基于VR技術的疫情隔離陪護設備研究

魏靖野，陳林

（魯迅美術學院工業設計學院，遼寧 沈陽 110004）

1 疫情隔離患者陪護與VR技術

虛擬現實技術又被稱為靈境技術，興起于20世紀末，是一項全新的技術類型。虛擬現實技術需要結合計算機技術、電子信息及仿真技術為核心，就虛擬環境進行計算，從而將環境沉浸，實現虛擬環境變化一體化發展。隨著社會經濟的快速發展，加上科學技術的創新，各個行業對于VR虛擬技術的需求呈現出爆發式增長，VR技術的進步也成為當前先進的研究領域和研究熱門。

1.1 VR技術發展現狀及問題

隨著我國對虛擬現實技術的研發，呈現出成本低和質量差等問題，雖然我國有關VR技術研發和相關硬件產品生產的中小企業相對較多，但整體看，這些企業的研發及其成果都沒有涉及高端系列，同時對于專業的申請量也不足，質量相對較低，很大程度上存在技術抄襲現象。隨著當前信息技術的快速發展，我國很多VR商家推出眾多產品，最大的特點即價格低，體驗效果相對較差，并沒有發揮其技術本身所具有的效果。

1.2 VR產品的應用前景

（1）VR技術在多個領域的應用。當前VR技術已經被應用到多個領域，例如，教育、建筑、醫療和影音娛樂等，其發展前景是很好的。例如，在醫療行業中，通過VR技術可實現對疾病的診斷，并且可實現數據的可視化管理，如治療恐高癥、密集恐懼癥等疾病時，具有較好的功效，能夠使得患者在自己感覺恐懼的事物面前在醫生的引導和指導下慢慢接受，這是治療效果優化的關鍵。將所觀察和統計的數據進行可視化，即將數據輸入VR系統中，醫生頭戴VR設備，通過虛擬現實的模仿，依據治療的角度，如腫瘤長在什么位置等，通過各種角度去觀察和分析，模擬怎樣的治療方式最佳。但是，實際應用于精神撫慰方面卻很匱乏。

（2）VR技術在政策上得到支持。在創新創業的政策支持下，VR技術得到了進一步的推廣，在我國政府的大力支持下，互聯網+技術等都滲透了VR技術，VR技術研發企業也希望能夠通過政策支持不斷優化概念，突出新的研究技術。

（3）VR技術商業系統的初步形成。在資本市場中，VR技術得到了眾多企業的關注與開發，其中VR商業管理系統的出現就是標志。近年來，越來越多的企業加入虛擬現實管理領域中，我國至少有10家公司開始了VR技術的研發與管理，目前看VR技術的研發與管理是相對可觀高效的。

1.3 醫療領域VR應用案例

智慧醫療常讓人想到5G、機器人、人工智慧（AI）這些高價技術，但醫療不只醫身，還要醫心，以虛擬實境技術撫慰病患身心，雖然只是安慰劑效果，但投入成本低，軟體服務商機大，還有減低病患身體不適制造醫護人員困擾等多種作用，適合多數消費性電子產品業者投入。

日本的開放創新型研發組織DG Lab與電通ScienceJam公司曾開發出了組合腦波感受性分析技術和實時視頻生成技術的VR數字內容“Kaleido Therapy”，該數字內容是運用了兩家公司聯合研發的感受性反饋技術“Mind Loop Technology”的功能性VR內容。可根據實驗對象的腦波推測其精神緊張程度，并按照該緊張程度，實時變換頭戴式顯示器上顯示的萬花筒虛擬影像。通過這種方法使實驗對象心緒平靜。

此次應用了DSJ公司董事CTO、慶應義塾大學理工學院副教授滿倉靖惠開發的基于腦波分析的感受性定量化技術。而且在制作萬花筒影像時，得到了日本萬花筒作者第一人——山見浩司的監督指導。此前實施的評估試驗顯示，在43名實驗對象中，88%的人認可了該影像平復心情的精神撫慰效果，也從科學方面證明了該影像具有緩解精神緊張的效果。

2 沉浸式隔離病患陪護系統設計理念及方案

2.1 傳統隔離病患陪護方式弊端

傳統隔離方式有諸多問題，病患與家人、社會等熟悉環境脫離，無法及時得到有效的溝通，排解憂慮，同時病患家屬也不能看到病患的身體狀態。另外，傳統陪護方式不利于醫療人員的安全健康，對患者的探視，監護過程中，也容易造成感染，給醫護團隊帶來了很大的挑戰。

2.2 VR陪護系統設計理念

VR虛擬陪護設施的設計初衷就是以人為本的原則，其使用能夠有效地幫助社會中這類人群在患病時感受到社會的關懷和陪伴，其主要服務人群是因特殊病情不能會面家屬的病患，例如，對環境要求程度較高血液病患者，以及烈性傳染病患者。通過VR技術，使探視親人和病患同時在搭建的虛擬平臺實現會面、交談、互動等行為，使病患及時地獲得精神上的支持，利于病情的治療與康復。

2.3 VR陪護設備設計方案

VR陪護設備連接病房內外，病房內部設備由病患使用，病房外部設備由探視者即醫護人員使用。病患端設備主要由體感和視覺設備支持，連接設備后即識別患者信息，患者可以自主選擇提前導入系統的個人熟悉的虛擬場景，也可以同時與探視端的親屬在虛擬場景中溝通交流，肢體互動，對于臥床患者，親屬可以佩戴設備進入模擬病房的虛擬空間，探視患者身體狀況，患者也可以佩戴簡化的設備與親人交談。醫護人員也可以在病房外通過VR設備與患者交談，查看病患身體狀態。不同人使用后對設備進行消毒即可以保證安全。

3 VR隔離病患陪護系統合理性分析

3.1 理論支持與技術應用

（1）5G網絡信息技術基礎：針對第五代移動通信技術來說，簡稱5G或5G技術，是利用蜂窩傳輸形式的第一代信息技術，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統后的延伸。5G的性能目標是具備高的數據效率，同時能夠減少延遲、優化能源管理、降低使用成本等，這樣可大規模地優化生產性能。Release-15中的5G規范的第一階段是為了適應早期的商業部署。Release-16的第二階段于2020年4月完成，作為IMT-2020技術的候選提交給國際電信聯盟（ITU）。ITU IMT-2020規范要求速度高達20Gbit/s，可以實現寬信道帶寬和大容量MIMO。

（2）VR虛擬現實技術的成熟：虛擬現實技術（英文名稱：Virtual Reality，縮寫為VR），又稱靈境技術，是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。虛擬現實技術囊括計算機、電子信息、仿真技術于一體，其基本實現方式是計算機模擬虛擬環境從而給人以環境沉浸感。

（3）疫情期的諸多視頻引發了隊員對隔離病患身心健康的關護。2020年新冠肺炎疫情的爆發使人們看見了人間的冷暖，在面對疾病的天災下，不論多么想念自己的親朋好友，最終只能暫時相隔兩地甚至只能隔著一層玻璃。視頻里那些稚嫩的孩童流露出想念父母的表情實屬令人心痛。此次團隊受疫情啟發，研究一款隔離病患的VR虛擬陪伴產品，能夠有效改變此類現狀。

3.2 典型同類案例分析

據日本神戶新聞（Kobe Shimbun）網站報導，日本大坂大學（Osaka University）從2017年起，引進虛擬實境（VR）技術，進行病患情緒緩解應用的研究，首先測試的是日本兵庫縣蘆屋市的市立蘆屋醫院癌癥安寧治療，成功改善病患臨終前的生活品質與體驗，雖說還是不能治愈，但在人道上已有明確價值。

目前關于虛擬實境技術的醫療應用，已知有醫療教學、手術前說明與模擬、若干精神疾病的治療與安寧治療等，其中醫療教學與手術的虛擬實境技術，強調逼真，需要較高價的顯示器，而舒緩情緒的精神治療，只要消費市場的虛擬實境頭戴顯示器即可，硬體成本與取得門檻均低，易于發展相關商業應用。大坂大學測試的安寧治療，是確知壽限無幾的癌癥末期病患，走過人生最后一段的治療，這階段的患者通常已喪失行動能力，只能躺在病床上，以嗎啡緩解難以忍受的痛苦，這時的治療不僅是為了讓病患能好走，同時也要安撫家屬的內心，讓往生者安心，家屬能往前看。

神戶新聞舉出的治療案例，是66歲男性，他的希望是能再回家、能再駕駛自己13年的愛車，因此實驗團隊以360度相機拍攝他的家、他的妻子與女兒，還有駕駛汽車四處逛街的虛擬實境影像，滿足病床上當事人的愿望，讓當事人與家人有更多勇氣與毅力，以笑容面對未來。

4 結語

VR陪護體系實現意義：對于研究開發者來說，該項目受眾人群較為廣泛，其研究成果有著極大的投產可能；對于患者來說，該設備有利于保證患者患病期間的身心健康，充分體現了人文關懷；對于醫護人員來說，該設備與診療過程相配合，有利于實現診療效果的最佳化。總體而言，VR陪護體系的實現對于病患、親屬、醫護人員等都具有不同程度的益處。