康复咖啡馆 (Rehab Cafe)

为获得性脑损伤认知康复设计的 VR 环境。

研究设计原型设计Unity

获得性脑损伤 (ABI) 信息图

获得性脑损伤 (ABI) 被认为是导致儿童和成人死亡和残疾的最常见原因之一。 ABI 患者不仅面临认知和大脑其他功能方面的残疾和损伤，还容易出现社会融合困难和生活质量低下的问题。由于他们的病情，他们也更容易重复犯罪并参与反社会行为。 然而，当前的康复（诊断和治疗）策略存在一些问题。

目前的康复治疗由临床心理学家与患者及护理人员一起，通过现实环境中的一系列任务来进行。

ABI 患者当前康复策略存在的问题：

• 危及 ABI 患者安全，可能伤害自己及周围的人
• 资源有限且维护成本高，涉及时间、金钱和护理人员
• 评估受限，临床心理学家在规划治疗策略时难以评估执行功能
• 患者缺乏自我意识，患者通常认为自己未受损伤影响，尽管实际上已经残疾

我们该如何利用 VR (虚拟现实) 技术 来帮助 ABI 患者进行康复？

在 RehabCafe 中，临床心理学家可以为 ABI 患者提供一个安全且受控的环境，这不仅 有利于患者回归现实生活中的各项功能，还增强了临床心理学家利用环境 更好地诊断和评估患者表现的能力。

高风险问题：通常，临床心理学家会在现实环境中观察患者的行为。每位患者 由一两名护理人员陪同，以帮助管理患者的情绪。有时，患者与陌生人之间可能会发生争执。 这对陌生人也不公平，因为他们并没有自愿接受或提议参与心理评估。

高性价比方案：在 VR 环境中，即使护理人员不在场，患者也不会伤害他人。 临床心理学家还可以监控和操纵环境，以便更好地评估患者。患者 还可以观看回放，将自己的表现与之前的阶段进行对比。

在 VR 环境中，患者可以在不伤害他人的情况下表达自己，临床心理学家可以更好地监控和操纵环境来评估患者的治疗情况。

• 半自主对话

  在传统策略下，现实世界的场景是非常不可预测且难以控制的。在 RehabCafe 中，临床心理学家可以引导对话，协助他们监测患者的反应和情绪。

• 面向客户的角色

  在当前的康复策略中，患者通常被分配担任顾客或商店访客的任务，需要购买物品或与人交谈。在这个场景中，角色被反转了，他们是在提供服务而非接受服务。

• 训练游戏化

  通过使用受控环境，还可以应用参与式系统，如评分系统和叙事，以便他们能够集中注意力，并将环境中获得的技能转移到现实世界中。

我的第一步是理解心理健康的主题和背景，以便能够了解 现状，并能与该领域的专家进行对话。 通过文献综述（阅读并分析期刊文章），

我试图理解：

• 什么是 ABI？它对患者有什么影响？
  ABI 指出生后发生的脑损伤，如事故造成的创伤。损伤的影响因患者而异，取决于损伤的严重程度、位置和性质，以及患者的其他医疗并发症。 受影响最显著的功能通常是大脑的执行功能，这会对他们的日常生活产生重大影响。 执行功能是一组涉及规划、注意力、记忆、多任务处理、情感和其他过程的心理技能。
• 目前 ABI 康复中使用的主要方法是什么？
  最常用的方法是针对执行功能的“多重跑腿任务”(Multiple Errands Tasks)。 在测试过程中，一个人被要求按特定顺序完成一系列任务，并观察和评估他们成功规划和执行任务的能力。 例如，根据环境提示找出超市什么时候开门，并找出当天是星期几。 通常还会分配社交任务，包括与陌生人交谈，比如询问某人公交车什么时候来。 这项任务既是对损伤程度的评估，也作为康复治疗的一种方式。
• 使用当前康复方法的局限性是什么？
  如前所述，当前的康复方法会危及患者自身及其周围的人。 随着对护理人员和医务人员需求的增加，其成本也很高。除了由于伦理问题缺乏对情感的评估外，患者通常 对自己因脑损伤导致的残疾或表现缺乏自我意识。
• 当前康复方法的基础理论是什么，以便我可以将其应用到虚拟环境中？
  多重跑腿任务是一种合适的康复方法，因为它在要求和环境方面具有灵活性。 它不仅可以适应不同的场景，还可以分配不同的任务来评估患者在不同领域的能力。
• VR 技术以前在临床环境中使用过吗？
  是的，以前使用过，在心理健康领域以及针对相同的 ABI 病情已有多次尝试。
• 以前在临床环境中使用 VR 技术的挑战和成就是什么？
  一些挑战包括开发工作量以及创建虚拟环境本身的可用资源。 另一个巨大的挑战是伦理问题，如数据隐私和所有权问题。尽管存在这些问题，但其收益远大于弊端。 之前研究取得的一些成就成功促进了从虚拟世界到现实世界的学习和迁移能力。 虽然研究发现使用 VR 效果积极，但这种改善背后的原因大多被解释为通过重复学习，而非心理技能的提高。
• 使用 VR 技术对 ABI 患者有何影响？
  尽管担心 ABI 患者会出现晕动症，但之前的研究中并未见相关报道。 但建议在 VR 环境中持续的最佳时长保持在 20-40 分钟，以改善认知功能。
• 从技术角度看，我该如何制作 VR 环境？
  由于我有使用 Unity 的经验，我决定使用该游戏引擎来创建 VR 环境。然而，VR 设备有很多选择，我选择了当时可用且功能齐全的设备。

根据初步的文献综述，我画出了一个草图用于讨论和反馈。这是为了开启对最终解决方案的愿景。

设置： 虚拟城市的街道

核心功能： 实时数据可视化和社交互动

最初的想法是为临床心理学家设置两个不同的屏幕：(1) 观察患者所看到的并监测其行为；(2) 操纵环境让患者做出反应。 患者将在虚拟城市中完成多重跑腿任务。

主要目标是根据我所学到的知识，利用 VR 环境的契机来为 ABI 患者提供康复治疗。 在这次迭代中，我专注于在虚拟世界中实施当前的康复方法，以及临床心理学家如何手动监控和操纵环境。 主要目的是让心理学家获得对情境的全程控制和全面监测。

我们与两名临床心理学家进行了一次焦点小组讨论，试用了另一位讲师开发的测试版 VR 环境。 然后，我们讨论了他们在康复训练中目前面临的问题、测试环境当前的不足，以及 VR 环境中可以实现的各种可能性。

调研发现总结：

• VR 环境可能需要记忆或运动辅助，因为 ABI 会导致相关功能受损
• 需要临床评估，以确保数据记录符合伦理，且环境安全有效
• 当前的康复策略无法评估决策中的情感因素，因为这在现实世界中是不可预测的，且会危及患者周围的人
• 晕动症极少被提及，尽管在沉浸式 VR 设置和患者脑损伤的情况下，这是一个常见的考虑因素
• 在环境中设置干扰和突发的社交场景，将有助于临床心理学家评估患者的执行功能

创建用户流是为了考虑临床心理学家和 ABI 患者将共同执行的一系列动作。

患者和临床心理学家同时与环境互动。

虽然迭代 1 更多关注功能，但迭代 2 更多关注技术层面。这涉及到考虑患者和临床心理学家在 VR 环境内外进行交互的控制方式。

设置： 虚拟城市的街道

核心功能： 操纵 VR 环境、引入叙事、VR 环境中的控制

康复训练设置如下：(1) 患者坐着以尽量减少晕动症，但稍后可以站起来在房间里移动；
(2) 临床心理学家在第一个显示器中观察患者所见，在第二个显示器中操纵 VR 环境。

由于开发时间的限制，项目范围和规模被缩小，以便在较小的设置中尽可能多地完成任务。

设置： 咖啡馆

核心功能： 将场景适配到咖啡馆

让患者扮演咖啡师的角色来完成任务，帮助临床心理学家观察 ABI 的影响

在 Unity 中开发原型的整个过程花费了 2 周时间，创建了一个功能齐全的环境以便进行测试。

临床心理学家端屏幕原型，用于观察患者所见并操纵 VR 环境

招募了大学学生来测试 VR 环境的可行性

由于资源有限，本研究招募了大学里的健康参与者扮演患者，而我扮演临床心理学家。

由于健康参与者能力较强，测试经过了修改，增加了参与者的难度，例如取消了教程，只告诉他们环境的一般规则。

为了评估 VR 环境的设计，开展了一项包含两个部分的试点研究。

第一部分涉及参与者在 VR 环境中执行任务。

第二部分是访谈环节，旨在了解参与者的背景以及对所构建 VR 环境的意见。实质上，试点研究环节将有助于了解 VR 环境的可用性和沉浸式体验（通过系统激发自然社交互动的效率来衡量）。

通过使用访谈数据的转录内容和实验室环境中的观察结果，检查了感兴趣的特征并按共同主题进行了分组。

在结果分析中使用了混合方法研究。

• 50% 的参与者成功完成了任务

  那些有 VR 经验、沉浸感较弱以及认为控制方式容易的参与者更有可能成功完成任务。

• 25% 的参与者对虚拟人物感到挫败

  这些参与者只想完成任务。其他参与者报告说对环境和系统控制感到挫败。

• 当虚拟人物在参与者执行简单任务时更改订单，参与者会感到更挫败

  这是一个重要的发现，因为这表明不仅仅是 ABI 患者会流露出情绪，这对于临床心理学家来说是一个可行的方案。

• 如果虚拟人物表现出不耐烦，参与者会忘记执行任务

  尽管没有倒计时或时间压力，但参与者仅仅通过阅读基于文本的对话就变得焦虑。 虽然虚拟人物没有通过肢体语言或面部表情表达其他不满，但参与者仍感到焦虑，这可能需要进一步研究来解释原因。

• 在环境中更具探索精神的参与者能够完成任务

  随机按下手柄上所有按钮的参与者最终能弄清楚控制方式并完成任务。 这反驳了“没有教程会增加难度”的假设。它只对那些不尝试按所有按钮的参与者来说更难。

• 向虚拟人物大声说话感觉不自然

  由于参与者知道自己身处房间内，除了研究人员外没有其他人，他们在开始时觉得向虚拟人物说话很有挑战性，因为知道他们不是真人。 此外，1 名参与者知道是在虚拟世界且虚拟人物没有情感、没有后果后，对虚拟人物出言不逊。 如果患者表现出同样的行为，目前尚不清楚这是由其意识行为还是残疾引起的。

• 视觉提示过多

  由于开发限制，虚拟人物的对话显示为屏幕字幕。当参与者转动头部时，字幕实际上一直停留在他们的视线中。 然而，这一观察结果很重要，因为如果环境中开发了其他方面，它们可能会被忽视，尤其是在环境完全开发且内容丰富的情况下。

• 反馈不足

  一些参与者报告说环境中缺乏反馈，因此他们不确定是否已经完成了某项任务。

简而言之，该 VR 环境在应用于临床设置之前还需要进一步开发。

• 获得性脑损伤与 VR 在临床心理学中的应用

  通过与临床心理学家的交流和学术记录，我更好地理解了 ABI 和大脑的执行功能。 通过这个项目，我也了解了该领域其他现有的研究和技术。

• VR 设计原则

  与 2D 数字化体验相比，VR 在设计时有一些特殊的考虑因素，如减少晕动症和物体的交互性。 参与这个项目让我对未来如何更好地设计 VR 体验有了启发。

• 在 Unity 中制作 VR 原型

  接触不同的 VR 设备让我了解了如何将它们作为输入集成到 Unity 中。通常这些设备都有自己的库，但需要针对不同环境进行处理，例如设备是否配有控制器。