KR102170379B1 - Method and apparatus for virtual reality exposure therapy for post-traumatic stress disorder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법 및 장치에 관한 것으로, 이는 외상 후 스트레스 장애 환자의 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생하면서, 상기 컨텐츠 제공에 따른 EEG와 HRV를 측정하는 측정 단계; 상기 EEG로부터 불안 지수와 부정적 사고 지수를 산출하고, 상기 HRV로부터 HRV 변화 지수를 산출하는 지수 산출 단계; 상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수를 기반으로 스트레스 지수를 파악하는 분석 단계; 및 상기 스트레스 지수에 따라 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계를 포함하며, 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계는 상기 컨텐츠의 컨텐츠 내용, 장면 색상, 장면 변화 속도, 장면내 객체 종류, 장면내 객체 크기, 장면내 객체 움직임 속도, 음향 크기, 노출 시간 중 적어도 하나를 통해 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정 가능하되, 상기 스트레스 지수가 기 설정치 이상인 경우, 상기 컨텐츠의 제공을 일시 중지하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method and apparatus for providing contents for exposure treatment based on virtual reality for patients with post-traumatic stress disorder, which reproduces contents for exposure treatment of patients with post-traumatic stress disorder in a virtual reality method, A measuring step of measuring EEG and HRV; An index calculation step of calculating an anxiety index and a negative thinking index from the EEG, and calculating an HRV change index from the HRV; An analysis step of determining a stress index based on the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index; And an adjusting step of adjusting the exposure intensity of the content according to the stress index, wherein the adjusting step of adjusting the exposure intensity of the content includes content content of the content, a scene color, a scene change speed, an object type in a scene, a scene It is possible to adjust the exposure intensity of the content through at least one of the size of the inner object, the movement speed of the object in the scene, the sound size, and the exposure time, but when the stress index is greater than or equal to a preset value, provision of the content is paused. do.
Description
본 발명은 가상현실 기술을 이용하여 외상 후 스트레스 장애 (이하 PTSD) 환자를 위한 노출 치료를 수행하는 기술에 관한 것으로, 특히 HRV 및 EEG와 같은 생체 신호를 기반으로 스트레스 지수를 정량화하고, 정량화 결과를 기반으로 컨텐츠 노출 정도가 자동 조절될 수 있도록 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for performing exposure treatment for patients with post-traumatic stress disorder (hereinafter referred to as PTSD) using virtual reality technology.In particular, the stress index is quantified based on vital signs such as HRV and EEG, and the quantification result is The present invention relates to a method and apparatus for providing contents for exposure treatment based on virtual reality for a patient with post-traumatic stress disorder, which enables the degree of exposure to be automatically adjusted based on the content.
최근 고해상도 디스플레이, 강력한 하드웨어 등 가상현실 기술을 실현하기 위한 기술력이 비약적으로 발달하고, 하드웨어의 비용이 하락함에 따라 가상현실 기술을 이용한 치료를 제공할 수 있는 환경이 조성되고 있다. Recently, as technology for realizing virtual reality technologies such as high-resolution displays and powerful hardware has rapidly developed, and the cost of hardware has decreased, an environment that can provide treatment using virtual reality technologies is being created.
외상 후 스트레스 장애 (이하 PTSD)의 치료에 있어, 전통적인 방법의 노출치료는 실제 불안증상을 야기하는 환경을 접해야 한다는 부담감이나 공포감이 크며, 노출 치료의 일환인 '상상 노출법 (imaginal exposure therapy)'은 치료를 위한 자극이 너무 약할 수 있어 치료 효과에 의문이 생길 수 있다. 또한, 심한 PTSD를 겪는 환자들은 불안을 일으키는 상황을 상상하기가 어려울 수 있다. In the treatment of post-traumatic stress disorder (PTSD), the traditional method of exposure treatment has a great feeling of burden or fear of encountering the environment that actually causes anxiety symptoms, and'imaginal exposure therapy' is a part of exposure treatment. The irritation for the treatment of silver may be too weak and the effectiveness of the treatment may be questioned. Also, patients with severe PTSD can have difficulty conceiving situations that cause anxiety.
가상현실 기술을 이용한 PTSD의 노출치료는 기존의 전통적인 치료 방법과 비교하였을 때, 현실 세계에서 제공하기 힘든 상황을 비교적 손쉽게 환자에게 제공할 수 있다. PTSD exposure treatment using virtual reality technology can relatively easily provide patients with situations that are difficult to provide in the real world when compared to conventional treatment methods.
즉, 기존의 일반 노출 치료와 비교하여 가상현실 기반 노출치료는 다음과 같은 장점을 갖고 있다. In other words, compared to the conventional exposure treatment, virtual reality-based exposure treatment has the following advantages.
첫째, 치료 과정 동안 환자에게 발생할 수 있는 위험 요소로부터 안전하다. 둘째, 치료자가 내담자의 상황에 맞게 자극 변수들을 보다 잘 통제할 수 있다. 셋째, 전통적인 치료 방법에 비해 치료 환경을 한 번 구성해 놓으면 부차적인 사항은 변경만 해주면 되므로 비용 측면에서 유리하다. 넷째, 환자의 비밀보장이 쉽다. PTSD 환자는 가상현실 기술을 통해 인위적으로 만들어진 삼차원 환경을 보고, 듣고, 느끼며 가상환경과 상호작용을 하면서 노출치료의 효과가 극대화된다. First, it is safe from risk factors that may arise to the patient during the treatment process. Second, the therapist can better control the stimulus variables according to the client's situation. Third, compared to traditional treatment methods, it is advantageous in terms of cost because once the treatment environment is configured, only minor changes need to be made. Fourth, it is easy to ensure patient confidentiality. PTSD patients see, hear, and feel the artificially created three-dimensional environment through virtual reality technology, and interact with the virtual environment to maximize the effect of exposure treatment.
다만, 종래의 가상현실 기반 노출 치료 기술이 환자의 불안 수준을 즉시적으로 반영하지 못한 채, 고정된 불안 유발 노출 수준으로 일 방향성으로 영상 및 음향을 환자에게 제공되는 단점이 있다. 이로 인해 환자의 불안 수준에 따른 단계적 노출이라는 본래의 치료 원리에 부합하지 못하게 되는 문제가 발생한다. However, there is a disadvantage in that the conventional virtual reality-based exposure treatment technology does not immediately reflect the patient's anxiety level, and provides images and sounds to the patient in one direction at a fixed anxiety-inducing exposure level. As a result, a problem arises in that the original treatment principle of stepwise exposure according to the patient's anxiety level cannot be met.
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생함과 동시에 HRV 및 EEG와 같은 생체 신호를 측정 및 분석하여 환자 상태를 정량화한 후, 이를 기반으로 컨텐츠 노출 정도가 자동 조절될 수 있도록 하는 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법 및 장치를 제공하고자 한다. Therefore, as to solve the above problems, the present invention quantifies the patient's condition by measuring and analyzing bio-signals such as HRV and EEG while playing content for exposure treatment in a virtual reality method, and then based on this An object of the present invention is to provide a method and apparatus for providing contents for exposure treatment based on virtual reality for PTSD patients that allow the degree of content exposure to be automatically adjusted.
특히, EEG를 기반으로 불안 지수와 부정적 사고 지수를 추출 및 활용함으로써, 환자 상태를 보다 정확하고 구체적으로 파악할 수 있도록 하는 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법 및 장치를 제공하고자 한다. In particular, by extracting and utilizing the anxiety index and negative thinking index based on the EEG, it is intended to provide a method and apparatus for providing virtual reality-based exposure treatment contents for PTSD patients that enable a more accurate and detailed grasp of the patient's condition.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 외상 후 스트레스 장애 환자의 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생하면서, 상기 컨텐츠 제공에 따른 EEG와 HRV를 측정하는 측정 단계; 상기 EEG로부터 불안 지수와 부정적 사고 지수를 산출하고, 상기 HRV로부터 HRV 변화 지수를 산출하는 지수 산출 단계; 상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수를 기반으로 스트레스 지수를 파악하는 분석 단계; 및 상기 스트레스 지수에 따라 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계를 포함하며, 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계는 상기 컨텐츠의 컨텐츠 내용, 장면 색상, 장면 변화 속도, 장면내 객체 종류, 장면내 객체 크기, 장면내 객체 움직임 속도, 음향 크기, 노출 시간 중 적어도 하나를 통해 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정 가능하되, 상기 스트레스 지수가 기 설정치 이상인 경우, 상기 컨텐츠의 제공을 일시 중지하는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법을 제공할 수 있다. As a means for solving the above problem, according to an embodiment of the present invention, a measuring step of measuring EEG and HRV according to the provision of the content while playing content for exposure treatment of a post-traumatic stress disorder patient in a virtual reality method; An index calculation step of calculating an anxiety index and a negative thinking index from the EEG, and calculating an HRV change index from the HRV; An analysis step of determining a stress index based on the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index; And an adjusting step of adjusting the exposure intensity of the content according to the stress index, wherein the adjusting step of adjusting the exposure intensity of the content includes content content of the content, a scene color, a scene change speed, an object type in a scene, a scene It is possible to adjust the exposure intensity of the content through at least one of the size of the inner object, the movement speed of the object in the scene, the sound size, and the exposure time, but when the stress index is greater than or equal to a preset value, provision of the content is paused. It is possible to provide a virtual reality-based exposure treatment content providing method for patients with post-traumatic stress disorder.
상기 방법은 상기 스트레스 지수를 사용자에게 안내하기 위한 시각화 객체를 생성한 후, 상기 컨텐츠에 오버레이시켜 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The method further comprises the step of creating a visualization object for guiding the stress index to a user, and then displaying the object by overlaying it on the content.
상기 분석 단계는 환자의 피부 전도 반응을 추가 고려하여 상기 스트레스 지수를 산출할 수 있는 것을 특징으로 한다. The analysis step is characterized in that it is possible to calculate the stress index by additionally considering the skin conduction response of the patient.
상기 조정 단계는 현재의 노출 치료를 통해 파악된 환자의 적정 노출 강도를 다음 노출 치료의 노출 강도 기저치로 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다. The adjusting step is characterized in that the appropriate exposure intensity of the patient determined through the current exposure treatment may be set as a baseline exposure intensity of the next exposure treatment.
상기 지수 산출 단계는 상기 EEG의 19~32Hz 주파수 대역의 평균 진폭을 11~12Hz 주파수 대역의 평균 진폭으로 나누어 상기 불안 지수를 산출하는 것을 특징으로 한다. In the step of calculating the index, the anxiety index is calculated by dividing the average amplitude of the 19 to 32 Hz frequency band of the EEG by the average amplitude of the 11 to 12 Hz frequency band.
상기 지수 산출 단계는 23~34Hz 주파수 대역의 평균 진폭을 12 내지 15 Hz 주파수 대역의 평균 진폭으로 나누어 상기 부정적 사고 지수를 산출하는 것을 특징으로 한다. The index calculation step is characterized in that the negative accident index is calculated by dividing the average amplitude of the 23~34Hz frequency band by the average amplitude of the 12~15Hz frequency band.
또한 상기 분석 단계는 치료 목적, 치료자 또는 환자의 요청하에 상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수의 고려 비중을 임의 조정할 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the analysis step is characterized in that it is possible to arbitrarily adjust the consideration weight of the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index at the request of a treatment purpose, a therapist or a patient.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 머리 착용 형태로 구현되어, 외상 후 스트레스 장애 환자의 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생하는 가상현실 기기; 환자의 EEG와 HRV를 측정하는 생체 신호 측정기; 및 상기 컨텐츠를 상기 가상현실 기기를 통해 재생하면서, 상기 EEG 및 상기 HRV로부터 불안 지수, 부정적 사고 지수, HRV 변화 지수를 산출 및 분석하여 스트레스 지수를 추출한 후, 상기 스트레스 지수에 따라 상기 컨텐츠의 노출 강도를 자동 조정하는 제어 단말을 포함하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료 장치를 제공한다. As a means for solving the above problem, according to another embodiment of the present invention, according to another embodiment of the present invention, a virtual reality device that is implemented in the form of wearing a head and reproduces content for exposure treatment of a post-traumatic stress disorder patient in a virtual reality method; A vital signal measuring device for measuring the patient's EEG and HRV; And extracting a stress index by calculating and analyzing an anxiety index, negative thinking index, and HRV change index from the EEG and the HRV while playing the contents through the virtual reality device, and then the exposure intensity of the contents according to the stress index. It provides a virtual reality-based exposure treatment apparatus for post-traumatic stress disorder patients including a control terminal for automatically adjusting the.
본 발명은 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생함과 동시에 HRV 및 EEG와 같은 생체 신호를 측정 및 분석하여 환자 상태를 정량화한 후, 이를 기반으로 컨텐츠 노출 정도가 자동 조절될 수 있도록 한다. 그 결과, 환자의 불안 수준에 따른 맞춤형 노출 치료가 가능하도록 하고, 이에 따른 치료 효과도 극대화될 수 있도록 한다. The present invention enables content for exposure treatment to be reproduced in a virtual reality method and at the same time measure and analyze bio-signals such as HRV and EEG to quantify the patient's condition, and then automatically adjust the content exposure level based on this. As a result, it is possible to provide customized exposure treatment according to the level of anxiety of the patient, and to maximize the treatment effect accordingly.
또한 HRV 및 EEG 등의 생체 신호를 이용하여 치료 뿐 아니라 주관적인 불안 증상을 객관화되고 정량화된 생체 신호로 평가할 수 있는 증상 평가적 효용성을 제공할 수 있도록 한다. In addition, by using vital signs such as HRV and EEG, it is possible to provide symptom-evaluating efficacy that can evaluate subjective anxiety symptoms as well as objective and quantified vital signs.
뿐만 아니라 치료가가 매 회기의 치료마다 환자의 불안 수준을 반영하여 치료 시작시 노출 수준의 기저치를 설정할 수 있도록 한다. In addition, it allows the therapist to reflect the patient's anxiety level for each session of treatment to establish a baseline exposure level at the start of treatment.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도5 및 도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 to 3 are views for explaining a virtual reality-based exposure treatment apparatus for a PTSD patient according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of providing contents for exposure treatment based on virtual reality for PTSD patients according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams for explaining a method of providing contents for exposure treatment based on virtual reality for PTSD patients according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of users or operators.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various different forms. These embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete, and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains, and the present invention is defined by the scope of the claims. It just becomes. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a virtual reality-based exposure treatment apparatus for a PTSD patient according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명은 노출 치료 장치는 가상현실 기기(10), 생체 신호 측정기(20), 및 제어 단말(30) 등을 포함하고, 이들을 통해 환자들이 불안감을 느끼는 상황을 가상현실 방식으로 반복적으로 제공함으로써, 해당 상황에 대한 불안감이 점차 해소될 수 있도록 하는 것이다. Referring to FIG. 1, the present invention includes a
예를 들어, 교통사고 관련 PTSD 환자에게는 자동차 주행에 대응되는 가상 환경을, 광장 공포증 환자에게는 지하철, 도심 광장, 영화관에 대응되는 가상 환경을, 사회공포증, 수행 불안 환자에게는 대중 강연, 연설에 대응되는 가상 환경을, 고소 공포증 환자에게는 도심 고층 빌딩에 대응되는 가상 환경을 제공할 수 있도록 한다. For example, for patients with PTSD related to traffic accidents, a virtual environment that corresponds to driving a car, for patients with agoraphobia, a virtual environment that corresponds to subways, city squares, and cinemas, and for patients with social phobia and performance anxiety, public lectures and speeches. It is possible to provide a virtual environment to patients with acrophobia and a virtual environment corresponding to urban skyscrapers.
가상현실 기기(10)는 HMD(Head Mounted Display), VR 글라스, 또는 사용자 머리에 착용되는 디스플레이 장치와 음향 기기 조합으로 구현될 수 있으며, 이는 불안장애 환자의 노출 치료를 위한 컨텐츠를 가상현실 방식으로 재생하도록 한다. The
생체 신호 측정기(20)는 환자의 심박동수변이(HRV, Heart rate variability)를 측정하는 HRV 측정기(21), 환자의 뇌파(EEG, electroencephalogram)를 측정하는 다채널 뇌파 측정기(22) 등을 구비하고, 이들을 통해 노출 치료를 받는 환자의 HRV와 EEG를 측정하도록 한다. The vital
HRV 측정기(21)는 환자의 우측 또는 좌측 검지 부위에 부착되어, 환자의 심박동수변이(HRV)를 측정하고, 뇌파 측정기(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 국제 10-20 전극배치법의 기준에 따라 21 부위(Fp1, Fpz, Fp2, F3, F4, F7, F8, Fz, T3, T4, C3, C4, Cz, P3, P4, Pz, T5, T6, O1, Oz, O2)에 전극을 부착하여 단극 유도법으로 측정할 수 있을 것이다. 다만, 상기의 방법은 HRV, EEG 측정 방법의 일례일 뿐, 이외의 방법도 다양하게 적용될 수 있음은 물론 당연하다. The
또한 필요한 경우, 피부 전기 전도 센서를 추가 구비하고, 이를 통해 환자의 피부 전도 반응(Galvanic skin response)을 추가 측정 및 제공함으로써, 제어 단말(30)이 이들 정보를 추가 고려하여 환자의 스트레스 지수를 산출할 수 있도록 한다. 즉, 피부 전도 반응과 신체 반응도간 상관관계를 사전 정의한 후, 이를 신체 반응도에 따라 HRV와 EEG 로부터 산출되는 스트레스 지수를 보정하여 출력할 수 있도록 한다. In addition, if necessary, a skin electrical conduction sensor is additionally provided, through which the Galvanic skin response of the patient is additionally measured and provided, so that the
[수학식 1][Equation 1]
스트레스 지수 보정값 = 피부 전도 반응 × 스트레스 지수Stress index correction value = skin conduction response × stress index
더하여, 상기의 설명에서는 가상현실 기기(10)와 생체 신호 측정기(20)가 별도의 장치로 분리되어 구현되는 경우에 한하여 설명하였지만, 필요시에는 가상현실 기기(10)와 생체 신호 측정기(20)가 단일 장치로 구현될 수도 있도록 한다. In addition, in the above description, only the case where the
예를 들어, 도 3에서와 같이 모자 또는 캡 형태로 구현된 본체, 본체의 내측면에 부착된 HRV 측정기(21)와 다채널 뇌파 측정기(22), 본체의 전면부에 환자 시야를 가리도록 설치된 디스플레이 장치, 본체의 측면부에 환자 양귀를 덮도록 설치된 음향 기기를 포함하는 단일 장치 형태로 구현될 수 있도록 한다. For example, as shown in Fig. 3, the main body implemented in the form of a hat or cap, the
제어 단말(30)은 스마트 폰, 태블릿 PC, 데스크 탑과 같은 컴퓨팅 장치로 구현되어, 노출 치료를 위한 컨텐츠를 선택하고, 가상현실 기기(10)를 통해 재생하도록 한다. The
더하여, 본 발명의 제어 단말(30)은 컨텐츠가 재생되는 동안, 생체 신호 측정기(20)를 통해 환자의 불안/공포 수준을 반영하는 HRV와 EEG를 측정하고 분석하여 환자의 스트레스 정도를 정량화한 후, 정량화된 스트레스 정도에 따라 컨텐츠의 노출 강도를 자동 조정하도록 한다. In addition, the
컨텐츠의 노출 강도는 컨텐츠 내용, 장면 색상, 장면 변화 속도, 장면내 객체 종류, 장면내 객체 크기, 장면내 객체 움직임 속도, 음향 크기, 노출 시간 중 적어도 하나에 의해 조정 가능하며, 노출 강도에 비례하여 시청각적 자극 강도가 증가되도록 한다. The exposure intensity of content can be adjusted by at least one of content content, scene color, scene change speed, object type in scene, object size in scene, object movement speed in scene, sound size, and exposure time, and is proportional to exposure intensity. Increase the intensity of audiovisual stimulation.
더하여, 현재의 스트레스 지수가 기 설정치 이상인 경우, 컨텐츠의 제공을 일시 중지함으로써, 환자에 과도한 스트레스가 인가되는 것을 사전 방지할 수 있도록 한다. In addition, when the current stress index is greater than or equal to a preset value, provision of content is temporarily suspended, thereby preventing excessive stress from being applied to the patient in advance.
뿐 만 아니라, 가상 현실 기기가 HMD와 같이 시야 추적 센서를 구비하는 경우, 시야 추적 센서를 통해 사용자 시야를 감지하고 3차원 가상 환경의 제공 시점을 가변할 수 있도록 한다. 그 결과, 환자는 가상 공간에 실제하는 듯한 느낌을 받게 된다. 그리고 노출 치료 과정 동안 치료자는 환자의 곁에 계속해서 면담을 하며 치료가 진행될 수 있도록 한다. In addition, when the virtual reality device has a field of view tracking sensor such as an HMD, the user's field of view is sensed through the field of view tracking sensor and the time point of providing the 3D virtual environment can be varied. As a result, the patient feels like he is real in the virtual space. And during the exposure treatment process, the therapist continues to interview with the patient so that the treatment can proceed.
예를 들어, 자동차 사고 후유증으로 인한 외상 후 스트레스장애 (PTSD) 환자는 자동차 탑승에 대한 불안, 재경험, 회피 등의 외상 후 증상으로 인하여 자동차의 탑승이 어렵기 때문에, 이들의 재활을 위해 VR 기반 노출 치료를 시행할 수 있을 것이다. PTSD 환자는 HMD(11)와 음향 기기(12)를 통해 최소 5분부터 최대 50분 가량의 자동차 주행 상황(운전석 또는 보조석 탑승 관점)에 해당하는 3차원 그래픽 영상 및 음향 (실제 자동차 주행에 몰입할 수 있는 음향 포함)에 몰입하게 되고, 치료자는 불안 상황에 대한 체계적 노출 치료를 진행할 수 있다. For example, patients with PTSD who have post-traumatic stress disorder (PTSD) due to the aftereffects of a car accident are difficult to ride a car due to post-traumatic symptoms such as anxiety about boarding a car, re-experience, and avoidance, so VR-based for their rehabilitation. Exposure therapy may be performed. PTSD patients use the HMD (11) and the audio device (12) for a minimum of 5 minutes to a maximum of 50 minutes, 3D graphic image and sound corresponding to the driving situation (driver's seat or passenger seat boarding point of view) (to be immersed in actual vehicle driving). Immersed in sound), and the therapist can conduct systematic exposure therapy for anxiety situations.
그리고 제어 단말(30)은 노출 치료가 진행되는 동안, 환자의 불안/공포 수준을 반영하는 HRV와 EEG를 반복적으로 측정 및 분석하여 환자의 스트레스 지수를 평가하고, 스트레스 지수 평가 결과에 따라 불안 노출 유발 영상의 강도 및 시간을 단계적으로 조절하도록 한다. And while the exposure treatment is in progress, the
예를 들어, 자동차 주행 상황의 경우에, 컨텐츠 재생 시작(즉, 최초 회기)시에는 5분 주행, 40km/hr의 노출 강도를 가지는 컨텐츠를 제공하고, 다음 회기시에는 10분 주행, 50km/hr의 노출 강도를 가지는 컨텐츠를 제공하는 방식으로 점차 치료 강도를 높일 수 있도록 한다. For example, in the case of a car driving situation, when content playback starts (i.e., the first session), content with an exposure intensity of 5 minutes and 40 km/hr is provided, and in the next session, 10 minutes and 50 km/hr The treatment intensity can be gradually increased by providing contents having an exposure intensity of.
이와 같이 본 발명은 노출 치료를 위한 컨텐츠를 환자에게 제공하면서, 환자에 부착된 생체 신호 센서를 통해 환자의 불안/공포 수준을 반영하는 HRV 및 EEG 등을 피드백받고, 환자로부터 피드백되는 생체 정보를 이용해 스트레스 지수를 평가하고, 이를 기반으로 다시 불안 유발 컨텐츠의 노출 강도를 단계적으로 조절할 수 있도록 한다.As described above, the present invention provides content for exposure treatment to the patient, receives feedback of HRV and EEG reflecting the patient's anxiety/fear level through a biosignal sensor attached to the patient, and uses biometric information fed back from the patient. The stress index is evaluated, and based on this, the intensity of exposure of anxiety-inducing content can be adjusted step by step.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a method of providing contents for exposure treatment based on virtual reality for PTSD patients according to an embodiment of the present invention.
먼저, 노출 치료를 위한 컨텐츠가 선택되고 치료 진행이 요청되면(S1), 제어 단말(30)은 컨텐츠를 재생하기에 앞서 기 설정 시간(예를 들어, 5분) 동안 HRV 측정기(21)를 통해 HRV를 1차 측정하도록 한다(S2). First, when content for exposure treatment is selected and treatment progress is requested (S1), the
단계 S2의 HRV 측정이 완료되면, 제어 단말(30)은 기 설정된 초기 노출 강도로 컨텐츠를 재생하기 시작한다(S3).When the HRV measurement in step S2 is completed, the
그리고 기 설정 시간(예를 들어, 5분) 동안 HRV 측정기(21)를 통해서는 HRV를 2차 측정하고(S4), 이와 동시에 뇌파 측정기(22)를 통해서는 EEG를 측정하도록 한다(S5).In addition, for a preset time (for example, 5 minutes), the HRV is secondarily measured through the HRV meter 21 (S4), and at the same time, the EEG is measured through the EEG meter 22 (S5).
그리고 단계 S4를 통해 측정된 HRV와 2차 측정된 HRV를 기반으로 HRV 변화 지수를 산출하도록 한다(S6). In addition, the HRV change index is calculated based on the HRV measured in step S4 and the second measured HRV (S6).
HRV는 수학식 1의 RMSSD (square root of the mean of the sum of the squares of differences between adjacent NN intervals, ms)로 표현될 수 있으며, 표 1에서와 같이 1차 측정된 HRV와 2차 측정된 HRV를 비교 분석하여 HRV 변화 지수를 획득하도록 한다. HRV can be expressed as RMSSD (square root of the mean of the sum of the squares of differences between adjacent NN intervals, ms) in Equation 1, and as shown in Table 1, the first measured HRV and the second measured HRV The HRV change index is obtained by comparative analysis.
[수학식 2][Equation 2]
이때, R는 HRV, i는 샘플링 시점, N는 샘플링 횟수를 의미한다. Here, R denotes HRV, i denotes a sampling time point, and N denotes the number of sampling times.
계속하여 단계 S5를 통해 측정된 EEG를 기반으로 불안 지수와 부정적 사고 지수를 측정하도록 한다(S7,S8).Subsequently, the anxiety index and negative thinking index are measured based on the EEG measured through step S5 (S7, S8).
불안 지수는 상태적 불안 (state anxiety) 수준을 반영하는 값으로, 이는 불안을 동반한 정서적 긴장 상태를 나타내는 주파수 대역(19~22Hz)의 평균 진폭(μV)을 넓고 통찰적인 자각 상태를 나타내는 주파수 대역(11~12Hz)의 평균 진폭으로 나누어 I/H 비율(intensity/high alpha ratio)을 획득하는 과정, I/H 비율이 1.0 이상이면 -1로 설정하는 과정, I/H 비율이 1.0 미만이면 +1로 설정하는 과정을 통해 산출 가능하다. The anxiety index is a value that reflects the level of state anxiety, which increases the average amplitude (μV) of the frequency band (19-22 Hz) representing an emotional tension state accompanied by anxiety, and a frequency band that represents a wide and insightful state of awareness. The process of obtaining the I/H ratio (intensity/high alpha ratio) by dividing it by the average amplitude of (11~12Hz), the process of setting it to -1 if the I/H ratio is more than 1.0, and the process of setting it to -1 if the I/H ratio is less than 1.0, + It can be calculated by setting it to 1.
부정적 사고 지수는 침습적인 부정적 생각에 대한 반추(rumination)를 반영하는 값으로, 부정적 생각을 반추하는 상태를 나타내는 주파수 대역(23~35Hz)의 평균 진폭을 의식적인 활동 감소 상태를 나타내는 주파수 대역(13~15Hz)의 평균 진폭으로 나누어 B/SMR 비율(busy brain/SMR ratio)을 획득하는 과정, B/SMR 비율이 1.0 이상이면 -1로 설정하는 과정, B/SMR 비율이 1.0 미만이면 +1로 설정하는 과정을 통해 산출 가능하다. The negative thinking index is a value that reflects the rumination of invasive negative thoughts, and the average amplitude of the frequency band (23~35Hz) indicating the state of ruminating negative thoughts is the frequency band indicating the state of conscious activity decrease (13). ~15Hz) to obtain the B/SMR ratio (busy brain/SMR ratio).If the B/SMR ratio is greater than 1.0, the process is set to -1.If the B/SMR ratio is less than 1.0, the process is set to +1. It can be calculated through the setting process.
그리고 HRV 변화 지수, 불안 지수, 부정적 사고 지수를 합산하여 스트레스 지수를 산출한다(S9). Then, the stress index is calculated by summing the HRV change index, anxiety index, and negative thinking index (S9).
[수학식 3][Equation 3]
스트레스 지수 = α·HRV 변화 지수 + β·불안 지수 + γ·부정적 사고 지수Stress index = α·HRV change index + β·anxiety index + γ·negative thinking index
이때, α, β, γ는 HRV 변화 지수, 불안 지수, 부정적 사고 지수 각각의 고려 비중으로, 이들은 치료 목적에 따라 조정 가능한 값이다. 또한 필요한 경우에는 불안 지수와 부정적 사고 지수 중 어느 하나만 이용하여 상기의 스트레스 지수를 파악할 수도 있도록 한다. At this time, α, β, and γ are the consideration weights of each of the HRV change index, anxiety index, and negative thinking index, and these are adjustable values according to the treatment purpose. In addition, if necessary, the stress index may be determined using only one of an anxiety index and a negative thinking index.
그리고 단계 S9를 통해 산출된 스트레스 지수에 따라 표 2에서와 컨텐츠 노출 강도를 단계적으로 조정한 후(S10), 조정된 노출 정도를 가지는 컨텐츠를 가상현실 기기(10)를 재생하도록 한다(S11). Then, according to the stress index calculated through step S9, the content exposure intensity in Table 2 is adjusted stepwise (S10), and the content having the adjusted exposure level is reproduced in the virtual reality device 10 (S11).
표 2의 스트레스 지수의 등급 개수와 등급별 노출 강도(또는 등급별 노출 강도 조정 정도)는 차후 치료 목적, 치료자 또는 환자의 요청 하에 임의로 조정될 수 있음은 물론 당연할 것이다. Of course, the number of grades of the stress index in Table 2 and the degree of exposure intensity by grade (or degree of adjustment of the exposure intensity by grade) can be arbitrarily adjusted at the request of the treatment purpose, the therapist or patient in the future.
이와 같은 단계 S4 내지 단계 S10는 노출 치료를 위한 컨텐츠가 재생 완료될 때까지 반복되며(S11), 이에 따라 본 발명은 환자의 심리 상태에 따라 노출 강도가 수시 조정되는 노출 치료 방법을 제공할 수 있게 된다. Such steps S4 to S10 are repeated until the content for exposure treatment is completed (S11), and accordingly, the present invention provides an exposure treatment method in which the exposure intensity is adjusted at any time according to the psychological state of the patient. do.
더하여, 본 발명에서는 노출 치료가 종료되면, 현재 노출 치료를 통해 파악된 환자의 적정 노출 강도를 다음 노출 치료의 노출 강도 기저치로 설정할 수 있도록 한다. 달리 말해, 본 발명은 특정 환자의 노출 치료가 시작 될 때마다, 해당 환자의 치료 내역을 기반으로 마지막 노출 치료에서 파악한 적정 노출 강도를 확인하고, 이를 초기 노출 강도로 이용하여 컨텐츠 재생 시작할 수 있도록 한다. In addition, in the present invention, when the exposure treatment is terminated, the appropriate exposure intensity of the patient determined through the current exposure treatment can be set as the baseline exposure intensity of the next exposure treatment. In other words, the present invention checks the appropriate exposure intensity determined in the last exposure treatment based on the treatment history of a specific patient every time exposure treatment of a specific patient starts, and uses this as the initial exposure intensity so that content playback can be started. .
이러한 경우, 환자 각각에 대한 컨텐츠 노출 강도의 연속성이 보장될 수 있으며, 노출 치료의 효율성 또한 보다 향상될 수 있게 된다. In this case, continuity of the content exposure intensity for each patient can be ensured, and the efficiency of exposure treatment can also be improved.
그리고 본 발명에서는 환자 스스로가 자신의 스트레스 지수를 인식할 수 있도록 하는 정보도 추가로 제공할 수 있도록 한다. In addition, in the present invention, information that enables the patient to recognize his or her stress index may be additionally provided.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTSD 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 and 6 are diagrams for explaining a method of providing contents for exposure treatment based on virtual reality for PTSD patients according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 노출 치료 중인 환자에게 현재 스트레스 지수를 안내하기 위한 스트레스 안내 객체를 추가로 생성하도록 한다(S20). As shown in FIG. 4, the present invention further generates a stress guide object for guiding the current stress index to the patient undergoing exposure treatment (S20).
그리고 앞서 설명된 바와 같이 노출 치료를 위한 컨텐츠를 재생함과 동시에 환자의 스트레스 지수를 확인한다(S9). And, as described above, while playing content for exposure treatment, the patient's stress index is checked (S9).
그러고 나서 단계 S9를 통해 확인된 스트레스 지수에 따라 스트레스 안내 객체의 표시 색상을 자동 변경한 후(S21), 이를 컨텐츠의 VR 영상에 오버레이하여 표시함으로써, 환자가 이를 시각적으로 확인할 수 있도록 한다(S22). Then, the display color of the stress guide object is automatically changed according to the stress index checked in step S9 (S21), and then the display color is overlaid on the VR image of the content so that the patient can visually check it (S22). .
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 스트레스 안내 객체를 신호등으로 구현하고, 표 3에서와 같이 환자의 스트레스 지수에 따라 신호등 색상을 자동 변경함으로써, 환자가 신호등 색상을 통해 자신의 심리상태를 인지할 수 있도록 해준다. That is, by implementing the stress guidance object as a traffic light as shown in FIG. 6 and automatically changing the color of the traffic light according to the patient's stress index as shown in Table 3, the patient can recognize his/her psychological state through the color of the traffic light. Allows.
안 켜짐Traffic Light
Not on
안 켜짐Traffic Light
Not on
안 켜짐Traffic Light
Not on
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (8)
상기 EEG로부터 불안 지수와 부정적 사고 지수를 산출하고, 상기 HRV로부터 HRV 변화 지수를 산출하는 지수 산출 단계;
상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수를 기반으로 스트레스 지수를 파악하는 분석 단계; 및
상기 스트레스 지수에 따라 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계를 포함하며,
상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정하는 조정 단계는
상기 컨텐츠의 컨텐츠 내용, 장면 색상, 장면 변화 속도, 장면내 객체 종류, 장면내 객체 크기, 장면내 객체 움직임 속도, 음향 크기, 노출 시간 중 적어도 하나를 통해 상기 컨텐츠의 노출 강도를 조정 가능하되, 상기 스트레스 지수가 기 설정치 이상인 경우, 상기 컨텐츠의 제공을 일시 중지하는 것을 특징으로 하며,
상기 지수 산출 단계는
상기 EEG의 19~32Hz 주파수 대역의 평균 진폭을 11~12Hz 주파수 대역의 평균 진폭으로 나누어 상기 불안 지수를 산출하고, 상기 EEG의 23~34Hz 주파수 대역의 평균 진폭을 12 내지 15 Hz 주파수 대역의 평균 진폭으로 나누어 상기 부정적 사고 지수를 산출하며,
상기 분석 단계는
치료 목적, 치료자 또는 환자의 요청하에 상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수의 고려 비중을 임의 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법.A measuring step of measuring EEG and HRV according to the provision of the content while playing content for exposure treatment of a patient with post-traumatic stress disorder in a virtual reality method;
An index calculation step of calculating an anxiety index and a negative thinking index from the EEG, and calculating an HRV change index from the HRV;
An analysis step of determining a stress index based on the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index; And
An adjustment step of adjusting the exposure intensity of the content according to the stress index,
The adjusting step of adjusting the exposure intensity of the content
It is possible to adjust the exposure intensity of the content through at least one of the content content of the content, the scene color, the scene change rate, the type of the object in the scene, the size of the object in the scene, the movement speed of the object in the scene, the sound size, and the exposure time, When the stress index is greater than or equal to a preset value, provision of the content is temporarily suspended, and
The index calculation step
The anxiety index is calculated by dividing the average amplitude of the 19 to 32 Hz frequency band of the EEG by the average amplitude of the 11 to 12 Hz frequency band, and the average amplitude of the 23 to 34 Hz frequency band of the EEG is the average amplitude of the 12 to 15 Hz frequency band Dividing by to calculate the negative accident index,
The analysis step
Content for exposure treatment based on virtual reality for patients with post-traumatic stress disorder, characterized in that the weight of consideration of the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index can be arbitrarily adjusted at the request of a treatment purpose, a therapist or patient Delivery method.
상기 스트레스 지수를 사용자에게 안내하기 위한 시각화 객체를 생성한 후, 상기 컨텐츠에 오버레이시켜 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법. The method of claim 1,
After creating a visualization object for guiding the stress index to the user, the method further comprises the step of displaying the result by overlaying the content on the content.
환자의 피부 전도 반응을 추가 고려하여 상기 스트레스 지수를 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법. The method of claim 1, wherein the analyzing step
A method for providing contents for exposure treatment based on virtual reality for a patient with post-traumatic stress disorder, characterized in that the stress index can be calculated by additionally considering the skin conduction response of the patient.
현재의 노출 치료를 통해 파악된 환자의 적정 노출 강도를 다음 노출 치료의 노출 강도 기저치로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법. The method of claim 1, wherein the adjusting step
A method of providing contents for virtual reality-based exposure treatment for patients with post-traumatic stress disorder, characterized in that the appropriate exposure intensity of the patient identified through the current exposure treatment can be set as the base value of the exposure intensity of the next exposure treatment.
치료 목적, 치료자 또는 환자의 요청하에 상기 불안 지수, 상기 부정적 사고 지수, 및 상기 HRV 변화 지수의 고려 비중을 임의 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료용 컨텐츠 제공 방법. The method of claim 1, wherein the analyzing step
Provides contents for virtual reality-based exposure treatment for patients with post-traumatic stress disorder, characterized in that the weight of consideration of the anxiety index, the negative thinking index, and the HRV change index can be arbitrarily adjusted at the request of a treatment purpose, a therapist or patient Way.
환자의 EEG와 HRV를 측정하는 생체 신호 측정기; 및
상기 컨텐츠를 상기 가상현실 기기를 통해 재생하면서, 상기 EEG 및 상기 HRV로부터 불안 지수, 부정적 사고 지수, HRV 변화 지수를 산출 및 분석하여 스트레스 지수를 추출한 후, 상기 스트레스 지수에 따라 상기 컨텐츠의 노출 강도를 자동 조정하는 제어 단말을 포함하는 외상 후 스트레스 장애 환자를 위한 가상현실 기반 노출 치료 장치. A virtual reality device that is implemented in the form of wearing a head and reproduces content for exposure treatment of a patient with post-traumatic stress disorder in a virtual reality method;
A vital signal measuring device that measures the patient's EEG and HRV; And
While reproducing the content through the virtual reality device, after calculating and analyzing an anxiety index, negative thinking index, and HRV change index from the EEG and the HRV to extract a stress index, the exposure intensity of the content is determined according to the stress index. Virtual reality-based exposure treatment device for patients with post-traumatic stress disorder, including a control terminal that automatically adjusts.
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