CN109316196B - 基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法 - Google Patents

基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，所述的方法包括：在虚拟现实环境下，受试者佩戴生理指标监测设备，所述的生理指标监测设备包括脑电监测器，所述的脑电监测器用于实时监测受试者大脑皮层活动，在虚拟现实场景暴露结束后，以至少包括脑电功率差值的生理指标作为评估指标进行信效度分析。本发明的有益效果为：可以综合主观评估结果与客观生理数据变化数据结果，实现有效地评估受试者渴求状态。

Description

基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法
技术领域
本发明涉及***类***渴求评估方法技术领域，具体是指一种基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法。
背景技术
物质使用障碍是全球性公共卫生问题和社会问题，据***毒品与药物滥用委员会(UNODC)报告，全球非法物质使用比例高达3.5％～7％，其中***类***(Amphetamine-type stimulants，以下简称ATS)是全球第二流行的非法成瘾物质。近年来，ATS在我国已经取代***成为我国第一大非法成瘾物质，我国2015登记在册非法物质使用者已348.6万，其中ATS使用者占53.1％，我国新发现非法物质使用者中ATS占75％。ATS具有神经毒性大、认知损害明显、易导致精神症状等特点。ATS使用在我国属于违法行为，目前我国大陆地区的药物依赖的治疗模式主要有自愿戒毒、强制隔离戒毒与社区戒毒/康复三种模式，以政府为主导的强制戒毒治疗及社区监管为主，在执行强制隔离戒毒之前需要对所有物质使用障碍者进行诊断评估，而目前，针对患者的渴求状态及严重程度，主要以病史及临床表现为主，依赖患者自我评估报告，尚缺乏渴求诊断评估的客观检测工具，因此亟需一套开发ATS使用障碍的诊断评估客观检测方法及康复状况评估新技术。
对于ATS使用障碍患者，心理渴求是该物质使用障碍的核心症状也是导致复吸行为最主要的始动因子之一，对于物质使用障碍的诊断具有重要意义，因而对ATS依赖心理渴求的研究已成为当今渴求领域研究之重点和热点。大量研究证实药物依赖者因长期使用药物会产生对相关环境线索的高度敏感性，戒断后药物相关环境线索仍可激发药物依赖者特定的情绪动机状态，出现心理渴求等一系列心理生理反应和随后的复吸。目前应用于药物相关环境线索的相关刺激方式包括吸毒图像、视频以及吸毒用器具实物等，并广泛应用于酒精、尼古丁、阿片等物质的实验研究中，让患者以自我报告的形式来评估心理渴求程度。同时，既往研究表明，在接受物质相关线索刺激后，物质使用障碍患者可出现一系列心理生理反应(如皮肤导电性、心率变化)。此外，药物成瘾者对毒品相关刺激高度敏感，可利用眼动技术来检测吸毒者认知缺陷如注意偏向。然而，以往毒品相关线索刺激多采用图片、录像等方式，缺乏真实性，有效性受到限制，而应用线索相关真实物品的实物暴露虽然可以带给患者真实感，但是其在可行性和安全性存在较大争议，都无法达到诱发评估渴求的目的。
近年来，随着虚拟现实(Virtual Reality；VR)技术的发展，为更加客观评估ATS使用者的渴求提供可能。VR技术是利用计算机技术对真实环境进行模拟的新技术。通过计算机技术整合一系列电子设备，包括VR眼镜、耳机、追踪***、空间传感器等装置，能够模拟一个包含视听触嗅等感觉的虚拟空间。使用者可以通过传感器装置与虚拟环境交互作用，获得“身临其境”的体验。近年来VR技术已经被广泛应用于恐高症、飞行恐惧、创伤后应激障碍、惊恐障碍等心理疾病的治疗，并显示出了良好的治疗效果。国外研究者已将VR技术应用于尼古丁、酒精等物质成瘾患者的相关研究中，结果表明通过VR线索场景诱发的渴求水平显著高于普通视频线索诱发，且皮肤导电性、心率等生理指标也较中性场景发生显著变化。然而，外周生理指标虽然能够在一定程度上反应患者渴求水平，但其效果并不稳定，而且无法反应渴求诱发时大脑活动状态变化。
近年来很多学者尝试探索用于渴求诱发时大脑活动状态变化的更为精确的方法，他们发现渴求诱发时的脑电波(EEG)与非渴求诱发时存在一定的差异。渴求诱发时的EEG分析技术是借助计算机将原始脑电波通过傅里叶变换后获得的脑电功率随频率变化，可以直接观察不同频率段脑电波的功率信息。脑电波频率变动范围一般可划分为4个波段，即δ(1～3Hz)、θ(4～7Hz)、α(8～13Hz)、β(14～30Hz)。以脑电生物指标为依据的测量方法无创伤、廉价，较适合用于筛查疾病及监控。目前在医疗机构运用脑电波和相关技术(如脑电生物反馈技术)来诊断与治疗疾病已经十分常见，相比传统手段，基于准确的生物指标结合现代化的技术在反应渴求诱发时大脑活动状态变化中更能体现出优势。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺失，提供一种能够有效评估渴求状态的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法。
为了实现上述目的，本发明提供的一种基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其具体包括：
所述的方法包括：在虚拟现实环境下，受试者佩戴生理指标监测设备，所述的生理指标监测设备包括脑电监测器，所述的脑电监测器用于实时监测受试者大脑皮层活动，在虚拟现实场景暴露结束后，以至少包括脑电功率差值的生理指标作为评估指标进行信效度分析。
较佳地，所述的生理指标监测设备包括用于监测受试者植物神经活动的监测器，所述的植物神经活动的生理指标包括：脉搏次数均值差值、脉搏RR间期标准差均值、脉搏RR间期频域低频与高频比值(LF/HF)、皮肤电阻均值差值、皮肤电阻极差差值。
较佳地，通过以下公式获得植物神经活动维度的生理指标，作为评估指标进行信效度分析：
脉搏次数均值差值×脉搏RR间期标准差均值×脉搏RR间期频域低频与高频比值/(皮肤电阻均值差值/皮肤电阻极差差值)。
较佳地，所述的虚拟现实场景暴露包括中性线索场景暴露、毒品线索场景暴露以及放松场景暴露，中性线索场景与放松场景为以全景视频方式呈现的风景场景，毒品线索场景为演员吸食甲基***过程的场景。
较佳地，在所述的毒品线索场景暴露前后，受试者分别进行自我心理渴求评估，从而获得自我心理渴求评分差值，作为评估指标进行信效度分析；在所述的虚拟现实场景暴露结束后，通过2名访谈者独立地对受试者进行半结构化定性心理渴求访谈，从而获得心理渴求访谈评价结果，作为评估指标进行信效度分析。
较佳地，信度分析方法包括内部一致性信度和评分者信度，所述的内部一致性信度采用库得-理查森信度，将评估指标转换为渴求增加或未增加的二分类变量后，获得库得-理查森信度；所述的评分者信度采用斯皮尔曼等级相关系数；效度分析方法包括标准效度和内容效度，所述的标准效度采用心理渴求访谈评价结果与生理评价指标进行线型相关分析，计算相关系数；所述的内容效度通过剔除部分结果后，对评估***敏感性进行分析，应用多元线性回归，计算决定系数。
较佳地，受试者进行自我心理渴求评估时采用0～100mm视觉模拟量表；对受试者进行一次半结构化定性心理渴求访谈的时间为30分钟。
较佳地，虚拟现实***通过并口发生电平触发信号，脑电监测器记录所述的电平触发信号，达到脑电监测器的采集与虚拟现实***的时间相同步。
本发明的有益效果为：可以综合主观评估结果与客观生理数据变化数据结果，实现有效地评估受试者渴求状态。
附图说明
图1为本发明所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，下面对本发明的具体实施方法作进一步说明。
本发明提供了一种基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法的具体实施例，包括以下步骤：
将受试者置于虚拟现实环境下，佩戴脑电监测设备及其他生理监测设备；
受试者根据自己当前状态自行进行自我心理渴求评估；
对受试者进行虚拟现实场景暴露；
在虚拟现实场景暴露后，受试者根据自己当前状态再次自行进行心理渴求评估，评估过程与虚拟现实场景暴露前的过程相同；
结束虚拟现实场景暴露状态；
与受试者进行心理渴求访谈，获得心理渴求访谈评价结果；
结合心理渴求访谈评价结果与受试者各项生理指标，对各项渴求评估数据进行信效度分析。
作为本发明的进一步改进，受试者自行进行心理渴求程度评估时采用0～100mm视觉模拟量表(VAS)。最左边标记为“0”，意为对合成毒品无心理渴求；最右边标记为“10”意为对合成毒品的心理渴求为最严重。由受试者根据自己当前状态在直线上做标记，评估其渴求程度。
作为本发明的进一步改进，虚拟现实场景暴露包括中性线索场景暴露、毒品线索场景暴露以及放松场景暴露构成。
在具体实施例中，中性线索场景和放松场景均为以全景视频方式呈现的风景场景，在虚拟现实头盔显示器中播放，播放软件采用Unity 3D开发，风景场景主要内容为平静海面及沙滩，共计5分钟；毒品线索场景为4位演员吸食甲基***的过程，共计5分钟，情节如下：2位甲基***使用者要求另外2名同伴至家中吸毒，茶几上摆放有用冰壶、吸管和锡箔等吸食工具(用于加热甲基***晶体并过滤烟雾)，随后吸食甲基***，并呈现满足、愉悦的表情，最后在精神兴奋状态下，4人一起跳舞。
作为本发明的进一步改进，心理渴求访谈由访谈者就心理渴求与受试者进行半结构化定性访谈，共有2名相互独立的访谈者参与；心理渴求访谈的时间为30分钟。
作为本发明的进一步改进，受试者各项生理指标共包含7个指标：VAS评分差值、脉搏次数均值差值、脉搏RR间期标准差差值、脉搏RR间期频域低频与高频比值(LF/HF)、皮肤电阻均值差值、皮肤电阻极差差值、脑电功率谱。
其中，脉搏RR间期为：取脉搏波最高点作为R峰，计算得到RR间期数组，对RR间期进行快速傅里叶变换，计算低频(LF，0.04-0.15Hz)和高频(HF，0.15-0.40Hz)的心率变异度，以反应迷走、交感神经活动。
其中，VR***与脑电信号同步记录技术包括：VR***实施通过并口发生电平触发信号，脑电记录***记录该电平触发信号，用于后期分析，达到脑电采集***与VR***时间同步的效果。
通过上述技术处理，解决高密度脑电监测技术与VR软件同步的问题，即解决VR***无法通过计算机并口向脑电记录***发送触发信号。在Windows7/10环境下，VR***通过计算机并口发送TTL电平信号，触发脑电记录***，例如德国BrainProduct公司的脑电记录***。
其中，静息态脑电信号处理步骤，包括：
对64通道脑电信号进行电极空间定位；
使用有限脉冲滤波器进行1-70Hz带通滤波；
对脑电信号进行坏道平均替换、坏段删除；
通过独立成分分析(ICA)，对脑电信号进行眼动伪迹去除；
根据脑电-VR同步***记录的标记点，将VR风景暴露、VR线索暴露等标记独立分段；
对于脑电信号进行快速傅里叶变换；
对64个电极进行脑区电极分区；
区块脑电功率平均后，结果输出。
因此，通过以上步骤，结果将从三个维度评估***类***的渴求：
1、受试者自我报告渴求：VAS评分差值；
2、植物神经活动：计算公式为：
(归一化)脉搏次数均值差值×(归一化)脉搏RR间期标准差的均值×脉搏RR间期频域低频与高频比值(LF/HF)/(皮肤电阻均值差值/皮肤电阻极差差值)；
3、大脑皮层活动：13～30Hz脑电功率差值。
本发明采用以上多维度渴求评估，从自我报告渴求、植物神经活动(脉搏+皮肤电导)及大脑皮层活动三个维度评估渴求水平，更为全面且准确，更具科学性，特别是测试过程中的脑电监测及将脑电功率差值作为评估指标。
VAS是本领域技术人员的惯用技术手段，但本方案中作为三个维度之一，纳入综合评估体系。而且，该本领域公认指标的纳入，更体现方案的科学性和严谨性。
其中，信度分析方法包括：内部一致性信度和评分者信度。
(1)内部一致性信度采用库得-理查森信度(Kuder-Richardson)，将评估变量转换为二分类变量(渴求增加或未增加)后，计算库得-理查森信度；
Figure BDA0001902355540000061
(2)评分者信度通过2名独立的精神科医师分别进行暴露后访谈，对患者进行渴求评分，计算2名访谈者斯皮尔曼等级相关(Spearman Rank Correlation)系数。
Figure BDA0001902355540000062
其中，效度分析方法包括：标准效度和内容效度。
(1)标准效度采用半结果化访谈渴求与各评价指标进行线型相关分析，计算相关系数。
(2)内容效度通过剔除部分结果后，对评估***敏感性进行分析，应用多元线性回归，计算决定系数。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，所述的方法包括：在虚拟现实环境下，受试者佩戴生理指标监测设备，所述的生理指标监测设备包括脑电监测器，所述的脑电监测器用于实时监测受试者大脑皮层活动，在虚拟现实场景暴露结束后，以包括利用VAS评分差值进行受试者自我报告渴求评估结果、心理渴求访谈评估结果、植物神经活动以及大脑皮层活动为13～30Hz脑电功率差值作为评估指标进行信效度分析；
通过以下公式获得植物神经活动维度的生理指标，作为评估指标进行信效度分析：
脉搏次数均值差值×脉搏RR间期标准差均值×脉搏RR间期频域低频与高频比值/（皮肤电阻均值差值/皮肤电阻极差差值）；
信度分析方法包括内部一致性信度和评分者信度，所述的内部一致性信度采用库得-理查森信度，将评估指标转换为渴求增加或未增加的二分类变量后，获得库得-理查森信度；所述的评分者信度采用斯皮尔曼等级相关系数；效度分析方法包括标准效度和内容效度，所述的标准效度采用心理渴求访谈评价结果与生理评估指标，所述的生理评估指标包括脑电功率谱差值以及植物神经活动指标，将各个指标分别进行线性相关分析，计算皮尔森相关系数；所述的内容效度通过剔除部分结果后，对评估***敏感性进行分析，应用多元线性回归，计算决定系数。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，所述的生理指标监测设备包括用于监测受试者植物神经活动的监测器，所述的植物神经活动的生理指标包括：脉搏次数均值差值、脉搏RR间期标准差均值、脉搏RR间期频域低频与高频比值（LF/HF）、皮肤电阻均值差值、皮肤电阻极差差值。
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，所述的虚拟现实场景暴露包括中性线索场景暴露、毒品线索场景暴露以及放松场景暴露，中性线索场景与放松场景为以全景视频方式呈现的风景场景，毒品线索场景为演员吸食甲基***过程的场景。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，在所述的毒品线索场景暴露前后，受试者分别进行自我心理渴求评估，从而获得自我心理渴求评分差值，作为评估指标进行信效度分析；在所述的虚拟现实场景暴露结束后，通过2名访谈者独立地对受试者进行半结构化定性心理渴求访谈，从而获得心理渴求访谈评价结果，作为评估指标进行信效度分析。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，受试者进行自我心理渴求评估时采用0～100mm视觉模拟量表；对受试者进行一次半结构化定性心理渴求访谈的时间为30分钟。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实联合脑电监测的***类***渴求评估方法，其特征在于，虚拟现实***通过并口发生电平触发信号，脑电监测器记录所述的电平触发信号，达到脑电监测器的采集与虚拟现实***的时间相同步。
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