CN109646784A - 基于沉浸式vr的失眠障碍心理治疗系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估。使得患者可根据自己的交互习惯，选择手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互等一种或多种方式，进入自己喜好的安全场景，满足不同患者的交互需求；多模态交互模式可针对患者实现较为精准的治疗，在一定程度上可提高治疗过程中的配合度，使患者更快地进入催眠状态，可提升治疗效果；在治疗过程中实现智能的治疗监测和自动的疗效评估；有效解决治疗过程中因佩戴沉浸式VR头盔而导致心理咨询师无法直接评估治疗效果的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实、心理治疗技术领域，具体地，涉及一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统和方法。
背景技术
由医疗设备制造商Fisher Wallace研发的Kortex，是一款可以连接VR的智能头戴，通过使用低剂量(最大是2mA)的脉冲交流电，刺激用户的大脑，产生更多的内啡肽和血清素来调节情绪。从而起到提高用户睡眠质量，并降低压力荷尔蒙来缓解压力。エムール与株式会社Tri-tome(株式会社トリトメ)开发了一款独特的手机App，使用这款App可以让体验者们真正的体验到睡眠的感觉，配合上真正的寝具，可以真实感受到睡眠带来的安稳感。国内零点蚂蚁科技有限公司创立了一套sleepman的VR睡眠系统，在VR硬件设备的帮助下，结合VR沉浸式体验技术与传统催眠疗法，用视觉沉浸及高低频声波，给用户尤其失眠者以智能化的睡眠体验。在内容方面，其睡眠系统采用催眠疗法的激励，深度结合VR虚拟现实技术，缔造特定入梦场景产生一种心灵的安宁从而让自己的心理进入一种轻松缥缈的境地，让睡眠质量得到很大的改善。杭州心景科技公司开发了一套用于睡眠医学和神经认知康复等领域的临床工作和研究开发应用的VR系统，目前这套虚拟场景库已经收录了40种不同的场景，带上头盔，仿佛置身于真实环境中，对失眠、焦虑、抑郁、小儿多动症等多种精神及心理类的疾病都适用。
综上分析可知，在国内外不同公司拥有不同的VR心理治疗方案，但在VR的沉浸感、人机交互和智能监测上存在不足，缺乏足够的针对性和精准性，成熟度有待提升。目前，Kortex仅作为一个头戴配件，其设备集成度不高，且在治疗过程中无法自动检测催眠状态。エムール公司的睡眠体验APP虽然成本较低，但是其沉浸感较差，交互方式单一，在治疗过程中也无法自动监测催眠状态和睡眠时间。零点蚂蚁科技与杭州心景科技公司的的VR睡眠系统虽然都采用了沉浸式VR技术，但是交互方式单一，仅支持手柄交互方式，且视觉场景无法由患者选择，缺乏一定的治疗针对性，在交互上也无法满足不同患者的需求，在治疗过程中无法自动监测催眠状态和睡眠时间。
专利文献CN107315894A公开了一种基于虚拟与增强现实技术心理咨询与治疗系统,它由头戴式场景显示装置、咨询师后台系统、云服务器平台系统组成。所述的心理咨询与心理治疗系统是一个基于虚拟现实、增强现实技术,开发的虚拟化的心理咨询与治疗场景,通过来访者使用头戴式场景显示装置,将其融入到放松的环境中,来访者通过麦克风和耳麦可以进行自助式心理咨询与治疗或者和后台的心理咨询师进行互动、咨询、或在其指导下进行心理治疗,可以实现和咨询师面对面咨询的虚拟场景,增强了亲切感,并在最大程度上满足心理咨询的安全感,解决了在心理咨询中的心理障碍,可让人们克服传统观念,并解除了因地域与时间限制,可随时随地进行心理咨询与治疗。
专利文献CN106373172A公开了一种基于虚拟现实技术的心理治疗模拟系统,通过PC软件(心理训练软件),利用PC电脑连接虚拟现实头盔,然后让操作者进入虚拟环境,并且在虚拟环境中进行心理障碍训练。此技术与生物反馈技术结合,即在治疗过程中随时了解求助者的紧张度,以此为依据调节刺激剂量。本发明让有心理疾病或障碍的人群更容易接受训练；让有心理疾病或障碍的人群不需要去医院就能进行治疗；让有心理疾病或障碍的人群可以随时随地进行训练；让有心理疾病或障碍的人群可以主动去进行评估训练。
上述两篇专利文献是虚拟现实在心理治疗模拟上的新发明，但是在治疗模拟过程中，并未提及多模态交互，对治疗效果的记录与客观评估也存在缺失，在治疗体验上还需要进一步提升。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统和方法。
根据本发明提供的一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估。
优选地，所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，包括：
治疗方案智能生成模块：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计模块：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互模块：提供患者根据自身喜好和系统进行多种交互方式选择；
治疗检测评估模块：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
优选地，所述数据分析采用ETL技术，所述ETL技术是将对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据进行数据清洗、数据提取、数据加载，形成数据仓库。
优选地，所述交互方式包括手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互中的任一种或任多种。
优选地，所述失眠障碍患者病例数据主要包括患者的年龄、性别、经济状况、文化程度、家庭情况、工作性质、压力、环境、治疗信息中的任一种或任多种。
优选地，所述治疗信息主要包括患者症状、治疗医生、治疗时间、治疗方案、治疗效果中的任一种或任多种。
优选地，所述听觉场景主要包括背景音乐、松弛引导语、正念冥想引导语、场景引导语、唤醒引导语中的任一种或任多种。
优选地，所述手柄交互是帮助患者进行辅助操作；所述语音交互是通过患者发出语音命令进行方案选择操作；所述手势交互是通过体感控制器获取到患者手部动作进行方案选择操作；所述眼动交互是通过眨眼识别、注视识别进行方案选择操作。
优选地，通过眼动仪获取患者在治疗过程中眼动数据，得到患者在进入半睡眠状态、入睡状态、唤醒时所需的时间，记为监测结果，将所述监测结果与治疗评价模型结合，得到治疗效果评分。
根据本发明提供的一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗方法，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估；包括以下步骤：
治疗方案智能生成步骤：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计步骤：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互步骤：提供患者根据自身喜好和方法进行多种交互方式选择；
治疗检测评估步骤：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明使得患者可根据自己的交互习惯，选择手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互等一种或多种方式，进入自己喜好的安全场景，可满足不同患者的交互需求；这种多模态交互模式可针对患者实现较为精准的治疗，在一定程度上可提高治疗过程中的配合度，使患者更快地进入催眠状态，可提升治疗效果；
2、在治疗过程中，基于分析眼动数据，利用眼动追踪技术可自动监测患者催眠状态和睡眠时间，实现智能的治疗监测；并通过建立患者的治疗评价模型，实现自动的疗效评估；这种模式可有效解决治疗过程中因佩戴沉浸式VR头盔而导致心理咨询师无法直接评估治疗效果的弊端。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的执行框架线路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估。
具体地，所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，包括：
治疗方案智能生成模块：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计模块：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互模块：提供患者根据自身喜好和系统进行多种交互方式选择；
治疗检测评估模块：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
具体地，所述数据分析采用ETL技术，所述ETL技术是将对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据进行数据清洗、数据提取、数据加载，形成数据仓库。
具体地，所述交互方式包括手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互中的任一种或任多种。这种多模态交互技术，使用户在交互过程中根据其交互习惯和喜好自己选择进入所沉浸的安全场景进行更具有针对性的心理治疗。
具体地，所述失眠障碍患者病例数据主要包括患者的年龄、性别、经济状况、文化程度、家庭情况、工作性质、压力、环境、治疗信息中的任一种或任多种。
具体地，所述治疗信息主要包括患者症状、治疗医生、治疗时间、治疗方案、治疗效果中的任一种或任多种。
具体地，所述听觉场景主要包括背景音乐、松弛引导语、正念冥想引导语、场景引导语、唤醒引导语中的任一种或任多种。
具体地，所述手柄交互是帮助患者进行辅助操作；所述语音交互是通过患者发出语音命令进行方案选择操作；所述手势交互是通过体感控制器获取到患者手部动作进行方案选择操作；所述眼动交互是通过眨眼识别、注视识别进行方案选择操作。
具体地，通过眼动仪获取患者在治疗过程中眼动数据，得到患者在进入半睡眠状态、入睡状态、唤醒时所需的时间，记为监测结果，将所述监测结果与治疗评价模型结合，得到治疗效果评分。
根据本发明提供的一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗方法，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估；包括：
治疗方案智能生成步骤：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计步骤：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互步骤：提供患者根据自身喜好和方法进行多种交互方式选择；
治疗检测评估步骤：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
本发明提供的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，可以通过基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗方法理解为所述基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统的优选例。
本发明为了更具有针对性的治疗，在治疗过程中，患者可以自己选择进入所沉浸的安全场景；在交互过程中，根据不同的患者不同的交互习惯和喜好，设计了包含手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互的多模态交互技术。通过自动监测治疗过程中用户催眠状态和睡眠时间，建立其治疗评价模型，实现自动的疗效评估。
以下结合附图对本发明的优选例做进一步阐述。
用户通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，结合一种或多种交互方式进入失眠治疗场景中进行失眠治疗，并通过用户的眼动数据对失眠治疗进行智能的检测与评估。本发明在实施过程中，如图1所示，主要包括分析建模与设计、多模态交互和治疗监测与评估三大步骤，分析建模与设计：通过信息管理功能模块采集医生和患者的基本信息以及患者的治疗信息，分析患者的治疗数据和传统治疗方案，结合场景管理与音频管理功能模块中的三维沉浸式场景和引导语，通过方案管理模块设计出相应的治疗方案；多模态交互：在治疗选择功能模块中患者可以根据自己的喜好、习惯进行方案选择与交互选择，其交互方式包括手柄、语音、手势、眼动追踪四种；治疗监测与评估：在治疗过程中，智能治疗监测模块通过眼动仪获取患者在治疗过程中眼动数据从而得到患者在进入半睡眠状态、入睡状态、唤醒时所需的时间，将患者眼动数据以及医生设定的评估模型得到每次治疗的效果评分。
基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统在传统机器学习算法以及深度学习算法基础上，一方面，通过数据清洗、提取等ETL技术分析患者的病例数据和传统治疗方案，依据VR心理治疗的特性，结合患者、场景、音乐和引导语综合设计治疗方案，进而实现较为精准的视觉设计和具有针对性的听觉设计；另一方面，通过对眼动追踪、语音识别、手势识别等交互技术以及通过对传感数据的分析，在手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互的基础上实现多模态的交互设计；同时，通过对眼动数据的分析，实现催眠状态和睡眠时间的监测模式设计，进而建立治疗评价模型，实现自动的治疗监测和疗效评估。优选地，所述基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统可进一步细分为治疗方案智能生成、视觉和听觉设计、多模态积极交互设计和智能治疗监测四个步骤。治疗方案智能生成：依据失眠障碍症的病理原理，在失眠障碍的传统诊断和治疗方案的基础上，分析大量失眠障碍患者症病例数据，针对不同的失眠障碍原因和程度，患者的年龄、性别、经济状况、文化程度、家庭情况、工作性质、压力和环境等因素，在数据分析的基础上，结合回归预测等算法，在视觉和听觉上智能生成具有普适性或特殊性的治疗方案。例如，通过信息管理功能模块采集医生和患者的基本信息以及患者的治疗信息，基本信息包括姓名、年龄、性别、联系方式、职业等，以及患者的治疗信息，包括其症状，治疗医生，治疗时间，治疗方案，治疗效果，在每一次问诊前会根据患者的历史信息，结合场景管理与音频管理功能模块中的三维沉浸式场景和引导语，推荐新的治疗方案；或针对新患者的基本信息，从历史治疗信息中推荐治疗方案；视觉和听觉设计：在治疗方案设计的基础上，分析传统治疗方案中松弛疗法、正念冥想、场景引导等方法，针对沉浸式VR治疗和传统治疗过程中的异同，从视觉上设计多种具有高真实感、沉浸感的三维虚拟场景，并针对视觉场景设计对应的背景音乐、松弛引导语、正念冥想引导语、场景引导语和唤醒引导语。例如，通过对患者历史治疗信息和传统治疗方案的分析，统计沉浸场景、引导语、音乐的种类、特点，分布和排序，据此设计具有普适性的视觉场景和听觉素材，并由场景模块和音频模块管理；多模态交互：在语音识别、手势识别、眼动追踪算法的基础上，分析多种交互方式的优缺点和适应性，设计高效的语音交互、手势交互、眼动交互方式，结合手柄交互方式，实现基于虚拟现实的多模态交互技术。例如，在治疗方案生成后，在VR场景里会出现多种场景以供患者选择。此时，患者可以根据自己的喜好和习惯选择交互方式和治疗场景，其交互方式包括手柄、语音、手势、眼动追踪四种。其中手柄交互帮助患者进行辅助操作；语音交互方式通过患者发出语音命令进行方案选择操作；手势交互方式则是通过体感控制器leap motion获取到患者手部动作进行方案选择；眼动追踪通过眨眼识别、注视识别等技术达到眼动选择的效果；治疗监测与评估：根据眼动追踪的原理和技术，针对基于沉浸式VR的失眠障碍治疗过程中的特点，分析眼动数据，利用眼动追踪技术在治疗过程中自动监测催眠状态和睡眠时间，并建立用户的治疗评价模型，实现自动的疗效评估。例如，在治疗过程中，智能治疗监测模块通过眼动仪获取患者在治疗过程中眼动数据从而得到患者在进入半睡眠状态、入睡状态、唤醒时所需的时间，将患者以监测结果结合疗效评估模型得到每次治疗的效果评分。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估。
2.根据权利要求1所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，包括：
治疗方案智能生成模块：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计模块：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互模块：提供患者根据自身喜好和系统进行多种交互方式选择；
治疗检测评估模块：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
3.根据权利要求2所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述数据分析采用ETL技术，所述ETL技术是将对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据进行数据清洗、数据提取、数据加载，形成数据仓库。
4.根据权利要求1所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述交互方式包括手柄交互、语音交互、手势交互、眼动交互中的任一种或任多种。
5.根据权利要求2所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述失眠障碍患者病例数据主要包括患者的年龄、性别、经济状况、文化程度、家庭情况、工作性质、压力、环境、治疗信息中的任一种或任多种。
6.根据权利要求5所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述治疗信息主要包括患者症状、治疗医生、治疗时间、治疗方案、治疗效果中的任一种或任多种。
7.根据权利要求2所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述听觉场景主要包括背景音乐、松弛引导语、正念冥想引导语、场景引导语、唤醒引导语中的任一种或任多种。
8.根据权利要求4所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，所述手柄交互是帮助患者进行辅助操作；所述语音交互是通过患者发出语音命令进行方案选择操作；所述手势交互是通过体感控制器获取到患者手部动作进行方案选择操作；所述眼动交互是通过眨眼识别、注视识别进行方案选择操作。
9.根据权利要求2所述的基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗系统，其特征在于，通过眼动仪获取患者在治疗过程中眼动数据，得到患者在进入半睡眠状态、入睡状态、唤醒时所需的时间，记为监测结果，将所述监测结果与治疗评价模型结合，得到治疗效果评分。
10.一种基于沉浸式VR的失眠障碍心理治疗方法，其特征在于，通过佩戴装有眼动仪的虚拟现实头盔，用户以交互方式进入失眠治疗场景，进行失眠治疗，并对所述失眠治疗进行智能检测与评估；包括以下步骤：
治疗方案智能生成步骤：基于对失眠障碍病例原理、失眠障碍患者病例数据的数据分析，结合回归预测，在视觉和听觉上智能生成治疗方案；
视觉听觉设计步骤：基于治疗方案，从视觉上设计具有真实感、沉浸感的三维虚拟场景，从听觉上设计与所述三维虚拟场景相结合的听觉场景；
多模态交互步骤：提供患者根据自身喜好和方法进行多种交互方式选择；
治疗检测评估步骤：分析眼动仪的眼动数据，建立用户治疗评价模型，进行自动的疗效评估。
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