基于VR技术的疫情隔离陪护设备研究

魏靖野，陈林

（鲁迅美术学院工业设计学院，辽宁 沈阳 110004）

1 疫情隔离患者陪护与VR技术

虚拟现实技术又被称为灵境技术，兴起于20世纪末，是一项全新的技术类型。虚拟现实技术需要结合计算机技术、电子信息及仿真技术为核心，就虚拟环境进行计算，从而将环境沉浸，实现虚拟环境变化一体化发展。随着社会经济的快速发展，加上科学技术的创新，各个行业对于VR虚拟技术的需求呈现出爆发式增长，VR技术的进步也成为当前先进的研究领域和研究热门。

1.1 VR技术发展现状及问题

随着我国对虚拟现实技术的研发，呈现出成本低和质量差等问题，虽然我国有关VR技术研发和相关硬件产品生产的中小企业相对较多，但整体看，这些企业的研发及其成果都没有涉及高端系列，同时对于专业的申请量也不足，质量相对较低，很大程度上存在技术抄袭现象。随着当前信息技术的快速发展，我国很多VR商家推出众多产品，最大的特点即价格低，体验效果相对较差，并没有发挥其技术本身所具有的效果。

1.2 VR产品的应用前景

（1）VR技术在多个领域的应用。当前VR技术已经被应用到多个领域，例如，教育、建筑、医疗和影音娱乐等，其发展前景是很好的。例如，在医疗行业中，通过VR技术可实现对疾病的诊断，并且可实现数据的可视化管理，如治疗恐高症、密集恐惧症等疾病时，具有较好的功效，能够使得患者在自己感觉恐惧的事物面前在医生的引导和指导下慢慢接受，这是治疗效果优化的关键。将所观察和统计的数据进行可视化，即将数据输入VR系统中，医生头戴VR设备，通过虚拟现实的模仿，依据治疗的角度，如肿瘤长在什么位置等，通过各种角度去观察和分析，模拟怎样的治疗方式最佳。但是，实际应用于精神抚慰方面却很匮乏。

（2）VR技术在政策上得到支持。在创新创业的政策支持下，VR技术得到了进一步的推广，在我国政府的大力支持下，互联网+技术等都渗透了VR技术，VR技术研发企业也希望能够通过政策支持不断优化概念，突出新的研究技术。

（3）VR技术商业系统的初步形成。在资本市场中，VR技术得到了众多企业的关注与开发，其中VR商业管理系统的出现就是标志。近年来，越来越多的企业加入虚拟现实管理领域中，我国至少有10家公司开始了VR技术的研发与管理，目前看VR技术的研发与管理是相对可观高效的。

1.3 医疗领域VR应用案例

智慧医疗常让人想到5G、机器人、人工智慧（AI）这些高价技术，但医疗不只医身，还要医心，以虚拟实境技术抚慰病患身心，虽然只是安慰剂效果，但投入成本低，软体服务商机大，还有减低病患身体不适制造医护人员困扰等多种作用，适合多数消费性电子产品业者投入。

日本的开放创新型研发组织DG Lab与电通ScienceJam公司曾开发出了组合脑波感受性分析技术和实时视频生成技术的VR数字内容“Kaleido Therapy”，该数字内容是运用了两家公司联合研发的感受性反馈技术“Mind Loop Technology”的功能性VR内容。可根据实验对象的脑波推测其精神紧张程度，并按照该紧张程度，实时变换头戴式显示器上显示的万花筒虚拟影像。通过这种方法使实验对象心绪平静。

此次应用了DSJ公司董事CTO、庆应义塾大学理工学院副教授满仓靖惠开发的基于脑波分析的感受性定量化技术。而且在制作万花筒影像时，得到了日本万花筒作者第一人——山见浩司的监督指导。此前实施的评估试验显示，在43名实验对象中，88%的人认可了该影像平复心情的精神抚慰效果，也从科学方面证明了该影像具有缓解精神紧张的效果。

2 沉浸式隔离病患陪护系统设计理念及方案

2.1 传统隔离病患陪护方式弊端

传统隔离方式有诸多问题，病患与家人、社会等熟悉环境脱离，无法及时得到有效的沟通，排解忧虑，同时病患家属也不能看到病患的身体状态。另外，传统陪护方式不利于医疗人员的安全健康，对患者的探视，监护过程中，也容易造成感染，给医护团队带来了很大的挑战。

2.2 VR陪护系统设计理念

VR虚拟陪护设施的设计初衷就是以人为本的原则，其使用能够有效地帮助社会中这类人群在患病时感受到社会的关怀和陪伴，其主要服务人群是因特殊病情不能会面家属的病患，例如，对环境要求程度较高血液病患者，以及烈性传染病患者。通过VR技术，使探视亲人和病患同时在搭建的虚拟平台实现会面、交谈、互动等行为，使病患及时地获得精神上的支持，利于病情的治疗与康复。

2.3 VR陪护设备设计方案

VR陪护设备连接病房内外，病房内部设备由病患使用，病房外部设备由探视者即医护人员使用。病患端设备主要由体感和视觉设备支持，连接设备后即识别患者信息，患者可以自主选择提前导入系统的个人熟悉的虚拟场景，也可以同时与探视端的亲属在虚拟场景中沟通交流，肢体互动，对于卧床患者，亲属可以佩戴设备进入模拟病房的虚拟空间，探视患者身体状况，患者也可以佩戴简化的设备与亲人交谈。医护人员也可以在病房外通过VR设备与患者交谈，查看病患身体状态。不同人使用后对设备进行消毒即可以保证安全。

3 VR隔离病患陪护系统合理性分析

3.1 理论支持与技术应用

（1）5G网络信息技术基础：针对第五代移动通信技术来说，简称5G或5G技术，是利用蜂窝传输形式的第一代信息技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统后的延伸。5G的性能目标是具备高的数据效率，同时能够减少延迟、优化能源管理、降低使用成本等，这样可大规模地优化生产性能。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU）。ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。

（2）VR虚拟现实技术的成熟：虚拟现实技术（英文名称：Virtual Reality，缩写为VR），又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。

（3）疫情期的诸多视频引发了队员对隔离病患身心健康的关护。2020年新冠肺炎疫情的爆发使人们看见了人间的冷暖，在面对疾病的天灾下，不论多么想念自己的亲朋好友，最终只能暂时相隔两地甚至只能隔着一层玻璃。视频里那些稚嫩的孩童流露出想念父母的表情实属令人心痛。此次团队受疫情启发，研究一款隔离病患的VR虚拟陪伴产品，能够有效改变此类现状。

3.2 典型同类案例分析

据日本神户新闻（Kobe Shimbun）网站报导，日本大坂大学（Osaka University）从2017年起，引进虚拟实境（VR）技术，进行病患情绪缓解应用的研究，首先测试的是日本兵库县芦屋市的市立芦屋医院癌症安宁治疗，成功改善病患临终前的生活品质与体验，虽说还是不能治愈，但在人道上已有明确价值。

目前关于虚拟实境技术的医疗应用，已知有医疗教学、手术前说明与模拟、若干精神疾病的治疗与安宁治疗等，其中医疗教学与手术的虚拟实境技术，强调逼真，需要较高价的显示器，而舒缓情绪的精神治疗，只要消费市场的虚拟实境头戴显示器即可，硬体成本与取得门槛均低，易于发展相关商业应用。大坂大学测试的安宁治疗，是确知寿限无几的癌症末期病患，走过人生最后一段的治疗，这阶段的患者通常已丧失行动能力，只能躺在病床上，以吗啡缓解难以忍受的痛苦，这时的治疗不仅是为了让病患能好走，同时也要安抚家属的内心，让往生者安心，家属能往前看。

神户新闻举出的治疗案例，是66岁男性，他的希望是能再回家、能再驾驶自己13年的爱车，因此实验团队以360度相机拍摄他的家、他的妻子与女儿，还有驾驶汽车四处逛街的虚拟实境影像，满足病床上当事人的愿望，让当事人与家人有更多勇气与毅力，以笑容面对未来。

4 结语

VR陪护体系实现意义：对于研究开发者来说，该项目受众人群较为广泛，其研究成果有着极大的投产可能；对于患者来说，该设备有利于保证患者患病期间的身心健康，充分体现了人文关怀；对于医护人员来说，该设备与诊疗过程相配合，有利于实现诊疗效果的最佳化。总体而言，VR陪护体系的实现对于病患、亲属、医护人员等都具有不同程度的益处。