CN110891638B - 虚拟现实装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种虚拟现实(VR)设备、用于生成VR连续统体验的系统和框架，所述VR连续统体验被精心设计为身体操作过程，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作。所述VR连续统体验可以修改与所述操作过程相关联的疼痛和焦虑的感知。所述虚拟现实设备被配置为：允许操作员(即医师)而不是所述佩戴者通过设备用户界面对设备进行控制，在所述装置被所述佩戴者佩戴时允许所述操作员对设备校准和虚拟现实(VR)体验的启动进行控制，以及提供一个或多个VR体验，每个VR体验与身体操作过程相关联。

Description

虚拟现实装置

技术领域

本发明的技术领域为虚拟现实装置以及虚拟现实的应用。

背景技术

虚拟现实是一种使用头戴式护目镜的计算机技术，所述护目镜具有在佩戴者眼睛前方的屏幕，并可选地具有扬声器或耳机，以提供逼真的和交互式的用户体验，从而模拟用户在虚拟环境中的存在。跟踪虚拟现实(VR)耳机的运动，以允许用户在三维虚拟世界中“环顾四周”。

当前可用的VR设备通常包括小型立体显示器、陀螺仪和用于运动跟踪的运动传感器，以及耳机或扬声器。有一些已知的用于智能手机的头戴式设备，以使用所述智能手机提供VR体验。所述智能手机被编程有使用设备处理器、显示屏、陀螺仪、运动传感器、扬声器等的VR软件。所述头戴式设备将智能手机固定在佩戴者眼睛的前面，从而将显示屏分为两个部分、一个部分或单目，且所述智能手机软件显示被用户感知为三维的立体图像。

虚拟现实的当前应用包括游戏应用和仿真器类型训练。使用VR可以使用户感觉自己“处于”模拟环境中，这对游戏的幻象很有吸引力。虚拟现实可以使人们对事件的感知在虚拟环境中变得“真实”。这对于训练目的特别有用，可以在感觉真实但可以安全失败的环境中练习技能。

虚拟现实目前在某种程度上用于医疗应用，主要用于医疗从业人员的模拟类训练。据推测，虚拟现实可能能够帮助特别是患有焦虑症的患者进行治疗，或者是能够用于进行行为疗法的治疗。然而，为诸如游戏或仿真器训练之类的应用所开发的虚拟现实系统通常被设计为由佩戴者控制，并且不能很好地适应交互式临床情况。

发明内容

根据一方面，提供了一种虚拟现实设备，其被配置为：可安装在佩戴者的头部并允许操作员而不是所述佩戴者通过设备用户界面对设备进行控制，在所述装置被所述佩戴者佩戴时允许所述操作员对设备校准和虚拟现实(VR)体验的启动进行控制，以及提供一个或多个VR体验，每个VR体验与身体操作过程相关联。

所述设备可以被配置为：为所述佩戴者进行校准，并且根据来自操作员的一个初始化输入启动VR体验。在一个示例中，所述VR体验可以由所述操作员在所述初始化输入之前通过所述设备用户界面进行选择。在一替代性示例中，所述VR体验是预定义的。

所述一个或多个VR体验中的至少一个可以被设计成促使所述佩戴者对身体操作过程经历进行重新想象。

在一些实施例中，所述VR体验包括对所述佩戴者在所述身体操作过程期间所经历的感觉进行环境上的重构。

在一些实施例中，所述VR体验被进一步设计成将操作员进行所述身体操作过程的时间安排与所述VR体验进行协同。

在一些实施例中，所述VR体验和身体操作过程的时间安排受到所述佩戴者与所述VR体验交互的影响。

在一些实施例中，所述VR体验是使用VR连续统体验框架生成的，所述VR连续统体验框架包括身体操作过程的动作的执行顺序，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作，并且为每个所述操作动作定义VR转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知。

在一些实施例中，所述设备包括：移动电话，所述移动电话提供处理、存储器、视觉显示、动作感知、音频和用户界面功能；以及支撑所述移动电话的耳机。其中所述移动电话加载有VR软件应用程序，当运行所述VR软件应用程序时所述VR软件应用程序被配置为将所述移动电话的功能限制为所述VR功能。

在一实施例中，所述VR软件应用程序被配置为提供与VR体验显示同时显示的触屏用户界面，并且所述耳机被配置为防止所述用户观看所述触屏用户界面。

根据另一方面，提供了一种用于生成VR连续统体验的虚拟现实连续统(VR)体验框架，所述VR连续统被精心设计为身体操作过程，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作，所述框架包括：

所述操作动作的执行顺序；以及

为每个所述操作动作定义VR转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知。

在一些实施例中，每个VR转换是基于状态呈现的所述操作过程和引起身体感觉的所述动作的多个方面的所述要求，以及基于对状态呈现、焦虑和疼痛感知中的一种或多种进行修改的目标方向进行定义的。

在一些实施例中，VR转换的特征是以一种方式对所述身体交互的多个方面进行重新构建，所述方式与由所述动作引起的所述身体感觉并不矛盾并且促使改变所述身体感觉的感知。

在一些实施例中，VR转换的特征是模仿持续时间和所述身体感觉的属性，以在VR环境中使用交互选择一种通常与比实际身体动作带来更少疼痛或焦虑相关联的表现形式。

在一些实施例中，VR体验是通过如下生成：从具有共同主题的VR体验组件库中进行选择，其中对于每个已定义的VR转换，VR体验组件满足所述已定义的VR转换的所述特征；以及基于所述操作过程的所述动作顺序将所述选定的VR体验组件编译成VR体验。

根据另一方面，提供了一种虚拟现实(VR)体验生成系统，所述系统包括：

医疗操作过程库，所述医疗操作过程库存储一个或多个医疗操作过程的操作动作的一个或多个顺序；

VR转换资源库，所述VR转换资源库包括：针对每个操作动作所定义的VR转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知，其中所述每个操作动作与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一种；以及用于每个已定义的VR转换的多个VR体验组件，其中所述VR体验组件在一个或多个VR体验主题的环境中满足所述已定义的VR转换的特征；以及

VR体验编译器，所述VR体验编译器被配置为通过以下为医疗操作过程编译VR体验：从所述医疗操作过程库中检索用于所述医疗操作过程的一系列操作动作；使用共同的VR体验主题从所述VR转换资源库中为每个已定义的VR转换选择VR体验组件；以及基于所述操作过程的动作顺序，将所述选定的VR体验组件编译成VR体验。

根据另一方面，提供了一种生成虚拟现实连续统(VR)体验的方法，所述VR连续统被精心设计为身体操作过程，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作，所述方法包括步骤：

确定所述操作动作的执行顺序；

为每个所述操作动作定义VR转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知；

通过使用共同的VR体验主题为每个已定义的VR转换获取VR体验组件，其中所述VR体验组件满足所述已定义的VR转换的特征；以及

基于所述操作过程的操作动作的执行顺序，将所述选定的VR体验组件编译成VR体验。

获取VR体验组件可以包括：从VR转换资源库中选择VR体验组件。

可替代地或者附加地，获取VR体验组件可以包括：基于所述已定义的VR转换的特征创建VR体验组件。

附图简要说明

图1显示了使用同一当前市售VR系统的两种使用场景的操作步骤。

图2显示了使用本发明一实施例的使用场景的操作步骤。

图3显示了适用于提供双用户VR体验的技术特征的概览。

图4显示了VR耳机的一实施例的示例。

图5a显示了操作图标的示例。

图5b显示了设备使用情况的报告的示例。

图5c显示了操作图标的示例。

图6示出了在用于选择图标的触摸屏图标周围增加的误差范围。

图7示出了具有VR模式和可在同一屏幕上访问的触摸屏菜单的双界面。

图8是现有技术的VR设备的外部控制器设备的图像。

图9示出了现有技术的VR设备上的控制按钮的位置和本发明的一实施例。

图10提供了发明人使用的用来创建特定手术的VR体验以优化操作结果的框架的概览。

图11示出了开发特定手术的VR体验所涉及的核心技术的框架。

图12示出了医疗操作的阶段和与每个阶段相对应的活动/技术。

图13示出了身体操作以及这些操作通常预期的生理疼痛程度和强度的示例。

图14a示出了每个操作的疼痛和焦虑反应的模型，以及患者在该操作中的感知存在或反应的必要条件。

图14b示出了图14a的简化框图模型的扇区以及操作的类型，可以将患者反应视为每个扇区的特征。

图15示出了按手术设计的VR体验的端到端框架的总体概览。

图16示出了应用于MRI过程的端到端框架的示例。

图17显示了使用VR重新构造针头过程的示例。

图18构思了临床医生控制的/可变的各方面过程和VR体验。

图19显示了可以从VR(或AR)患者支持中受益的三个操作的步骤。

图20显示了亚硝气麻醉操作的步骤以及使用两个备用方案的相应VR调换的示例。

图21示意性地示出了所述系统的一实施例的反馈和修改循环。

具体实施方式

提供了一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备被配置为可戴在佩戴者头上，并且允许通过由除佩戴者之外的操作员可访问的设备用户界面进行设备控制。VR设备被配置为允许操作员控制设备校准，并在穿戴者穿戴设备时开始虚拟现实(VR)体验，以提供一种或多种VR体验。可以将VR体验设计为有助于穿戴者重新想象身体手术的体验。此设备和VR体验的应用示例包括儿童医疗手术，例如打针或采集血液样本。然而，实施例可以应用于许多不同的身体手术和场景中。

实施例可以提供特定操作过程的VR体验以支持经历这些操作过程的个人。例如，帮助管理与医疗操作过程有关的疼痛和/或恐惧。医疗操作过程(例如静脉穿刺–采血，或插入静脉套管)在医疗中很常见。许多患者将涉及针头的医疗操作过程视为医院经历中最畏惧和最痛苦的部分之一，并且所述操作过程可能会导致严重的焦虑和痛苦，甚至可能蔓延至家庭。当前的疼痛管理技术可能不足，例如局部麻醉药膏或分散注意力，这使得需要约束或隔离患者。发明人的VR系统允许用户在这种操作过程中体验引人入胜的交互式三维“虚拟世界”，其中在此虚拟世界的背景下，可能会改变用户对所述操作过程的感觉的感知以提供改善的临床体验。进入虚拟世界可以重新塑造感觉，例如改变疼痛感并减轻焦虑。

VR可以提供一种有效的无药方式来减轻与医疗手术相关的恐惧和痛苦。但是，为了使VR成为医疗环境中被广泛采用的工具，重要的是要为临床医生和患者两者优化VR体验。尽管讨论了打针手术是所述VR系统实施例可能有益的手术，但是存在VR可以有益使用的许多不同类型的手术。通常与引起中度至重度疼痛相关的手术/动作包括但不限于：静脉穿刺或静脉切开术、插入外周静脉管线、插入导尿管或耻骨上吸引术、脱落皮肤的清洁或护理、插入气管插管、插入外周动脉导管、胸管切除、插入外周导入的中心静脉导管、腰椎穿刺、内窥镜检查、插入鼻空肠管、插入中心静脉导管、肌肉注射、操作和复位骨折和脱臼，以及较小的外科手术操作。通常与引起轻度至中度疼痛相关的手术/动作包括但不限于：毛细管采样、气管内吸痰、换药或取下敷料、活动、皮下注射、皮肤点刺测试、取下气管内导管、从皮肤上取下胶带、插入鼻胃管、刮擦或擦拭(用于培养或样本)、气管切开术治疗、气管内导管的重新定位或重新捆扎、气管切开抽吸，以及伤口冲洗。通常与轻度疼痛相关的手术/动作包括但不限于：经口或鼻腔抽吸、取下外周静脉导管、取下导尿管、取下鼻胃管、鼻咽刮擦或擦拭、取下外周动脉导管、取下中心静脉导管、进入可植入的静脉端口、涂抹和取下石膏模型，以及取下缝合线。

应该注意的是，上述许多手术或动作(例如，插入外周静脉导管)是许多不同治疗的“通道”(它可以是用于采集血液以进行测试，进行化学疗法或使用抗生素等)，因此在端到端治疗的背景下，可能需要不止一种与引起疼痛相关的动作或手术。进一步的研究表明，疼痛感也可能受到心理因素的影响，特别是与医疗手术相关的畏惧和焦虑。例如，对儿童的研究记录了患者回忆针刺是手术中最痛苦的部分，即使针刺的疼痛程度/强度(主观地由患者使用0-10的评分进行报告，其中0表示没有疼痛并且10表示能想象到的最严重的疼痛)不如其他疼痛原因(如外伤或手术)高。

因此，疼痛感似乎受到与手术相关的患者焦虑的影响，而不仅仅是疼痛的身体方面原因。VR系统的实施例旨在通过使用虚拟现实VR体验来操控对疼痛的感知，VR体验旨在促进患者对身体手术经历的重新想象。这可以包括在身体手术过程中重构佩戴者所经历的感觉。VR体验是根据身体手术设计的，以使患者能够经历VR世界(VR体验)中手术的身体感觉从而更改患者体验，使得减少疼痛和/或焦虑。因此，VR系统的各方面包括按手术设计的VR体验的开发，以及用于临床设置的VR设备的更改。

历史上，VR是为视频游戏玩家开发的，他们会在佩戴耳机的同时，单一执行从选择体验、校准和启动游戏中的所有功能。然而，目前在医疗或教育环境等双用户场景中的VR设计存在问题。在只有一个用户且不是控制者可以佩戴VR设备的情况下，这可能特别有问题。例如，在医疗和/或教育环境中，通常至少有两个用户：操作员(如临床医生、教师)和最终用户(如病人、学生)。此外，在这种情况下，VR设备的佩戴者通常不是控制该设备的个人。这种情况的一个例子是，佩戴VR设备的人是一个年幼的孩子或是一个残疾、体弱、受伤或丧失能力的人。在这个过程中也可能有支持用户，如家长/家人、教师助手、其他支持这个过程的临床医生。

目前市面上可买到的VR设备并没有被设计成能够满足分别拥有操作员和最终用户的需求或用户体验。

如果操作员必须在最终用户使用前执行多个步骤(例如，在将耳机交给用户之前，操作员必须先戴上耳机以选择VR体验)，则在临床设置或教室等环境中会出现问题。本设备的一方面使所述技术适应这一需要，使得操作员可以轻松地操作VR耳机，而无需在最终用户使用之前执行多个步骤。这与医疗和教育环境相关，在这些环境中，分别有操作员和最终用户。

常见场景可以包括：

·医疗操作过程

·外科手术

·护理操作过程

·牙科手术

·残疾人VR

·VR疗法(例如，恐惧症治疗、创伤后应激障碍(PTSD)、自闭症)

·患者教育(例如，有关手术、疾病)

·教育(例如，儿童、学生、大学环境)

应当认识到，这些类型的环境可以是快节奏的，并且最终用户可以仅在短时间内使用VR。此外，VR最终用户的流动也可能很快。

图1显示了使用同一个当前市售的VR系统(如谷歌的Daydream或Cardboard)的两个使用场景的操作步骤。场景A显示了单用户VR体验的操作步骤，其包括设置(例如，游戏玩家的设置)。场景B显示了双用户场景(例如医疗环境)的操作步骤，相比于场景A，场景B显示了要求由两个不同用户来执行的步骤。

场景A是现有技术中VR的当前常见用途，其中一个用户完全有能力操作和使用VR设备(例如，在VR游戏环境中)。现有技术(如谷歌的Daydream或Cardboard)被设计为在这种情况下很好地工作。VR的开发目的是让一个人操作并成为最终用户。然而，设置需要时间：假设用户在佩戴设备时将在VR中浏览VR库。通常，还有许多各种不同的VR体验可供选择，且用户可以在VR之外浏览到其他设备功能。还有一种假设，即用户将退出并观看新的体验或导航至另一个设备功能。

场景B是当存在两个用户时使用现有技术中的VR设备(例如，与场景a相同的设备)的示例——一个是操作员，另一个是最终用户(例如，医疗环境、手术，或与老人或儿童一起)。在这些情况下，使用现有技术设备是不高效的，因为它涉及许多步骤，并且操作员需要在向最终用户提供VR体验之前和之后佩戴VR耳机来干预/操作VR体验。

以下第1点至第4点总结了在健康/教育环境中使用当前VR设计的一些问题。

1.VR的操作员和最终用户通常是两个不同的人(如临床医生和病人)

使用当前设计的问题包括：

·VR操作员的用户体验差

·影响控制：操作员不想仅仅为了选择/控制最终用户的体验而佩戴/弄脏耳机

2.费时的VR设置并不有助于医疗或教育中经常需要的快速转换：通常是多个最终用户快速连续地使用一个VR耳机(例如，临床医生可以在患者采血时为多个患者提供VR，或是老师为许多学生提供VR体验)。

·通常需要费时间调整：例如瞳孔间距离、焦距等。

3.太多的功能和选项存在难以获得VR体验的风险，并且VR体验可能很容易在无意中暂停/退出。另一个问题可能是在VR体验过程中对VR内容的无意更改，例如，如果按钮被意外碰撞，则会更改场景。

4.体验运行直到完成，然后直到采取进一步的措施才停止：有时操作员需要的时间超过设置的体验。

本发明者开发了一种改进的VR设备，为双重用户(运营商/最终用户)提供改进的用户体验。图2所示为所述改进的VR装置的一实施例的操作步骤示例，对于场景C，是一种临床使用场景，其中发明人的调整和修改是为了优化两个用户(操作员、最终用户)的VR用户体验。改进的VR设备的实施例是围绕简化操作员的过程而设计的，以便整个过程是快速、无缝的。这些VR设备操作过程的修改包括：

1.为操作员和最终用户设计改进的用户体验

·无需佩戴耳机，操作员就可以完全控制VR体验(例如，通过触摸屏、外部按钮)

·最终用户的意见可以与VR体验交互但不负责行动，如激活/选择/退出体验

2.操作员可快速方便地选择VR体验，并将其简化至临床/教育环境：

·将校准和启动合并到一个动作中。

·允许快速改变方向，允许从一个最终用户快速移动到另一个最终用户。例如，最终用户可以面向不同的方向，并且在某些临床环境(例如免疫诊所)中，需要快速周转，因此校准和启动/停止需要是快速、无缝的。

·应尽可能少地进行调整。

3.功能受自定义加载程序限制

·自动引导至VR应用程序

·无法返回智能手机主屏幕(锁定)

·可以自动开始先前选择的最近体验

·启动后可选择性地锁定任何进一步的操作员更改(例如，防止对VR体验的更改)。

4.循环功能：VR体验继续

·最终用户可以重新开始体验的选项

·如果体验暂停或超过30秒没有移动，则体验暂停(暂时关闭)，但从停止处开始

这些双用户VR设备的操作过程的改进是为了简化临床操作过程中的VR使用，例如在儿科打针操作过程中。

图2显示了用于双用户VR体验的使用场景(场景C)的操作步骤，其包括使用本发明一实施例的设置。在这种场景下，VR设备被配置为允许操作员使用设备设置VR体验，但不要求操作员佩戴设备。然后将设备放置在佩戴者的头部(患者)，操作员触发设备校准并开始选定的VR体验。当VR体验播放时，可以禁用通常用于控制VR设备的按钮，以降低佩戴者干扰VR设备控制的风险。如有必要，停止和重新校准按钮可保持启用状态，以便操作员进行干预。一旦VR体验结束，设备可以被配置为自动重启或将体验或体验的一部分进行循环，而无需操作员干预。例如，如果需要更多时间来完成该操作过程，则VR体验可以继续，从而重复全部或部分体验。下面参考图3进一步详细描述VR设备和体验的特征，图3提供了适用于双用户VR体验的技术特征的概览。

VR设备可以被配置为“始终打开”，以避免在操作前需要打开。所述设备可能有一个动作敏感的待机模式，以节省电池。由此，所述设备在预定的时间段内在没有检测到运动的情况下将进入待机模式，并且一旦有运动将退出待机模式进入到唤醒/使用状态，例如用户拿起设备或恢复运动(即从麻醉中恢复)。

在一些实施例中，VR设备可以包括安装在耳机中的处理和显示设备。可以用作VR设备的显示和处理设备的设备的一些示例包括移动电话、小型平板电脑、媒体播放器或具有显示和能够执行VR软件的类似此类的设备。耳机被配置为支持设备，并且可以包括有助于观看VR显示的结构和光学组件。在一些实施例中，显示和处理设备可以固定在耳机中以供使用。一实施例的示例如图4所示。本实施例包括支撑移动电话420的耳机410。移动电话420提供处理、存储器、视觉显示、运动感测、音频和用户界面功能，并且装载有VR软件应用，当执行所述VR软件应用时所述VR软件应用被配置成将移动电话的功能限制为VR功能。例如，使用粘合剂、紧固件、夹子或张力装置等将移动电话420固定到耳机中。

处理和显示设备可以长期固定，以确保设备不会被盗或意外移除/脱落。在一些实施例中，例如，所述设备可以被可拆卸地固定，以允许在没有损害处理和显示设备的风险的情况下清洁耳机。例如，处理和显示设备可以以一种方式密封在套筒内，所述方式使得难以移除并降低意外移除的风险，但是允许故意移除所述处理和显示设备。设想在一些实施例中，耳机组件可以是一次性的，并且处理和显示设备可以是可重复使用的。在一个这样的实施例中，处理和显示设备可以长期地密封在耳机的套筒或盒子中，以将设备固定在耳机中，从而需要损坏(和随后的处理)耳机以移除处理和显示设备。这种实施例可优选用于医疗/外科环境以降低污染风险。还设想提供与高压灭菌器兼容的VR设备耳机，以允许耳机与手术设备一样进行消毒。

应当理解，VR设备的实施例是自包含的，并且不需要通过遥控器或设备来拴系或控制。

耳机的其他功能包括防水和可擦拭的外罩。也可取的是，耳机的重量很轻。耳机带应该可调，特别是帮助儿童使用。在一个实施例中，耳机配有T形三向肩带，以均匀地分配重量和使设备更容易支撑在儿童的头上。所述设备的尺寸和形状可专门用于儿童。目前的VR设备建议10岁以上儿童使用。因此，耳机不是专门为幼小儿童生产的。发明人发现，就目前将VR应用于医疗操作过程而言，4至11岁儿童(即免疫)在短时间内使用VR的典型操作过程是相对安全的，且副作用非常低。其他改进可以包括颜色、图案或贴花，以使设备外观更“有趣”，并减少儿童的恐惧感。对于设计用于成人患者的设备，可能不需要进行此类改进。

在其它实施例中，处理和显示设备可以与耳机集成在一起。这些实施例可以使用专用于操作过程上的VR应用的处理和显示硬件。这些实施例可以不提供诸如电信功能之类的其他功能。或者，诸如无线通信和数据捕获之类的功能可以被操作过程上的VR应用的要求所限制，例如，限制为仅限于以更新VR程序或下载在VR体验期间采集到的数据的目的的短程无线通信。这可能是为了减少设备复杂度、处理、电池和存储器要求中的任何一个或多个。这些实施例在降低设备成本和/或降低设备被盗用于其他用途的可能性方面具有优势。使用专用设备硬件还可以使实施例能够经受严格的清洁和/或消毒操作。

所述设备可以包括自定义加载程序，使设备在启动(打开)或从待机状态唤醒时直接以VR模式启动。这可以大大简化和加快操作员的设置过程。在使用移动电话实现的实施例中，所述自定义加载程序被创建为基于Android的自定义加载程序，所述加载程序锁定电话使得电话自动在此应用程序中。所有其他设备功能将无法访问。操作员和用户不能访问主页或退出应用程序。这是通过在设备设置期间使用以下命令提示设置设备所有者模式来执行的：

adb shell dpm set-device-owner

com.smileyscope.smileyscopelauncher/.DeviceAdminReceiver

或者，可以将允许锁定电话的多设备管理系统和根据指定的使用限制的其他设备用作自定义加载程序的替代方式。锁定规范可以定义运行VR体验和耳机锁定功能的限定因素。

可选地，所述设备还可以被配置为自动加载上次使用的VR体验过程。在所述设备将被连续地用于进行相同手术的许多患者的环境中(例如免疫接种诊所，或输血科)，可能想要这个功能。一被配置为自动调用开始先前选定的VR体验的实施例，是通过坚持最后选定的体验来实现的。在本实施例中，该值由本机Android UI配置屏幕设置，并由Unity体验读取。

或者，所述设备可以提供显示图标的主屏幕或通过触摸屏界面或硬件按钮易于选择适当的VR体验的操作过程列表。图5a显示了操作过程图标的示例。也可以通过触摸屏和/或按钮获取用于控制VR体验的其他功能。这种在VR体验“外面”提供用户界面的功能是对当前VR设备的一种改进。此功能使操作员无需佩戴耳机即可选择和控制VR。

在一实施例中，所述设备可以被配置为通过使用人工智能算法自动地将图标定制到特定设备。在本实施例中，采集(例如，通过Google Analytics)使用的数据并将其输入到AI算法中，以定制图标的表示，从而使前面的图标被更通常地使用。一实施例的示例如图5a至5c所示。最初，VR设备预装了一系列VR体验。图5a示出了一组图标，用于识别VR设备510加载有VR体验的一组操作过程，例如打针520、牙科530、敷料540和X射线550。所述设备被配置为监视设备510的使用。每次使用VR体验时，都会捕获数据进行分析。这些数据可以被传输到分析引擎并进行分析。例如，图5b显示了一使用报告的示例。例如，这可能是一急诊科使用报告，显示最常用的是打针操作，其次是敷料操作。使用报告可以定期发送(例如：每日、每周、每小时等)，或者使用数据可以在每次使用后或多次使用后发送。使用数据报告可以包括使用计时数据，即体验开始时间、持续时间。所述分析包括通过人工智能(AI)算法进行。在可替代实施例中，可以在设备上实现分析引擎。

使用分析的输出可以用于定制VR图标的布局。例如，用于更常用的VR体验的图标可能位于屏幕顶部。所述AI算法为每个特定的VR设备提供更新，所述AI算法根据使用频率定制图标。在一实施例中，可以通过将用于更多使用操作的图标移动到显示器上更突出的位置来强调这些图标。图标的大小也可以修改。例如：

a.如果更频繁地使用VR体验，则较大且在触摸屏菜单上的位置较高；

b.如果VR体验的使用频率较低，则较小且在触摸屏菜单上的位置较低。

例如，如图5c所示，本急诊室使用的VR设备510将具有定制的图标，其中，打针510的图标和敷料530的图标比骨折/X光550的图标和牙科520的图标更大。此外，牙科520的图标的位置在屏幕上向下移动，并且更常用的敷料540的图标在屏幕上移动到更突出的上部位置。

这种定制可以特定于每个设备，以使图标能够反映活动随时间的变化。一些实施例还能够预测使用模式，包括最有可能使用特定VR体验的特定时间和时间段。

可以配置一实施例，使得图标周围更广泛的区域可以激活图标。本实施例的触摸屏和图标布局被设计为允许图标周围<20％的区域也激活图标。这使得图标可以易于被选择，并且有一个合理的触摸屏误差范围。图6显示了在触摸屏图标周围有增加的误差范围，以用于选择图标。这一功能对于忙碌环境是可取的，在这些环境中，工作者可能无法完全集中精力在触摸屏上，或者需要快速移动，例如繁忙的急诊室。

实施例还可以启用VR体验的语音激活选项：应用程序可以被编程以检测可被选择的特定子应用程序的语音激活。例如，如果临床医生说“静脉穿刺”，则所述应用程序将选择静脉穿刺VR体验。

在一实施例中，所述设备可以被配置为提供双接口，所述双接口使VR模式和触摸屏菜单可在同一屏幕上进行访问，但触摸屏菜单隐藏在VR视图中。例如，如图7所示，显示器在立体显示窗口710、715上方的区域中显示立体的VR视图图像710、715和用户界面720，所述用户界面720将被耳机从用户视图处隐藏。为了实现本实施例，按钮被覆盖以提供由操作员在部分屏幕上可访问的用户界面，所述部分屏幕在VR视图中是隐藏的。耳机可以被配置为允许操作员在用户使用VR体验时访问该用户界面。使用本机Android库构建的用户界面的一实施例，通过使用自定义活动包装Unity环境。

所述VR设备可以被配置为在特定时间段后进入待机模式：通过陀螺仪和时间的组合来节省电池。只有检测到使用时，才会播放VR体验。如果不使用，设备将返回待机画面以节省电源。实施例在检测到陀螺仪在定义的时间段(例如10到30秒)内不动时，以编程方式关闭屏幕并暂停体验。如果给定更新帧的角度增量小于1弧度，则系统将评估陀螺仪是否不动。所述评估仍然会触发使屏幕变黑且使设备背光变暗的活动。所述活动以较低的间隔轮询陀螺仪以检测显著的运动。对于的显著的运动，所述活动自动消失，并继续体验。替代方案可以包括其他传感器(声音、光线、定位)。

VR设备的实施例被配置为预加载VR体验的呈现。这可以通过提高每秒的帧数(FPS)来优化VR体验。

在所述VR设备的实施例中的一个重大改进是在一个功能中提供校准和VR体验的启动。这使得体验可以无缝启动和校准，而无需操作员佩戴耳机即可启动体验。可通过手机、耳机或外部控制器/外部设备上的按钮激活所述顺序。或者，VR体验可以从计算机处来表示。使用移动电话实现的一实施例使用设备音量按钮来提供校准用户体验流程。例如，当护士将耳机放在患者身上时，他们会连续三次轻触音量按钮，以重新开始体验。从所述体验中的任何一点处，为了响应此输入，所述设备被配置为重新校准耳机的水平中心，并重新开始体验。这在许多方面与现有技术显著不同：

a.没有其他已知的市售VR设备具有将校准(定向、聚焦)和启动体验组合起来的功能。

b.谷歌Pixel/Daydream(在本申请的优先日期之前最接近的已知VR设备)要求最终用户佩戴VR耳机并按下外部控制器(如图8所示)。所述控制器指向的方向将指示校准方向。所述体验图标必须在VR中可视，并且必须按下外部控制器上的“启动”按钮以开始体验。现有技术不适合在临床环境中使用，因为：

i.在繁忙的临床环境中，所述外部控制器很容易丢失。

ii.操作员将需要佩戴VR耳机以启动体验。

iii.操作员在没有使用外部控制器的情况下无法重播所述体验——这意味着，如果他们正在执行某个操作过程，那么他们需要摘下手套并戴上VR耳机来重播所述体验。

c.三星VR(市售VR设备)要求最终用户佩戴所述VR耳机，并按下位于VR耳机右下表面的按钮以校准和启动体验。此设备也不适合临床环境使用，因为操作员需要戴上VR耳机来选择和启动体验，然后将耳机交给最终用户。

校准和启动顺序是专门设计的，以确保其易于被操作员激活，而不是最终用户。其他功能、按钮和顺序被锁定，因此它们不会无意中暂停/重新启动/退出体验。

在所述VR设备的实施例中，顺序激活按钮被定位成确保其容易被操作员的身体使用而不是最终用户。例如，在标准的移动电话实施例中，我们选择的顺序是轻触音量按钮，所述音量按钮是耳机顶部中心的位置。目前已知的市售VR设备在右手侧(下表面，例如三星的Gear，或侧面，例如谷歌的Cardboard)有激活按钮。一些市售的VR设备也使用外部控制器，在临床环境中可能不想要外部控制器，因为这很容易错位。对于发明人的VR设备的标准实施例，选择了顶部中心的位置，但按钮的物理位置可以是VR设备顶部或左侧的任何位置。图9示出了激活按钮位于VR设备的顶部/左侧以改善操作员的使用。

实施例还可以被配置成使得能够在外部观察VR体验，例如让父母或临床医生观察患者在虚拟世界中体验到了什么。例如，在一实施例中，所述VR设备可以在设备的侧面或前面包括附加屏幕，所述附加屏幕显示VR体验的2D(即单目)呈现。在一替代实施例中，所述VR设备可被配置为(即，通过蓝牙或WIFI)与另一设备(例如，家长的电话、平板电脑、智能手表等)配对，以实现第三方观察。

实施例还可以被配置为捕获可用于动态地修改VR体验的患者生物反馈数据，例如重复放松练习直到患者的心率或呼吸频率在目标范围内，以继续进行下一操作过程的步骤，或者通过VR体验提供指导或激励，让患者保持不动。

在一些实施例中，生物反馈数据可以通过所述VR设备来监视，例如眼睛运动跟踪、瞳孔扩张、可以使用设备摄像机和麦克风捕获的声音。设备还可以具有用于监测患者温度、呼吸、氧饱和度、心率等的传感器。或者，可以使用常规设备监测此类患者生物反馈，并将生物反馈数据传输至VR设备。下面将更详细地讨论VR体验的动态改变。

VR体验框架

本发明的一个重要方面是VR体验的特征以及每个体验对身体操作过程的特异性。每个VR体验都被设计成提供与身体操作过程步骤相协调的叙事，以便于用户对身体操作过程体验进行重新想象。在VR体验的背景下，VR和身体操作过程之间的设计对于重构身体感觉非常重要，尤其是对于不那么痛苦或吓人的感觉。创建VR体验的目的是重建身体感觉，将对身体感觉的感知转化为对患者不那么痛苦或害怕的东西。

图10展示了发明人着手开发方法来准备场景和故事的开发过程。此过程概述了发明人用于开发特定操作过程的VR体验的方法。

1.信息收集

·发明人研究了感兴趣的临床领域中的科学文献和现有研究。测验了数字和儿科中的最佳实践技术，与领域专家讨论了疼痛管理，书写了电子材料。

·发明人进行的调查和最初的VR用户测试确定了他们对医疗操作过程、以往医疗体验以及潜在用户(例如儿童)的兴趣和爱好的主要关注点。这些发明者证实，针头操作过程是儿童医疗体验中最令人恐惧的部分，也是医疗环境中最常见的疼痛原因之一。

2.要求：

·从信息收集结果中，发明人确定并规定了VR体验的要求。

·这些要求按优先级分组成：关键、重要、可取、排除。

·审视景观以评估现有的现成产品。发明人发现没有合适的适合打针操作过程的VR体验。虽然VR已经被用来使儿童在打针操作过程期间分心，但是当时并不知道将多种技术结合到针对此操作过程的定时VR体验。

3.设计：

·设计了情节提要和线框图：观察并计时多个医疗操作过程，以确定操作过程内的活动和每个活动的特定时间点。这个剧情梗概是用来利用此操作过程设计VR体验。情节提要被设计为反映在这些时间点发生的特定时间安排和活动。每个活动对操作员(临床医生/操作员)和(患者)的要求都被输入到情节提要的开发中。

·儿科医疗从业人员、开发人员和设计师需要提供大量的输入，以在情节提要和线框图上迭代。情节提要特别重要的是描述在操作过程步骤中预期的身体感觉，以及每个感觉的期望感知转换，进而指导VR体验叙事的创造性元素的选择。例如，图13示出了身体操作过程的示例以及这些操作过程通常预期的生理疼痛程度和强度。应该注意的是，不同的操作过程，例如扎针相比于擦拭可能有不同程度的疼痛和强度。这些可能基于操作过程的物理方面(例如，针的大小、在打开还是关闭的伤口上擦拭等)而变化。操作过程的实际物理性质不能改变，VR体验的目的是将身体感觉的感知转换成一些不太危险和/或患者可以理解的东西，以引起与由身体操作过程引起但与较少的疼痛或愉快(即使有点痛，如松果刺痛或被猫舌头粗舔)相关联的感觉类似的感觉，这样，由于沉浸在VR体验中，病人的感知被转换为更愉快体验的病人感知。图13示出了不同的创造性场景可以以另一种方式描述身体感觉，因此可用于在VR体验中重构每个感觉。

·根据情节提示设计原型并对原型进行压力测试

4.开发：

·在此阶段，开发并测试多个VR体验原型。

·使用Unity(C#)开发原型VR体验，并创建了多个版本

5.改进和用户测试

·在此阶段，进行用户测试(例如超过100个用户测试)以从操作员(临床医生)和最终用户(患者、家人)的角度了解他们的VR体验。

·用户反馈的重要方面包括：

ο故事情节

ο时间安排：确保准确反映操作过程和每个操作过程阶段(如免疫接种、指尖试验、静脉穿刺、静脉插管)。时间安排可以被调整和重新测试。

ο视觉和音景开发

·质量保证测试、技术优化

6.部署/实施、集成

·首先通过临床试验，将VR体验部署到医院和诊所

·在临床试验期间可能会有软件修改

·这个阶段还可以包括对试验和使用的数据进行收集和分析，这也可以改进VR设备和VR体验

根据发明人进行的调查研究，他们确定了特定操作过程的VR体验和在VR体验中重新描述所述操作过程的核心要求。图11示出了开发VR特定操作过程体验所涉及的核心技术的框架。

该框架由五个核心组成部分组成：

1.操作过程细节：包括操作过程阶段，并为每个阶段的操作过程细节定义时间安排和活动。

2.在VR场景中提供信息并将所述信息进行语境化的认知技术。

3.调节操作过程中感觉刺激的感知的感官技术

4.身体方面

5.为患者、家庭，或支持人员和临床医生提供指导信息和支持。

操作过程细节方面与操作过程所需的物理步骤和动作有关。但是，对于许多操作过程，一般操作过程阶段与图12所示的阶段一致，包括提供过程信息的初始介绍阶段和熟悉阶段、校准和启动VR体验，此操作过程的信息也可以在VR环境中提供。通常，将使用放松阶段，旨在为患者准备该操作过程的关键活动，并可通过VR体验提供放松技术(如深呼吸)的说明。VR体验的各个方面(例如动画和声音)也可以用于放松。在此阶段，也可以为该操作过程准备专利，并且将此操作过程的指示性动作和感觉都在VR体验中进行语境化。下一阶段是操作过程的(一个或多个)关键点，在该关键点上，将发生主要的操作过程动作(例如，进行注射、插入针头、钻牙、固定骨头，清洁或冲洗伤口等)，以及在此阶段中VR体验的特征是将根据作业人员的要求指导患者(即保持不动，深呼吸)，并在VR体验的积极环境中通过临床动作重构感觉，这旨在将患者对感觉的感知更改成为无威胁或积极的体验。下一阶段将适应剩余的过程动作，以便再次在VR体验的环境中重构感觉。最后的放松阶段结束了该操作过程。在这些阶段的每个阶段内，可以在VR体验中使用认知、感官和物理技术的组合，以实现对操作过程的重构。

VR体验的一关键方面是重构与操作过程相关的感知。因此，对于初始步骤，重要的是理解与操作过程相关联的预期的患者反应，例如预期的疼痛和焦虑反应通过VR的期望调换成为目标反应感知。图14a和14b示出了每个操作过程的疼痛和焦虑反应的模型以及对患者在操作过程期间的存认知或反应的必要条件。此模型用于为每个操作过程开发调换VR或AR体验的资源库。模型可以因患者年龄和/或精神敏锐度而异。

为了便于参考，当前描述使用已建立的VR连续体术语，其中“真实环境”是指完全真实世界的对象和交互，“增强现实(AR)”是指将计算机生成的环境添加到真实世界中，“增强虚拟(AV)”是指在计算机生成的环境中添加真实世界信息，而“虚拟现实(VR)”则是完全由计算机生成的环境。AR和AV也可以被归入“混合现实”的范畴。

用于确定在操作过程期间支持患者的最合适方法的总体框架由3个连续统确定：1.由医疗操作过程引起的疼痛程度；2.患者/客户的焦虑程度的基本情况；3.操作过程要求的状态呈现(例如，要求存在并意识到，因为要求患者遵循特定的命令或动作)或患者/客户所偏好的到场程度(例如，患者个人更愿意完全意识到操作过程步骤而不是使其注意力很分散)，图14a示出了将这三个连续统作为3D方块模型的坐标轴，尽管这可以等同地概念化为范围。根据经历此操作过程的患者在这些范围上的位置，确定VR的方法。为了说明一些场景，在图14b中，每个范围被分为“低”和“高”(人为地保持简单，尽管实际上范围是连续统)。图14b示出了这种简化的方块模型的扇区和操作过程类型，对于每个扇区，病人的反应可以被视为特征。

治疗性VR调换方法将根据患者基本情况和操作过程要求而有所不同。可以适用此方法的常见场景的一些示例包括但不限于：

方块B(低疼痛、高焦虑、要求高程度的存在并需要配合)：例如患者需要配合体格检查，因此必须存在并能够接受临床医生的指示，并可能需要与房间中的真实物体互动，例如：站在一些体重秤上，推真实物体以获取肌肉力量。AR媒介：会保持镇定和安心，提供信息并说明患者(例如儿童)需要做什么。

方块D(高疼痛、高焦虑、要求高程度的存在并需要配合)：例如，患者在进行操作过程后需要身体康复。它可能会很痛苦且引发焦虑，但是患者也需要在物理世界中出现并配合不同的练习。AR/VR介质：将以一种更加积极的方式积极地重新构造疼痛感，同时使康复练习很有趣。例如，可以使用进展和奖励系统的视觉提示来将此游戏化。

方块H(高疼痛、高焦虑、要求低程度的存在)：例如患者可能正在接受侵入性医疗操作过程，例如插入针头或伤口敷料更换。VR：将使患者能够虚拟逃离手术室，分散注意力并将疼痛转换为更积极的感觉。

关于VR，可以控制和转换不同的感觉，以改善患者对疼痛和焦虑的感知。一些示例包括：

身体上的感觉(例如，将手指扎针转换为玩松果，将清理伤口转换为猫舔你)。

景点(例如，将用针抽血转换成快速咬的鱼)。

声音(例如，将具有J形尖端的麻醉剂注射器的爆裂声转为溅水，将MRI扫描仪的噪声转为船向前发出的嘎嘎声)。

气味(例如，将烧灼转换成篝火上燃烧的残渣，将抗菌剂清洗转换成拖把桶或森林汁液的气味)。

对于患者和家人来说，医疗操作过程可能会让他们感到沮丧并引起压力。发明人认识到，他们可以通过在整个端到端的操作过程中为他们提供支持，从而增强孩子应对医疗操作过程的能力。这包括通过教育和模拟给家人为操作过程做好准备，将痛苦的感觉转换为更积极的感觉，并向他们汇报情况，并在操作过程后提供反馈。此阶段还可以包括操作人员的准备工作，以及可选地包括操作人员培训，以确保他们可以从操作过程、VR体验以及(必要时)额外的药物止痛或镇静的整合中提供最佳的可能体验。图15显示了端到端框架的总体概览。第一个阶段是教育阶段，它使孩子和家人能够了解到：操作过程的原理；期待什么；他们需要做什么；并尝试VR。此第一阶段可以使用常规的2D媒体或VR或两者的组合。第二阶段是观察阶段，以使孩子和家人能够：选择角色；并观察经历该操作过程的那个角色会发生什么。此阶段可以使用常规2D媒体或VR或两者的组合。第三阶段是练习阶段，以使孩子能够：适应手术室；玩和探索此区域；模拟此操作过程；并使用根据需要调整的元素(例如音量)进行练习。父母或临床医生可能能够在此阶段修改操作过程的元素和/或VR体验，例如选择要在此操作过程中使用的不同VR场景。此阶段可以使用常规的2D媒体、AR或VR或组合。在此阶段中，可以收集有关患者对模拟作出反应的数据。第四阶段是评估阶段，此阶段使孩子能够进行模拟操作过程以评估他们的需求：模拟操作过程；并监控反应和遵循此操作过程的能力。此阶段可以使用常规的2D媒体、AR或VR或组合。可以在此阶段期间可以采集关于患者对模拟的反应的数据，例如，这可以经由VR设备或在模拟期间使用的其他设备自动完成。如果此阶段患者需要，临床医生可能能够进行修改。第五阶段是临床检查，这使临床医生可以在模拟环境中检查患者的反应：评估操作过程的适用性；计划最适合孩子需求的策略和方法。此阶段可以使用常规的2D媒体、AR或VR或组合。第六阶段是准备阶段，其给孩子和家人为操作过程做准备：帮助手术前的焦虑；提醒儿童和家人有关操作过程的重要方面；并在等待时分散孩子的注意力。此阶段可以使用常规的2D媒体、AR或VR或组合。第七阶段是操作过程阶段，其中在操作过程中使用VR或AR以在操作过程中帮助孩子：使分散注意力；重新构建或转换感知；减轻疼痛、焦虑、痛苦；并加强合作。在此阶段，VR或AR可以调节患者对从操作过程的感知。最后阶段是评估阶段，在此阶段中所有参与者都可以提供有关体验的反馈：评估有效的地方和可以改进的抵挡；阐明偏好；并确定未来的需求。应当意识到，可能需要患者进行多次操作过程或重复操作过程(例如，化疗或透析患者)，因此评估阶段可能构成反馈环路的一部分，以用于持续的治疗和VR体验的持续调整，以改善针对个别患者的结果。

图16示出了应用于MRI操作过程的端到端框架的具体示例。在这个示例中，教育阶段使儿童和家人能够理解：儿童为什么要进行MRI检查；MRI扫描将涉及什么，包括注射造影剂的针头；以及他们将需要一直在MRI扫描仪中待20分钟。然后，在进入练习阶段之前，儿童可以选择一个角色来观看MRI操作过程，在练习阶段儿童可以通过VR体验进行部分或整个MRI操作过程。这使儿童能够在家中练习：适应MRI室；探索MRI室；模拟操作过程；并使用更柔和的MRI声音进行练习，如果孩子可以忍受此模拟，则MRI声音会逐渐变大。评估阶段使儿童可以在VR中进行模拟操作过程以评估他们的需求：模拟针头程序、IV造影剂注射和MRI扫描。可以使用VR或其他设备(可选地与临床观察结果结合使用)来监测反应，传感器评估儿童是否可以遵守操作过程，尤其是遵守为MRI扫描保持不动的要求。回顾阶段使临床医生可以回顾患者对模拟的反应：评估儿童在足够的扫描时间内保持不动的能力并计划方法(例如，需要唤醒扫描或镇静级别。在等候室中准备VR操作过程时，VR给儿童和家人准备静脉注射针头，以进行对比：帮助操作过程前的焦虑；可以插入静脉针头，例如最大程度地减少疼痛和焦虑；在等待时分散孩子的注意力。在MRI室可以使用VR的地方，这可以在MRI扫描过程中帮助孩子：使其分散注意力；重新构建或转换诸如大声噪声之类的感知；减轻疼痛、焦虑、痛苦；增加合作并在扫描过程中保持不动。在MRI室中需要使用与MRI兼容的VR耳机，以免干扰MRI。但是，MRI室外的准备阶段可以涉及VR。在无法在MRI室中使用完全的视觉VR的情况下，通过MRI环境的想象力训练和VR体验，可以将听觉VR和/或视觉图像投射到房间中或从房间的屏幕上看到，儿童仍然可以想像VR场景并增加对操作过程的依从性，从而减少了镇静或其他干预措施的要求。

操作过程后，儿童和家人报告什么地方效果很好、什么地方可以改善，并且对以后操作过程的偏爱。临床医生通常会记录所使用的方法(例如，轻度镇静、声音减弱、使VR安静)以及针对以后的操作过程所建议的任何修改。

此端到端的过程是发明人开发的框架，这为开发一系列改善患者治疗成效的VR体验提供了方法。操作过程的VR体验反映了真实世界的体验，并且VR体验已与真实世界的体验进行协调和同步。图17中概述了VR体验如何在我们的儿童打针操作过程中得到反映以重新构建体验的示例。此示例将真实世界的体验(采血)与儿童的VR体验(水下示例)进行了镜像。真实体验的每一种感觉在虚拟世界中都有相应的体验。现实生活和VR都是经过精心设计的，因此患者的体验就是VR世界的体验，同时感知身体的感觉作为转换的VR体验。感知的调节意味着减轻了操作过程的疼痛和焦虑。

可以从VR资源库中设计和创建VR体验，这使你可以根据操作过程、治疗意图和最终用户的个人喜好自定义VR体验。这些组成部分构成了治疗性VR体验的基础。一些VR体验已经针对特定的操作过程和目的进行了预编程，但可以针对个人用户进行定制。可以根据个人需求和所需操作过程从头开始创建其他VR体验。应当理解，尽管我们指的是VR体验，但这些体验可能是在VR连续统上的体验，包括允许某些真实世界感知和交互以及完全沉浸式VR的混合现实/AR。

图18概念化了临床医生控制的/可变的操作过程和VR体验的各个方面，这些基本上与操作过程的要求和VR的期望结果(例如，在操作过程期间的患者依从性，疼痛管理)有关。患者可变/可控的各个方面涉及指导感知调整策略的选择，以用于构建患者以及特定操作过程的VR(或AR)体验。可以从VR资源库处设计和创建VR体验，这可以基于操作过程、治疗意图和最终用户的个人喜好来自定义VR体验。这些组成部分构成了治疗性VR体验的基础。某些VR体验可能已经针对特定的操作过程和目的进行了预编程，但可以针对个人用户进行定制。可以根据个人需求和所需地操作过程从头开始创建其他VR体验。

为了提供有关资源库的更多详细信息，一个非常重要的组成部分是将现实世界中的操作元素转换为虚拟世界的方式，在这种方式中比现实世界具有更少的威胁性和更高的积极性。转换可以完全替代现实生活中的感觉(例如，虚拟现实世界完全遮挡并替换了现实世界的视图)，或者可以进行增强，在这种情况下，仍然可以体验到现实世界，但是计算机生成的感知信息会“增强”特定元素(例如，通过增强正面感知的互补感觉使声音更大或气味更浓)。

现在将更详细地讨论开发VR体验的框架的各个方面。

1.特定操作过程：VR体验集中于并定制成特定的操作过程(或一组相关的操作过程)。此原理可以优化VR体验，并使所述VR体验是针对所述操作过程的。例如，发明人已经开发了用于打针操作的三个VR体验的原型系列。这些体验是针对整个操作过程专门设定时间的，反映了不同的操作阶段。例如，静脉穿刺(针头从静脉抽血)从开始到固定最终敷料平均需要3-5分钟。定制的用于静脉穿刺的VR体验可以持续整个操作过程(3-5分钟)，并且故事情节的发展可以反映出特定的操作阶段。操作时间可以变化，并且可以相应地产生不同长度的VR体验，例如1分钟(例如用于注射)，3分钟(例如用于静脉穿刺)和7分钟(例如用于IV插管)。还设想其他类型的操作过程，这些操作过程可能具有不同的持续时间或步骤数。

a.我们将打针操作分为五个阶段，这五个阶段需要操作员和最终用户进行特定的活动。这些在图12中进行了举例说明，并为每个阶段提供了指示性的时间表和技术。

b.VR体验的时间安排部分地受到最终用户的控制(例如，在VR体验进入下一阶段之前，患者需要观看特定数量的鱼/与特定数量的鱼互动)。还存在超时，使得如果患者在该时间段内未完成交互/任务，则VR体验将自动进入下一阶段。

2.认知技术：将多种心理和信息提供技术整合到VR体验中，以授权给患者并增强他们的操作体验。这包括：

a.有关操作过程的信息：以音频和视觉样式的方式提供。这包括说明所述操作过程的步骤、预期结果，以及患者在每个阶段需要做什么(例如，伸出手臂、保持不动、放松肌肉)。更具体地说，所述信息是：

i.合适：针对特定的受众、年龄、文化和语言

ii.中性：关于所述操作过程的信息被故意选择为不具威胁性的和真实的。例如，使用肯定性语言(例如“我们需要在皮肤下放一根吸管为您提供一些药物以帮助您的身体快速痊愈”)，而不是强制性或否定性语言(例如“如果您不让我将这根针插入您将会保持生病状态”)，并避免使用诸如“刺痛”或“痛苦”之类的描述语

iii.重新构建：信息在VR中被重新构建，因此患者可以以更积极的方式重新想象操作过程的感觉细节。例如，“您可能会感觉到一些凉爽的海浪冲在您的手臂上”来解释麻醉剂的冲洗，而“想象它们只是一些鱼来打个招呼，然后快速地咬一口”以重新构建针头的插入。这使患者能够预期他们将看到、闻到、听到和感觉到什么，但是能够利用VR体验来重新构建他们的感觉

iv.提示和说明：在整个VR体验中都提供了提示和说明，以帮助患者、家人和临床医生使他们为操作过程的每个阶段做好准备。例如，要求患者伸出手臂(进行血液测试)并保持不动(在针头插入期间)

b.故事情节：每个VR体验都有清晰的故事情节并为患者提供目的。所述叙事和目的使患者能够专注于VR体验而非操作过程。例如，在VR体验开始时向患者简要介绍“您的任务是找到鲸鱼并确保一切正常”。

c.放松：在整个体验过程中都会进行深呼吸和肌肉放松提示。在VR体验的早期引入了放松练习，以促使人们有意识地专注于放松，然后在操作过程中进行提示。这有助于减轻患者的压力。

d.分散注意力：VR中的沉浸式分散注意力的技术使患者能够在操作过程中暂时“逃离”医院环境，并处于沉浸式、交互式和愉悦的环境中。

3.感官技术：VR为患者提供沉浸式、多感官的体验，以使患者的注意力被分散并被吸引在其中，从而提供更好的操作体验。

a.多感官体验：融合所有感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉)，并为其感官体验提供连贯的叙事。例如，当插针阶段被重新构造为喂鱼时，儿童看到鱼(激活鱼移动)，听到鱼在被激活时弹奏音符，感觉鱼在他们的手臂上啃食/进食(即临床医生感觉到静脉和插针)。如果操作过程也是在镇静状态下进行的，手术面罩和气态麻醉剂的气味和味道可以被重新构造为戴着“潜水”面罩，并被促使深呼吸和吹泡泡。这些看似创造性的各个叙事类型是根据以下标准精心挑选的：

·有相关的身体感觉，其至少与身体操作过程中所经历的感觉相似

·促使患者根据操作员的要求做出身体反应，例如保持不动、重新定位肢体、按要求的时间或速度呼吸等。

·不具威胁性的

·在叙事的环境中是适当的——使感觉像是虚拟世界的一部分

·可以选择引人入胜的、令人愉快的、有趣的等。

b.互动性：在这种情况下，VR体验是被设计成通过观察对象来实现视觉上的互动，但也可以通过手持传感器或控制器和语音来实现。所述交互性是基于选择的，因此对象是故意偏离中心的，以使患者能够选择是否要与对象交互。这使患者感到更有力量，并能控制自己的情况和环境。这可以使一些患者能够基于监控VR体验中的交互来控制操作过程的速度，例如延迟下一阶段以及进行协调临床医生的动作的叙述，直到患者完成指示下一阶段的准备已就绪的交互。下一阶段的准备情况也可以由VR设备根据来自传感器的生理反馈来测量，即心率、呼吸频率、瞳孔扩张、血氧合等。

c.感官信息的特定时间安排被设计来反映操作过程中发生的事情。(见图12)

d.调节感官信息：操作者(如临床医生)或支持人员(如家人)可以控制(增加/减少)感官信息的量。例如，如果患者不愿看到视野中的对象数量，则可以减少对象的数量。如果患者感到无聊或者需要分散更多注意力，那么感官信息的量就会增加。这种调节可以通过声音、传感器、激活、输入或检测到的生理症状上的变化来触发。

e.融入了动画技术以帮助患者在VR中感到安全和适应的。例如，当最终用户在水下时，您在VR体验开始时潜水的船将保持在视野中，以便在VR中让他们安心并感到适应。同样，这些对象不会直接接近儿童，而是以一条没有威胁的路径。

4.物理技术：

a.通过耳机进行视觉阻断：通过佩戴耳机进行物理视觉阻断，患者没有看到发生的操作过程(例如针头、未遂尝试、血液)。这在许多患者中是首选的，但是有相当一部分患者希望观看部分操作过程。这些患者能够在VR体验中看到他们的虚拟手臂，以及鱼的互动。这也可以利用让病人看到他们真实的手臂来增强现实，但使覆盖在上面的鱼代替了病人的临床医生插入针头的视图。

b.操作过程体位：体位提示促使患者在操作过程中采取特定的体位。例如，患者被要求伸出手臂(反映在化身的手臂上)，并面向特定方向(例如骑海豚)

c.使患者保持不动：这是我们VR体验的一个重要特征，它促使患者进行可预测的身体运动，以促进临床医生成功实行操作过程的能力。例如，这是通过：

i.调节视野：视觉活动程度限于70-100度的视野。在对患者保持不动很重要的时间段内，定义的视野内的活动会促使患者减少上身运动

ii.提示：当患者保持不动特别重要时

5.指导性信息提供：将这些技术结合并融合起来，为患者、家人和临床医生提供指导和信息。这些指导有助于患者理解在操作过程中对他们的要求，这些信息为操作过程和/或感官体验提供了背景和理论依据。指导和信息也向临床医生展示了“最佳实践”。临床医生能够在操作过程的每一个阶段都遵循指导。他们将通过反复接触VR脚本来学习语言和信息提供技能。

身体操作过程和VR体验之间的精心设计源于过程需求，特别是过程步骤的时间安排。这个时间安排可能是固定的，也可能是对患者或临床医生的反馈所做出的反应——例如，等待患者充分放松，操作过程的某些步骤可能需要更长或更短的时间，这取决于具体情况(如牙齿钻孔或献血)。因此，VR体验通常是围绕操作过程的步骤构建的，而不是固定的时间安排和临床医生与VR体验(例如通过叙事或其他线索)之间的互动，其中VR体验用于通过VR设计操作过程的执行。图19显示了三种可能受益于VR(或AR)患者支持的步骤。常用操作过程的步骤可以在医疗资源库中定义。给出的示例有静脉穿刺(抽血)、腰椎穿刺(抽脊髓液)和亚硝气体麻醉。对静脉穿刺，步骤是：1.介绍；2.收集用具；3.使用止血带；4.清洁皮肤；5.插针；6.抽血；7.取出针头；8.敷绷带。对于腰椎穿刺，步骤是：1.介绍；2.收集用具；3.将患者安置在适当位置；4.触摸脊椎；5.清洁皮肤；6.插针；7.取出管心针；8.采集液体；9.取出针头。对于亚硝气体麻醉，步骤为：1.介绍；2.收集用具；3.给患者带面罩；4.促使深呼吸；5.镇静时进行监控。

对于医疗操作过程的每个步骤，VR转换库可以存储多个不同的VR场景，这些VR场景可用于重新构建操作过程的身体感觉或促使放松和使患者顺从。可以基于以上参考图13和图14a-b讨论的模型来开发VR转换。转换还可以通过创意主题进行分组，以便于参考以构建VR体验。图20显示了使用两个替代主题(空间主题或水下主题)的亚硝气麻醉操作步骤和相应的VR转换的示例。在介绍阶段，为所述操作过程的准备步骤建立了VR主题背景，例如，在热带岛屿附近的船上准备潜水或在太空船上准备进行太空行走。在这些场景的每一个中，使患者分散注意力并引入使用人工呼吸器的心态，这与麻醉剂输送用的面罩的物理需求很好地相关。当麻醉师准备他们的用具时，患者也准备进行水肺潜水或太空行走。戴上麻醉面罩的物理动作与在VR场景中戴上面罩潜水或佩戴呼吸器进行太空行走等同。

可听见的叙事可以用于利用VR体验来协调麻醉师的动作。或者，麻醉师可以在VR体验中触发动作，例如通过按钮或口头提示，例如“是时候戴上面罩/头盔了”，并且一旦带好了，指示患者“进行深呼吸以测试您的设备”，或者这可以被麻醉师听到以协调动作的VR叙事的一部分。然后，VR体验会通过在礁石上潜水或漂浮到太空中的图像继续在相应的场景中进行，以分散患者注意力并促使他们在麻醉剂生效后保持镇定。

对于这个简单的场景，很明显，在感觉的转换或操作步骤的重新构建中可以使用许多不同的“创造性”场景，但是转换的特征是根据参考图14a-b描述的模型以期望的方式基于操作过程的要求或者反应调节的。例如，对于带上面罩和深呼吸以吸入麻醉剂的步骤，预期的患者反应将是焦虑的一种而非痛苦，但是患者需要进行认知上的反应——按照说明进行深呼吸——因此，重新构建的目的是减少焦虑同时保留足够的认知呈现，以遵循在VR体验的环境中重新构建的说明。在娱乐性的幻想环境中，使用太空或水下水肺潜水场景可以使身体感觉和对指令的认知反应与操作过程的要求保持一致。应当认识到，对于惧怕水的患者，潜水场景可能是不合适的并且不能减轻焦虑，对于这种患者，太空主题可能更合适。也可以使用其他场景，例如在虚构的香水厂闻香水样本，为化装舞会打扮，戴上狗鼻子的面具并检查您是否仍能正常呼吸等。应该理解，VR体验的创造性环境是高度可变的，并且许多不同的创造性场景都可以应用于具有类似特征的VR转换。

对于VR转换的每个操作过程的动作特性，可以为在疼痛、焦虑或状态呈现中的至少一种中的动作感知的修改进行定义。所述VR转换是根据呈现操作过程的要求，以及引发身体感觉的动作的各个方面，以及在状态呈现、焦虑和疼痛感知中的一种或多种中进行修改的目标方向来定义的。所述转换的特征在于以一种方式重新构建身体交互的各个方面，这种方式与由动作所引起的身体感觉并不矛盾并促使改变对身体感觉的感知。例如，在VR环境中，转换动作的特征是模仿的持续时间和身体感觉的属性(例如压力、振动或清晰度)，但在交互的情况下，身体感觉通常比实际身体动作具有更少的疼痛或焦虑感。

VR转换可以被设计成改变患者的感知，但是这种感知转移的程度可能因患者而异。例如，对于一名患者，将擦拭正在被清理的伤口重新想象成猫在舔，可能会感觉到粗糙但不痛，而另一名患者可能仍会经历比没有转换时要少些的疼痛反应。所述VR系统的实施例可以使用围绕疼痛调节和分级的算法。监测患者反馈(手动或自动地)可以使临床医生和/或VR系统评估VR转换的有效程度。

现在将描述一种精心设计为身体操作过程的虚拟现实连续统(VR)体验的方法。所述操作过程包括至少一种与身体感觉有关的操作动作，其可能引起焦虑或疼痛反应。为了产生VR体验，确定了所述操作动作的执行顺序。然后，可以为VR转换的每个操作动作的特征进行定义，以修改具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一个或多个的动作的感知。然后，针对每个已定义的VR转换，使用共同的VR转换体验主题获得满足所述已定义的VR转换的特征的VR体验组件。获取所述VR体验组件可以涉及从预先准备的VR体验组件的库中选择VR体验组件。例如，所述库或数据库可以存储多个VR体验组件——短的VR体验片段，所述短的VR体验片段可以被组合/编辑在一起以形成更长的VR体验——通过主题和VR转换特征来进行索引。可以通过查找来获得所述VR体验组件，并基于身体动作的主题和转换特性来对所述VR体验组件进行选择。可替代地，可以基于所定义的VR转换的特征来创建VR体验组件。

然后，根据所述操作过程的操作动作的执行顺序，将VR体验组件编译为VR体验。

所述系统的实施例包括虚拟现实(VR)体验生成系统。此系统可以包括医疗操作库、VR转换库和VR体验编译器。所述医疗操作库存储一个或多个医疗操作过程的操作动作的一个或多个顺序。这些顺序定义了执行每个操作过程所需的步骤，并且可选地可以包括一些时间安排数据，例如用于执行所述操作步骤的典型时间范围和/或是否可以按顺序重复该步骤(例如，根据伤口的大小，清洁伤口可能需要多次擦拭)。所述VR转换资源库存储与身体感觉相关联并可能引起焦虑或疼痛反应的每个操作动作，以及已定义的VR转换的特征，以修改具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知。所述库还为每个已定义的VR转换存储了多个VR体验组件。所述VR体验组件是与身体动作直接相关的VR体验的一小部分，并且所述VR体验组件满足了在一个或多个VR体验主题的背景下定义的VR转换的特征。例如，鱼的啃咬是与针刺或缝线拔针等动作相关联的VR体验组件——应该理解，如果VR转换的特征描述对不同动作中的每个来说是相同的，则相同的VR体验组件可能适合与多个身体动作相关联。每个VR体验组件都是根据主题(例如，水肺潜水、钓鱼，森林，太空)开发的，以使能够使用不同组件生成VR体验，所述不同组件是基于操作操作选择的，但是这些组件具有相同的主题，因此各个VR体验组件可以被编译为端到端的VR体验和叙事，并根据操作步骤被排序。

所述VR体验编译器被配置为通过从医疗操作库中检索用于医疗操作过程的一系列操作动作来编译医疗操作的VR体验。所述编译器使用共同的VR体验主题从VR转换资源库中为每个已定义的VR转换选择一VR体验组件。根据所述操作过程的动作顺序，将选定的VR体验组件编译为VR体验。这可以包括添加其他VR体验组件，以将基于动作的VR组件链接到合理的叙事中，并采用所述操作过程精心设计VR体验——例如，可以使用链接VR组件(允许重复或跳过)，以确保在执行操作过程的期间身体动作和虚拟动作之间的时间安排一致。可以使用处理存储器资源的常规计算机硬件(例如，PC、服务器或处理存储器资源的分布式(云))来实现所述VR生成系统，其中编译器以软件形式实现，数据库存储医疗操作过程和VR转换资源库。应当理解，存储在VR转换库中的数据包括如上所述的VR转换定义和VR体验组件。所述VR资源库还可以存储用于操作过程(例如用于常用操作过程)的端到端VR体验(具有一个或多个主题)，以避免每次需要VR体验时都需要编译新的VR体验。

应当理解，VR转换特性是基于身体动作定义的，其独立于VR主题或创造性环境。例如，定义身体感觉的属性(即，持续时间、强度、所接触的身体区域、所使用的任何物理设备的各个方面等)需要患者的认知性状态呈现以及对患者反应的期望调节(即，减轻疼痛感，使平静下来/减少焦虑感)。然后，可以为VR转换创造性地制作VR体验组件，并且应该意识到，可以使用任何数量的不同创意场景。

实施例可以被配置为使得能够自动修改每个VR体验。修改的一些示例包括：

1.根据传感器检测到的拟人化特征，例如，作为适龄内容的预测指标的头围(例如，嵌入头带的阻抗体积描记法)、音高(例如，麦克风)，自动修改体验内容和/或临床医生用户界面(例如，显示的菜单或默认模式)。

2.根据(一个或多个)传感器(例如，摄像头、声音、佩戴的带子或徽章、在室内使用光线或红外线操作的传感器)的通知，自动修改VR体验(即用于打针操作)，以适当地改变刺激(例如通过在操作员在或不在的位置上插入其他视觉图形)、改变体验的时长或播放操作过程前后的音乐。

3.根据用户与视觉刺激互动的速度自动修改体验，例如，根据完成先前鱼群学习所花费的时间，使鱼变得更难或更容易进行交互(距离、数量、位置)。

4.基于来自VR设备上的传感器或与VR设备通信的外部传感器/监控设备处的生物反馈，自动修改体验。

可以在操作过程中通过VR设备和其他设备收集数据以用于操作过程后的分析——例如用于患者报告和研究目的。

在操作过程中收集的数据也可以用于修改VR体验(或者在操作过程中进行动态地调整，或者用于将来的操作过程)。所收集的数据取决于操作过程的目的和复杂程度或患者的需求。这可以包括但不限于以下任何一项或多项：

生理观察：心率，呼吸率，血氧饱和度，皮肤电导率；

眼动追踪，注视，眨眼，瞳孔扩大；

操作过程：时间安排，主要动作，关键阶段，操作场所，操作成功/失败；

语音：响应特定的语音激活命令，识别音调、音量和速率的变化，这些变化可以提供患者是否处于疼痛或过度镇静状态的指示。

可以在VR体验期间收集数据并进行分析，以便：

安排时间并将VR体验与现实事件同步(例如操作过程和操作人员的动作)；

监控并供应参与者(例如，患者、支持人员)的需求；

评估最终用户或患者的进展；

评估患者是否适合特定的操作过程和方法(例如，轻度镇静或麻醉的需要)。

进行存储以在以后的类似操作过程中提供有关患者需求的信息(例如，他们上次的疼痛耐受性较低，因此VR应该反映出更高的强度，以在将来的操作过程中与此相匹配)。

VR系统的实施例可以被配置为允许在操作过程期间动态地修改VR体验。在一些实施例中，VR体验可以在VR体验的传输期间被修改，图21以图解方式示出了系统实施例的反馈和修改循环。所述反馈环路的目的是改变VR体验，以达到目标心理状态——例如保持平静以及基本上感受不到痛苦(尽管并非在所有情况下都可以做到)。应当理解，一些实施例可以仅实现图21中所示的修改选项的选定部分(或不执行)。

体验的手动修改可以是基于数据反馈，并且可能受到操作员和佩戴者的交互的影响。在一实施例中，修改过程是双重途径的，其中患者和临床医生都可以选择并且都可以发起更改(手动)以及自动进行调整(例如，生物反馈、传感器)。

例如，从患者体验的角度来看，患者可能能够根据个人兴趣/偏好选择内容(即，VR体验的主题)。患者也许还可以选择他们沉浸在VR/AR体验中的程度。例如，对于成年患者，可能需要较小程度的陷入。可以在准备操作过程中与临床医生讨论沉浸程度的选择。一旦操作过程开始并启动了VR体验，如果患者有消极的感觉(即，焦虑或疼痛)，则在2120处用户可以触发VR修改，然后在2125处根据患者的需求修改体验。例如，这可以是场景的更改或VR转换的更改，以增加感觉感知的调制程度。患者还可能能够适应沉浸的程度，例如如果患者在操作过程中希望如此，例如如果他们改变了(使用或不使用AR)能够观察操作过程的想法或增加使注意力分散的程度并减轻疼痛感，从而例如患者变得更加沉浸于VR体验中。

在2130处这些改变被传送给患者以促成正常状态并在2110处促成目标心理状态。在修改之后，如果需要进一步的修改，则可以再次执行反馈环路。在用于重新构建疼痛的一些实施例中：所述VR基于以下方面的反馈使用围绕疼痛调节和分级的算法：

生物反馈：传感器，警告(请参见以下的生物反馈部分)；

自然语言检测：根据患者所说的内容来选择刺激和内容改变的算法(苦恼、特定物体、颜色等)。

这提供了个性化的调节方式：身体/情绪/心理疼痛，焦虑/苦恼——通过操作过程来检测并帮助患者。此系统的一些实施例还可以使用能够提供物理干扰(触摸、声音或在AR中被视为特定对象)的配对设备。对于AR实施方式，患者可以看到其“真实”环境的某些部分，但这可以通过AR进行修改。例如，操作人员看起来可能有所不同，可以使用针头传感器通过VR设备跟踪针头，这样对于患者来说看不到针头，而是通过VR将其显示为一条接近患者的鱼。

例如，临床医生可以在操作过程的痛苦部分或刺激增加之前在对操作改变进行预测的2140处手动地调整VR体验。可替代地，可以通过感测环境的变化来触发修改，例如针与皮肤的接近或临床医生的移动。在对患者需求进行预测的2145处修改体验，并且在2130处将改变传送给患者以促使保持或达到目标心理状态。

从临床医生的体验的角度来看

使用生物反馈，临床医生能够发现血管迷走神经性发作附近的患者/临床医生并采取预防措施：例如，心率减速。其他生物反馈，例如瞳孔扩张、静止的肌电图、单导联心电图、面部运动和处理时间，可以指示患者的反应能力和疼痛反应。其他生物反馈可包括皮肤电导、心律(例如通过血氧饱和度法)、肌电图。

另一修改可以是对环境噪声检测作出相应以及在响应中使VR体验的音量增大或减小。例如，阻挡或屏蔽环境噪音，例如牙医钻孔或抽吸。

生物反馈除了对于临床医生有用之外，实施例还可以利用生物反馈来触发VR体验的自动修改。例如，可以在2150处为患者建立的生物反馈监测基线，然后VR系统监测生物反馈(即瞳孔扩张、面部运动、通过设备监测的患者噪音或来自其他设备(如ECG)的生物反馈)是否存在基线变化，在2155处使用算法对其进行自动分析以确定所述变化是否表示患者对VR体验的正面或负面反应。如果变化超过阈值，则在2160处VR体验可以被自动修改，例如，如果患者变得过于放松以致不能对需要患者进行状态呈现和认知反应的过程的步骤保持警醒，则可以提示患者进行互动或者通过VR体验激励患者(例如，回答问题或对新角色打招呼)，例如，也可以通过对外部可见的显示器或声音警报的灯光/改变向临床医生发出警告。可替代地，如果超过了负指示阈值，则VR体验可以被自动修改以增加对疼痛或焦虑反应的调节。如果患者对改变的反应是积极的，则可以在2165处继续改变以实现2110处的目标心理状态。

VR系统的实施例可以被配置为使得能够经由遥测技术进行筛选测试。例如，使用VR远程监视患者以进行操作过程的仿真。VR设备可以被配置为实时地或在VR体验结束之后将在VR体验期间捕获的数据传输给临床医生或包括在电子病历中。此数据可用于评估患者对特定操作过程的依从性(例如，保持不动以进行MRI扫描、模拟、在持续时间内练习或伸展、对脱敏治疗作出反应等)。还可以将从患者对VR的反应中获取的数据输入至定制的VR体验以进行后续操作，例如了解VR体验的场景的偏好或者了解不同VR转换下个人的调节梯度。例如，记录积极的疼痛转换以及哪个转换场景被证明或多或少有效。还要注意哪些场景可能会引起负面的焦虑反应(例如在水下或飞行中)，因此可以避免在未来的VR体验中使用。

VR系统的实施例可能能够基于房间的反馈(例如温度、环境噪声、人员或设备的距离)对VR体验进行调节，以使VR体验与环境更加接近，或掩盖诸如噪音之类的环境干扰。

修改还可以基于先前的医疗数据，例如来自电子病历(EMR)的数据，以提供VR体验或操作过程的个性化修改。例如，EMR可能会提供有关成功的插管部位、是否需要约束等方面的历史信息，以指导员工提高操作过程的成功率。

此系统的实施例还可以被配置为利用人工智能(AI)或机器学习算法来分析来自多个操作过程的患者数据，以了解用于特定患者人口统计资料、单个操作过程和多个操作过程的成功因素和风险因素。利用AI可能能够改善VR体验的特定患者的定制/个性化的自动化程度。

可以在VR体验期间手动地或基于自动反馈环路来修改感觉的转换。这具有使VR体验能够动态变化以最匹配患者、操作过程和临床医生的需求的优势。反馈回路可用于正反馈和负反馈，并相应地做出响应。

VR系统的实施例可以在诸如打针的医疗操作过程或其他程序(牙科、敷料)期间用于疼痛管理。在这些操作过程中，通过VR管理疼痛，以使患者脱离体验和/或分散注意力。这使患者能够“远离”现实环境，并重新构建身体感觉。

此系统的一些实施例可以用于针对恐惧症或康复的个性化且适应性的VR治疗过程。在这些实施例中，用户可以沉浸于体验中，以使用分级方法来体验可能诱发恐惧症或需要对抗恐惧症的环境。这可以实现：对所恐惧的对象/场景的进行分级去敏化；VR体验可以根据如上所述的反应评估自动进行修改，以增加或减少VR环境中恐惧症的揭露程度。

实施例还可以用于康复，例如使用VR进行游戏化、激励措施——使用户能够在康复计划的环境中获得“乐趣”。这可能包括针对特定医学状况和身体锻炼的康复。

VR系统的实施例还可以用于专业教育和消费者教育项目。例如，可以为技能练习或测试技能(例如诊断、识别中风或心脏病发作症状)或开发知识(例如了解器官)建立VR体验。VR在医学、护理和相关健康教育和培训中也可能有用。紧急情况(例如灾难，荒野)、紧急的家长或患者教育的模拟环境：例如如何应对癫痫发作、过敏反应。VR对一般的患者教育也可能有用：例如如何使用您的喷雾器。其他应用程序可以包括放松、沉浸式电影或视频以进行冥想、保健和专注。

下表提供了VR系统的应用示例。

本发明领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行多种修改。

应该理解，如果在此提及了任何现有技术出版物，则该引用并不构成承认该出版物构成澳大利亚或任何其他国家中本领域的公共常识的一部分。

在本发明随后的权利要求书和之前的描述中，除非上下文因明语言明示或必要暗示而另有要求，否则“包括”一词或其变体是在包容性意义上使用，即指定所陈述的特征存在但不排除在本发明的各种实施例中进一步特征的存在或添加。

Claims (23)

1.一种虚拟现实设备，其被配置为：

可安装在佩戴者的头部并允许操作员而不是所述佩戴者通过设备用户界面对设备进行控制，

在所述设备被所述佩戴者佩戴时允许所述操作员对所述设备的校准和虚拟现实体验的启动进行控制，以及

提供一个或多个虚拟现实体验，每个虚拟现实体验与身体操作过程相关联，

其中所述一个或多个虚拟现实体验中的至少一个被设计成：在所述身体操作过程中的各个身体感觉发生的时间点，通过将每个虚拟现实体验与所述身体操作过程精心设计来为一个或多个身体感觉中的每一个提供创造性场景，所述创造性场景在虚拟现实中以另外一种方式描述所述身体感觉，以使得所述佩戴者能够经历所述虚拟现实体验中所述身体操作过程的身体感觉，从而将感觉到的所述身体感觉转换成不那么痛苦或吓人的，促使所述佩戴者对所述身体操作过程中经历的一个或多个身体感觉进行重新想象，

其中所述虚拟现实体验是使用虚拟现实连续统体验框架生成的，所述虚拟现实连续统体验框架包括所述身体操作过程的动作的执行顺序，所述身体操作过程的动作包含与身体感觉相关联并且潜在地引起疼痛反应的至少一个操作动作，并且为潜在地引起疼痛反应的每个所述操作动作定义虚拟现实转换的特征，以修改对具有疼痛的动作的感知，并且

其中，用于生成针对包含与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作的身体操作过程而精心设计的虚拟现实连续统体验的所述虚拟现实连续统体验框架包括：

所述操作动作的执行顺序；和

为每个所述操作动作定义虚拟现实转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其中，所述设备被配置为：

为所述佩戴者进行校准，并且根据来自操作员的一个初始化输入启动虚拟现实体验。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验由所述操作员在所述初始化输入之前通过所述设备用户界面进行选择。

4.根据权利要求2所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验是预定义的。

5.根据权利要求2所述的虚拟现实设备，其中，所述设备用户界面被提供在所述可安装在佩戴者头部的设备上。

6.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验包括对所述佩戴者在所述身体操作过程期间所经历的感觉进行环境上的重构。

7.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验被进一步设计成将操作员进行所述身体操作过程的时间安排与所述虚拟现实体验进行协同。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验和身体操作过程的时间安排受到所述佩戴者与所述虚拟现实体验交互的影响。

9.根据权利要求8所述的虚拟现实设备，其中，所述设备包括：

移动电话，所述移动电话提供处理、存储器、视觉显示、动作感知、音频和用户界面功能，以及

支撑所述移动电话的耳机，

其中所述移动电话加载有虚拟现实软件应用程序，当运行所述虚拟现实软件应用程序时所述虚拟现实软件应用程序被配置为将所述移动电话的功能限制为提供虚拟现实功能。

10.根据权利要求9所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实软件应用程序被配置为提供与虚拟现实体验显示同时显示的触屏用户界面，并且所述耳机被配置为防止所述用户观看所述触屏用户界面。

11.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其中，所述虚拟现实体验是虚拟现实连续统上的体验，所述虚拟现实连续统包括允许将一些真实世界感知和交互作为整个沉浸式虚拟现实的混合现实或者增强现实（AR）。

12.一种用于生成虚拟现实连续统体验的虚拟现实连续统体验框架，所述虚拟现实连续统体验被精心设计为身体操作过程，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作，生成的虚拟现实体验被设计成促使体验所述虚拟现实体验的虚拟现实设备的佩戴者对所述操作过程中经历的一个或多个身体感觉进行重新想象，所述框架包括：

身体操作过程的所述操作动作的执行顺序，所述身体操作过程的所述操作动作包含与身体感觉相关联并且潜在地引起疼痛反应的至少一个操作动作；以及

为每个所述操作动作定义虚拟现实转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知，以使用来为每个所述一个或多个身体感觉的每一个已定义的虚拟现实转换选择虚拟现实体验组件，所述虚拟现实体验组件提供创造性场景，所述创造性场景以另外一种方式描述所述身体感觉，从而将感觉到的所述身体感觉转换成不那么痛苦或吓人的。

13.根据权利要求12所述的虚拟现实连续统体验框架，其中，每个虚拟现实转换是基于状态呈现的所述操作过程和引起身体感觉的所述动作的多个方面的要求，以及基于对状态呈现、焦虑和疼痛感知中的一种或多种进行修改的目标方向进行定义的。

14.根据权利要求13所述的虚拟现实连续统体验框架，其中，虚拟现实转换的特征是以一种方式对所述身体交互的多个方面进行重新构建，所述方式与由所述动作引起的所述身体感觉并不矛盾并且促使改变所述身体感觉的感知。

15.根据权利要求14所述的虚拟现实连续统体验框架，其中，虚拟现实转换的特征是模仿持续时间和所述身体感觉的属性，以在虚拟现实环境中使用交互选择一种与比实际身体动作带来更少疼痛或焦虑相关联的表现形式。

16.根据权利要求15所述的虚拟现实连续统体验框架，其中，虚拟现实体验是通过如下生成：

从具有共同主题的虚拟现实体验组件库中进行选择，其中对于每个已定义的虚拟现实转换，虚拟现实体验组件满足所述已定义的虚拟现实转换的所述特征，以及

基于所述操作过程的所述动作顺序将从所述虚拟现实体验组件库中选择的所述虚拟现实体验组件编译成虚拟现实体验。

17.根据权利要求12所述的虚拟现实连续统体验框架，其中，所述虚拟现实连续统包括允许将一些真实世界感知和交互作为整个沉浸式虚拟现实的混合现实或者增强现实（AR）。

18.一种虚拟现实体验生成系统，所述系统包括：

医疗操作过程库，所述医疗操作过程库存储一个或多个医疗操作过程的操作动作的一个或多个顺序，所述操作动作包括与身体感觉相关联并且潜在地引起疼痛反应的至少一个操作动作；

虚拟现实转换资源库，所述虚拟现实转换资源库包括：

针对每个操作动作所定义的虚拟现实转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知，其中所述每个操作动作与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一种，以及

用于每个已定义的虚拟现实转换的多个虚拟现实体验组件，其中所述虚拟现实体验组件在一个或多个虚拟现实体验主题的环境中满足所述已定义的虚拟现实转换的特征，通过在虚拟现实中提供以另外一种方式描述所述身体感觉的创造性场景，以使得佩戴者能够经历所述虚拟现实体验中所述身体操作过程的身体感觉，从而将感觉到的所述身体感觉转换成不那么痛苦或吓人的，以促使对所述身体操作过程中经历的所述身体感觉进行重新想象；以及

虚拟现实体验编译器，所述虚拟现实体验编译器被配置为通过以下为医疗操作过程编译虚拟现实体验：

从所述医疗操作过程库中检索用于所述医疗操作过程的一系列操作动作，

使用共同的虚拟现实体验主题从所述虚拟现实转换资源库中为每个已定义的虚拟现实转换选择虚拟现实体验组件；以及

基于所述操作过程的动作顺序，将从所述虚拟现实转换资源库中选择的所述虚拟现实体验组件编译成虚拟现实体验。

19.根据权利要求18所述的虚拟现实体验生成系统，其中，所述虚拟现实体验是虚拟现实连续统上的体验，所述虚拟现实连续统包括允许将一些真实世界感知和交互作为整个沉浸式虚拟现实的混合现实或者增强现实（AR）。

20.一种生成虚拟现实连续统体验的方法，所述虚拟现实连续统体验被精心设计为身体操作过程，所述身体操作过程包括与身体感觉相关联并且潜在地引起焦虑或疼痛反应的至少一个操作动作，所述方法包括步骤：

确定所述操作动作的执行顺序；

为每个所述操作动作定义虚拟现实转换的特征，以修改对具有疼痛、焦虑或状态呈现中的任何一种或多种的动作的感知；

通过使用共同的虚拟现实体验主题为每个已定义的虚拟现实转换获取虚拟现实体验组件，其中所述虚拟现实体验组件满足所述已定义的虚拟现实转换的特征，通过在虚拟现实中提供以另外一种方式描述所述身体感觉的创造性场景，以使得虚拟现实设备的佩戴者能够经历所述虚拟现实体验中所述身体操作过程的身体感觉，从而将感觉到的所述身体感觉转换成不那么痛苦或吓人的，以促使对所述操作过程中经历的所述身体感觉进行重新想象；以及

基于所述操作过程的操作动作的执行顺序，将所述虚拟现实体验组件编译成所述虚拟现实连续统体验。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，获取虚拟现实体验组件包括：从虚拟现实转换资源库中选择虚拟现实体验组件。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，获取虚拟现实体验组件包括：基于所述已定义的虚拟现实转换的特征创建虚拟现实体验组件。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述虚拟现实体验是虚拟现实连续统上的体验，所述虚拟现实连续统包括允许将一些真实世界感知和交互作为整个沉浸式虚拟现实的混合现实或者增强现实（AR）。

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