實體交互技術在癡呆癥護理中的潛力

更新時間：2025-09-22

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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理領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)大學的研究團隊采用視頻編碼分析與觀察評定量表相結合的方法，對老年癡呆患者進行了現(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，以促進對實體增強在影響殘疾人士認知參與和感知方面的作用的理解，為未來更具針對性地設計沉浸式感官技術提供實證支持（Feng et al., 2025）。

癡呆癥患者的治療和護理

隨著全球人口老齡化的加劇，癡呆癥已成為一個日益嚴重的公共衛(wèi)生問題。癡呆癥患者的認知功能逐漸衰退，導致記憶力減退、學習能力下降、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理中，提升患者的生活質量、延緩認知功能衰退是核心目標。傳統(tǒng)的非藥物干預方法，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知功能、情緒狀態(tài)和行為表現(xiàn)。然而，這些方法往往側重于被動接受刺激，缺乏患者的主動參與，難以滿足不同認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）技術逐漸被應用于癡呆癥的護理中。這些技術能夠創(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，復雜的虛擬操作可能超出其認知能力范圍。

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注。

實體增強功能通過將虛擬信息與物理實體相結合，使用戶能夠通過直觀的物理操作與虛擬內容進行交互。這種交互方式不僅降低了認知負荷，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知功能和生活質量。

盡管實體增強功能在理論上看似具有潛力，但其在癡呆癥護理中的實際應用效果仍缺乏科學驗證。目前，關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，為癡呆癥護理提供新的理論依據(jù)和實踐指導。

定量和定性結合的現(xiàn)場實驗

本研究采用混合方法研究設計，結合定量和定性數(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，它探索農場的模擬虛擬多感官體驗如何將用戶與他們以前的農場生活聯(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)）。隨機播放九種不同動物的預先錄制的視頻，以獲得新的和令人興奮的內容（圖1(d)）。

研究被試為來自荷蘭長期護理機構的15名癡呆癥患者。年齡在79-97歲之間，存在認知障礙，且具備基本的運動能力和遵循簡單指令的能力。

實驗設置三種條件：實體增強組（WTA）、無實體增強組（WOTA）和對照組（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）進行自由互動，不涉及虛擬內容。

實驗場地中共設置了三臺攝像機（C1、C2、C3），從不同角度記錄實驗過程（圖3）。實驗每周進行3-5次，每次約20分鐘，持續(xù)8-12周。實驗過程中，攝像機和研究者都會記錄被試的行為表現(xiàn)。實驗結束后，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，并對視頻進行編碼分析。

其中，使用諾達思的行為觀察記錄分析系統(tǒng)（The Observer XT）進行行為編碼分析。采用ELICSE編碼方案對視頻記錄進行編碼，對被試的頭部、手臂、軀干和言語行為進行編碼，以量化其參與度和情感反應（表1）。通過系統(tǒng)化標注被試在實驗中的行為表現(xiàn)，軟件能夠實現(xiàn)從原始視頻數(shù)據(jù)到量化指標的轉化，為后續(xù)統(tǒng)計推斷提供客觀、可重復的實證依據(jù)。

The Observer XT 能夠幫助研究者對行為進行精細化標注，如構建包含頭部動作、手臂/手部動作、軀干動作及對話內容的四級編碼體系，并引入修飾詞系統(tǒng)對情感表達進行正負性編碼，實現(xiàn)情感維度的量化捕捉。同時，系統(tǒng)可以對各項指標進行自動化計算，并生成行為模式熱圖、注意力分布時序圖等可視化分析結果（圖4）。The Observer XT的標準化編碼、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。

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，以及其相關性。

對于參與度的研究結果顯示，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的注意力顯著高于WOTA組。視頻編碼分析進一步支持了上述發(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，降低了認知負荷，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（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，這種方式更符合癡呆癥患者的認知特點，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，這種體驗激發(fā)了患者的興趣和參與動機，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。這可能與實驗設計的局限性有關，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果顯示，WTA組被試在與刺激物相關的描述性對話（Talk_Des）和關聯(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，這種方式更容易激發(fā)患者的記憶和情感反應。通過操作物理實體，患者能夠更自然地表達與過去相關的經歷和情感，從而促進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理具有重要意義，因為言語溝通和社交互動是維持患者認知功能和社會聯(lián)系的關鍵因素。

挖掘沉浸式感官技術在護理中的潛力

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理中的有效性。研究結果表明，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的設計提供了重要的科學依據(jù)，強調了實物交互和觸覺探索在癡呆癥護理中的重要性。

通過持續(xù)的研究和創(chuàng)新，沉浸式感官技術有望為癡呆癥患者提供更加個性化和有效的護理方案，改善他們的生活質量，減輕家庭和社會的負擔。

參考文獻

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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