基于虚拟现实技术的注意缺陷多动障碍评估方法研究

曹龙飞 沈腾辉 付云想 骆宏 方妍彤

注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）是一种发生于儿童期的神经发育障碍［1］，常常表现为注意力不集中、多动和冲动，患儿的学业水平和社会功能会受到严重影响［2-5］。临床上对儿童ADHD进行评估的主要方法是持续操作任务（continous performance task，CPT），但CPT较为枯燥且持续时间较长，儿童的配合度较差［6-7］。而基于虚拟现实（virtual reality，VR）技术的评估方法更具趣味性，儿童的配合度也较好［8］。欧美的一些研究认为，VR技术可以作为一项有效的辅助工具用于评估ADHD［9-11］。本研究对中国ADHD儿童和正常发育儿童同时开展CPT和VR任务测试，旨在确定基于VR技术任务评估ADHD的有效性，探索ADHD儿童在VR任务和CPT中行为表现的关联性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2019年1月到2019年7月在杭州师范大学附属医院儿童青少年心理健康联合门诊接受治疗的ADHD患儿61例。其中，男48例，女13例；年龄6～15（9.36±1.49）岁。（1）纳入标准：①符合DSM-5中ADHD的诊断标准，经具有主治以上资格的精神科医师确诊；②韦氏智商>80；③无严重的导致昏迷的脑外伤史，或神经系统疾病，或其它严重的躯体疾病；④右利手；⑤此前未接受过针对ADHD的药物治疗；⑥视力正常；⑦患儿及家属自愿参与研究，并签署知情同意。（2）排除标准：①患有精神分裂症、情感障碍、精神发育迟滞、孤独症、癫痫等及其它神经系统器质性疾病；②存在色盲等其它不适宜进行VR、CPT检查的情况。另选取同期检查为正常的儿童43例作为对照组，纳入标准同前②-⑦，排除标准同前。其中，男36例，女7例；年龄6～15（9.60±1.59）岁。两组的年龄、性别比较，差异无统计学意义（P<0.05），具有可比性。本研究经杭州师范大学附属医院医学伦理委员会批准。

1.2 研究方法 （1）CPT：使用伟思视听整合连续操作任务（Continuous Audio-Visual Performance Task）对儿童进行测试，总持续时间为25 min，包括听觉和视觉刺激。测试任务包括对目标或者干扰作出反应的500个试次，每1个试次持续500 ms，间隔为1,000 ms。因此，这个测试要求受测者全程保持不变的、持续的反应来完成。（2）基于VR技术的任务：VR任务设备（浙江新景科技有限公司），包括1台计算机和1个VR头盔（每只眼睛的分辨率为1,080×1,200像素，刷新率为90 Hz，视野为110°）。任务场景有颜色识别、形状识别和综合识别。在综合识别中，既有颜色识别也有形状识别。整个任务在10 min内完成，最后统计儿童的正确个数作为指标。（3）实验流程：首先完成CPT任务，在CPT任务开始之前，受测者有2 min的时间进行练习。CPT中视觉刺激和听觉刺激随机出现，要求受测者在看到或听到数字“1”时，单击鼠标左键进行反应；在看到或听到数字“2”时不反应。完成CPT后，休息20 min，再进行VR任务，同样有一个练习阶段。VR任务中，颜色识别、形状识别、综合识别这三个场景按顺序依次出现。在颜色识别中，屏幕中央上方会呈现一个几何体，可能是红色、蓝色、黄色、紫色或绿色这五种颜色中的一种，受测者要从若干个选项中选出和屏幕中央上方几何体相一致的颜色，随着任务的推移，选项数量会从3个变为4个，最终变为5个。在形状识别中，屏幕中央上方会呈现一个几何体，可能是正方体、球体或正四面体这三种形状中的一种，受测者要从若干个选项中选出和屏幕中央上方几何体相一致的形状，随着任务的推移，选项数量会从3个变为4个，最终变为5个，在综合识别中，颜色识别或形状识别将会随机出现，只有完成上一个场景之后，才会进入下一个场景。

1.3 观察指标 （1）VR任务中的正确个数：VR任务中错误次数达到7次后，会提示任务失败，随即结束。（2）CPT的正确率、反应时和反应时标准差。

1.4 统计方法 采用SPSS22.0统计软件。计量资料符合正态分布以（±s）表示，采用两独立样本t检验；关联分析采用Pearson相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组儿童完成CPT及VR任务情况比较 两组CPT的反应时比较，差异无统计学意义（P>0.05）；两组CPT的正确率、反应时标准差比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。两组儿童做VR任务的正确个数比较，差异有统计学意义（P<0.05）见表1。

表1 两组儿童完成CPT及VR任务情况比较

2.2 ADHD组VR正确个数与CPT正确率、反应时标准差的相关性分析 结果显示，VR正确个数与CPT的正确率存在正相关（P<0.01）；VR正确个数与CPT中的反应时标准差存在负相关（P<0.01）。见图1-2。

图1 VR正确个数与CPT正确率散点图

3 讨论

本研究中ADHD儿童与正常发育儿童在CPT反应时上的差异无统计学意义（P>0.05），而在反应时标准差及正确率上的差异有统计学意义（P<0.05）。具体来说，ADHD儿童的CPT正确率低于正常发育儿童，而反应时标准差高于正常发育儿童。既往一项纳入319个研究的荟萃分析表明，ADHD的一个重要特征是个体内行为变异（intra-individual variation，IIV）增加，即在任务过程中测试者行为表现出更大的波动（反应时标准差），而在反应时这一指标上，ADHD与正常儿童的差异无统计学意义（P>0.05）［12］，与本研究的结果一致。提示临床应该更关注ADHD儿童在任务表现中的波动情况和任务完成的正确率，而非反应的快慢。还有研究表明，ADHD儿童在任务表现中的波动有一定的周期性［13］，这为ADHD儿童个体内行为变异的研究提供了新的思路。

图2 VR正确个数和CPT反应时标准差散点图

VR技术是近年来新兴的一种技术。2019年，张菁等［14］针对国外VR辅助评估儿童ADHD的应用做了综述，表明VR对ADHD辅助评估有效，并且与经典的CPT相比，VR在辅助评估方面更加有效。本研究结果亦表明了VR辅助评估ADHD的有效性，而且VR任务可以对ADHD儿童进行干预，是其优于传统CPT的原因之一。曹芸等［15］将VR技术与脑电图、生物反馈训练相结合，发现可以有效维持ADHD患儿的注意力。富言等［16］使用VR技术设计了一款帮助ADHD儿童康复的教育游戏，并取得了良好疗效。

本研究对ADHD儿童完成VR任务的正确个数与CPT的正确率、反应时标准差进行了相关分析，发现VR任务的正确个数和CPT正确率存在正相关，与CPT的反应时标准差存在负相关。DÍAZ-ORUETA等［17］发现，遗漏数目、错认数目、反应时在经典CPT与VR任务之间的相关性更强，与NEGUT等［18］的研究结果不同，仅反应时这一项有相关性。由此可见，关于CPT与VR任务相关性的研究尚未有一致定论，可能是因为混杂因素多，比如性别、服药等，而且有的研究样本量较小。

综上所述，VR技术任务可以作为有效辅助评估ADHD的工具，并且与传统CPT评估结果相关。但由于本研究纳入的样本量相对较少，而且女童少、年龄段单一，今后还需扩大样本量结合VR的多个不同指标进一步研究。

声明：曹龙飞与沈腾辉为共同第1作者。