Name: 在临床的虚拟现实使用生物反馈:勇敢的项目 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-11-12T20:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: 了解虚拟现实结合生物反馈治疗焦虑障碍的创新方法。INTREPID系统通过实时生理监测调整虚拟环境，帮助患者在沉浸式场景中练习放松技巧，并支持居家巩固训练以提升疗效。

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本研究工作由欧盟信息社会技术计划（项目“INTREPID——一种用于恐惧症治疗的虚拟现实智能多传感器可穿戴系统”，项目编号：IST-2002-507464）资助。

广泛性焦虑障碍（GAD）的临床治疗方案在治疗师诊室内和外同时进行。放松训练结合了雅各布森所描述的经典“渐进性肌肉放松训练”（PMRT）——通过紧张和放松不同肌群并注意其感觉差异——以及“引导想象”程序。在我们的训练中，引导想象被放松性虚拟环境的视觉提示所替代。
治疗师诊室内部。患者在四周内参加8次与治疗师的训练课程（每周2次）。每次课程开始和结束时均进行一次临床评估，以测量患者的焦虑程度。
治疗师诊室的会话安排：
<ol>
 <li>对患者状态进行初步临床评估；</li>
 <li>将患者连接至记录其生理参数（皮肤电导、心率、呼吸）的生物传感器，并记录3分钟的基线数据；</li>
 <li>患者佩戴与计算机连接的头戴式显示器，并手持操纵杆；</li>
 <li>患者开始探索虚拟环境：一个面向海洋的美丽热带岛屿。根据治疗师录制的叙述，患者乘船抵达该岛并开始探索。沿着引导其穿越岛屿的小径前行，患者到达起点，在此处不同的面板指示通往各个目标区域的方向。在每个目标区域中均提供一种放松训练；在此训练过程中，患者根据语音引导的指示尝试放松自身，同时虚拟环境中的某些元素会根据其实时记录的生理参数直接发生变化。因此，患者可即时获得其生理激活水平的反馈（类似于传统生物反馈技术），并额外受益于其所沉浸体验的虚拟环境。各目标区域对应如下：
<ul>
 <li>篝火：生理参数控制火焰强度，患者生理激活水平降低时，火焰随之减弱直至熄灭；</li>
 <li>海浪：生理参数控制海浪强度，直至海洋完全平静；</li>
 <li>瀑布：生理唤醒水平的降低对应于水流强度的减弱，直至水流完全停止下落；</li>
 <li>凉亭：与前述不同，此练习可由患者自定义，患者可选择与其个人应激事件相关的词语或图像。该技术作为一种应激接种训练，患者可根据自身放松能力，观察所选项目逐渐缩小、褪色并漂浮消失的效果；</li>
</ul></li>
 <li>完成虚拟现实训练后，再次在静息状态下记录患者的生理参数；</li>
 <li>对患者状态进行最终临床评估。</li>
</ol>
治疗室外训练：为了提高训练效果并增强放松疗效，患者需在治疗室外通过体验“家庭护理场景”来练习放松技术。该场景通过移动设备呈现与治疗期间相同的虚拟环境来实现。移动设备通过蓝牙连接一套生物传感器，包括心率和皮肤电导传感器。该设备小巧且易于使用，患者可自主操作（见图1）。患者需按照治疗师制定的治疗方案，在整个治疗期间（一个月）每天至少进行一次放松能力训练。
代表性结果
由于生物反馈和虚拟现实均已被证实可有效诱导放松，因此预期主要结果为：与单独使用这两种技术相比，将二者结合使用对减轻广泛性焦虑障碍患者的焦虑更为有效。
<img src="/files/ftp_upload/1554/Fig1.jpg" alt="用于心脏监测和数据采集的电生理设备设置及线缆连接示意图。" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 图 1：GSR/HR 生物传感器模块。

<ol><li>Arntz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+therapy+versus+applied+relaxation+as+treatment+of+generalized+anxiety+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Ther%22%5BJournal%5D)">Cognitive therapy versus applied relaxation as treatment of generalized anxiety disorder.</a> Behav Res Ther. 41 (6), 633-633 (2003).</li>
<li>Siev, J., Chambless, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specificity+of+treatment+effects%3A+cognitive+therapy+and+relaxation+for+generalized+anxiety+and+panic+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+consulting+and+clinical+psychology%22%5BJournal%5D)">Specificity of treatment effects: cognitive therapy and relaxation for generalized anxiety and panic disorders.</a> Journal of consulting and clinical psychology. 75 (4), 513-513 (2007).</li>
<li>Jacobsen, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJacobsen%2C+E+%22Progressive+relaxation%22">Progressive relaxation</a>. , The University of Chicago Press. Chicago. (1938).</li>
<li>Villani, D., Riva, F., Riva, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+technologies+for+relaxation%3A+the+role+of+presence%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+Stress+Management%22%5BJournal%5D)">New technologies for relaxation: the role of presence.</a> International journal of Stress Management. 14 (3), 260-260 (2007).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

我们的假设是，与单纯使用虚拟现实相比，结合虚拟现实与直接调节虚拟环境的生物反馈技术，将带来更佳且更快速的放松学习效果。如果确实如此，这一为治疗焦虑障碍而研发的新工具，甚至可应用于其他与焦虑相关的病理状况，并进行测试。

虚拟现实临床应用中的生物反馈：intrepid 项目

The use of Biofeedback in Clinical Virtual Reality: The INTREPID Project

广泛性焦虑障碍（GAD）是一种精神疾病，其特征为持续且非特异性的焦虑，干扰个体的日常生活活动。该病在普通人群中患病率高，并造成严重功能受限，凸显了寻找新型有效治疗策略的必要性。除认知行为疗法外，放松训练是治疗GAD的一种有效方法，但其局限性在于学习难度较大。INTREPID项目旨在开发一种新型治疗焦虑相关障碍的工具，并验证其在减轻焦虑相关症状方面的临床疗效。该方法的创新之处在于结合虚拟现实（VR）与生物反馈技术，使虚拟现实环境能够根据生物反馈的输出信号实时调整。通过实时改变VR环境的某些特征，患者可直观感知自身的生理反应。患者通过心理训练学习控制这些生理参数，并借助虚拟环境提供的反馈评估自身训练成效。配合使用便携式设备（如PDA或智能手机），患者可在家中独立自主地重复进行在治疗师诊室中体验过的相同训练。该设计的目标是将习得的训练方案融入真实生活情境，从而增强患者应对症状的能力。预期结果是，与传统临床方案相比，患者能更快速、更有效地掌握放松技术，进而提高整体治疗效果。

关键词：广泛性焦虑障碍，GAD，放松训练，虚拟现实，生物反馈，INTREPID项目，心理训练，生理参数调控，便携式设备，临床疗效

虚拟现实智能多传感器系统治疗焦虑相关障碍项目（INTREPID）旨在开发一种多传感器、情境感知的虚拟现实系统，用于治疗焦虑相关障碍。

虚拟现实临床应用中的生物反馈：INTREPID 项目

广泛性焦虑障碍（GAD）是一种精神障碍，其特征为持续且非特异性的焦虑，会干扰日常生活……

神经心理学实验室应用技术致力于为心理学和神经科学开发创新的工具、应用程序和服务，探索信息与通信技术在临床应用中的潜力。该实验室开发了用于广泛性焦虑障碍患者的多感官系统。该解读项目的核心创新在于将虚拟现实与生物反馈技术相结合。通过实时调整虚拟现实环境，患者能够了解基于生理参数评估的自身反应。使用便携式设备（如PDA或智能手机），患者可在家中进行治疗师诊室中所学的相同训练。虚拟现实技术通过帮助患者直面与之相关的记忆和情境，来增强日常生活中的情绪处理能力。除第一次治疗外，每次会话均由治疗师与患者共同开始，首先简要回顾患者在家中日常生活期间出现的症状变化情况，以及在使用移动设备和运行居家护理情景时可能遇到的困难。完成此步骤后，患者即开始接受虚拟现实治疗。首先，她连接了所有技术设备，包括头戴式显示器、操纵杆以及用于记录心率和皮肤电导的生物传感器。此时，治疗师启动生物反馈设备，在患者处于静息状态时记录其生理参数，持续三分钟。该步骤用于建立基线，以便比较患者在治疗前后阶段的生理激活水平。此后，患者可以开始探索虚拟环境。头戴式显示器可帮助她感受到自己是环境的一部分，从而增强她的临场感。这种感觉表现为仿佛置身于模拟体验之中，通过转动头部来观察周围环境。患者在上下、左右移动头部时，可以观看与头部运动协调同步变化的虚拟环境。使用J pad进行前后行走。该虚拟环境呈现了一个植被茂密、被海洋环绕的热带岛屿。根据音频叙述，患者可以从海滩开始探索岛屿，海滩是乘船抵达的起点，随后沿着一条步行小径穿过森林。她将到达一个起始点，此处有多个指示牌标明通往各个目标区域的方向。在训练过程中，每个区域都包含一项放松练习；根据语音导引的指示，患者尝试放松，同时她的生理参数会改变虚拟环境中的某些元素。在岛上的实时环境中，有四个目标区域：区域、海浪、火焰、瀑布和凉亭。目标区域的选择取决于患者所参加的疗程。第一和第二疗程专注于篝火练习，该练习通过叙述引导使患者的双臂和双腿放松。生理参数控制着火焰的强度，因此激活程度的降低会导致火焰强度随之减弱，直至熄灭。在第三和第四次治疗中，患者进行与波浪相关的练习，学习如何放松头部和躯干。在第五和第六次治疗中，她到达瀑布区域，并根据引导语尝试同时放松整个身体。在此区域，生理唤醒的降低对应于瀑布水流和强度的逐渐减弱，直至水流停止。在第六部分结束时，患者需要找出一些能唤起其现实生活中压力情境的词语或图像。这些项目将用于个性化定制最后两次训练 session，训练在凉亭区域进行。在本次训练过程中，患者想象所选择的物体，仿佛其正在经历一种应激诱发的情境，同时应用已学会的放松技术。根据个性化设置的不同，患者会体验到所选物体尺寸缩小、逐渐淡化或漂浮等现象。临床训练结束后，在断开患者与所有设备的连接之前，需在静息状态下再次进行生理指标测量，以巩固已获得的治疗效果。为了进一步增强在治疗师诊所以外环境中放松的能力，患者需每日重复进行治疗，采用家庭护理场景。该场景包含相同的虚拟环境，运行于便携式设备——HTC Promo 手机上，患者可在家中使用，无需头戴式显示器和操纵杆。患者每天至少进行一次训练过的锻炼，每次持续一段时间。在之前由治疗师指导的训练中，她将自己连接到生物传感器上，这些传感器通过蓝牙与手机相连，然后聆听一段放松性的叙述。此时，她启动HTC设备上的应用程序并开始训练 session。

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Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

在临床的虚拟现实使用生物反馈：勇敢的项目

在完全沉浸式虚拟现实环境中，采用经典恐惧条件反射范式对人类受试者进行了研究。通过辨别范式，利用皮肤电导反应来测量对动态虚拟蛇和蜘蛛（条件刺激）的条件性恐惧、线索和情境记忆保持以及消退情况，实验在两个不同的虚拟情境中进行。...

在完全沉浸式三维虚拟现实中进行的人类恐惧条件反射实验

本文介绍了一种训练个体控制与污染焦虑相关脑区的方法，并探讨了污染焦虑与脑连接模式之间的关系。...

以实时fMRI生物反馈靶向眶额皮层治疗污染焦虑

虚拟现实（VR）实验的实施可能较为困难，且需要细致的规划。本方案描述了一种用于设计和实施虚拟现实实验的方法，该实验可采集人类受试者的生理数据。本方法采用虚拟环境实验（Experiments in Virtual Environments,...

结合生理指标测量的虚拟现实实验

本实验方案演示了虚拟棱镜适应疗法（VPAT）在健康成年人中的应用，以及VPAT与功能性近红外光谱技术联合使用以确定VPAT对皮层激活影响的方法。结果表明，VPAT可能具有可行性，并能诱导出与传统棱镜适应疗法相似的行为适应效应。...

虚拟棱镜适应疗法：在健康成人中验证的方案

本手稿概述了一种新方案，可在使用虚拟现实技术向创伤后应激障碍退伍军人呈现战区创伤相关线索的同时，同步应用经颅直流电刺激。...

虚拟现实暴露期间同步应用经颅直流电刺激

虚拟现实（VR）是一种强大但尚未充分利用的方法，可用于推动神经系统疾病的诊断与治疗。克利夫兰诊所虚拟现实购物平台将先进的VR内容与全向跑步机相结合，用以量化日常生活中工具性活动能力——这一指标被认为是神经系统疾病的前驱标志物。...

克利夫兰医学中心用于评估日常生活工具性活动能力的沉浸式虚拟现实购物平台

开发了一种新型虚拟现实飞行模拟器，可高效且低成本地评估飞行性能和眼动模式。该模拟器还为人体工程学及其他研究领域提供了一种具有高潜力的研究工具。...

使用虚拟现实飞行模拟器评估飞行表现与眼动模式

本文所述方案旨在加强上肢功能障碍的定量评估，目标是开发更多可用于临床和家庭远程评估的技术。该方案结合虚拟现实与生物传感器技术以及标准临床技术，以深入了解神经肌肉系统的功能状态。...

虚拟改良箱块测试中运动与肌肉活动定量评估的设置

在虚拟现实环境中，运动想象在脑机接口系统中具有广泛的应用。本文阐述了使用个性化的数字化身，这些化身在虚拟现实环境中模拟参与者所想象执行的动作，以增强沉浸感和身体所有权感知。...

基于虚拟现实脑机接口环境中具身化数字孪生的运动想象表现

转棒实验用于评估偏侧帕金森综合征大鼠行走运动中的运动功能状态。...

使用转棒仪作为大鼠行走定性分析的方法

了解虚拟现实结合生物反馈治疗焦虑障碍的创新方法。INTREPID系统通过实时生理监测调整虚拟环境，帮助患者在沉浸式场景中练习放松技巧，并支持居家巩固训练以提升疗效。

虚拟现实临床应用中的生物反馈：INTREPID 项目

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