恒挚分享|VR+生物反馈：未来的减压方式——VR+HRV-BF干预研究解读

标题：The effectiveness and user experience of a biofeedback intervention program for stress management supported by virtual reality and mobile technology

作者：Jasmine I. Kerr等

期刊：BMC Digital Health（2023）

DOI：https://doi.org/10.1186/s44247-023-00042-z

研究领域：数字健康/心理生理学/压力管理

关键词：VR；HRV生物反馈；压力管理；用户体验；随机对照实验

本研究通过随机对照实验（RCT），探讨VR+心率变异性生物反馈（HRV-BF）是否能有效缓解压力。

在本研究中，共分为两个对照组：

在实验期间，要求参与者使用移动应用程序进行无生物反馈的呼吸练习。两组在干预前、干预后以及干预后四周的随访中评估了与压力相关的心理和生理结果。干预后进行了社会心理压力测试，以调查压力反应性的变化。

结果分析显示，在干预组（INT）中，低频（LF）从干预前到干预后显著增加，而pNN50和慢性压力在干预前到随访期间显著增加，与等待组（WLC）相比。与等待组相比，在干预组中，焦虑和脑力疲劳显著减少，正念和与健康相关的生命质量显著增加，这些变化均发生在干预前到干预后以及干预前到随访期间（均为小效应）。

1.VR支持的HRV-BF可以改善压力相关指标，但效果较小。

2.用户体验整体良好，但“自主性”下降。

心率变异性（HRV）反映了两次心跳之间时间间隔的变异性。静息状态下的HRV表明自主神经系统（ANS）的副交感神经和交感神经分支的平衡状态。高静息HRV，表明副交感神经控制能力强，与心理韧性以及适应变化需求的能力相关，而低静息HRV，表明副交感神经控制能力弱，与慢性压力、精神病理学和死亡率增加相关。在HRV-BF过程中，通过呼吸有意地最大化HRV。这些HRV的增加与副交感神经传入到执行控制相关的前额叶区域的传递增加有关。当长期练习时，HRV-BF被认为可以改善心脑连接并提高自我调节能力，使个体能更好地应对压力情境。

引进虚拟现实（VR）技术进行生物反馈（BF），将其作为一种新型治疗手段，用于缓解疼痛、创伤后应激障碍或焦虑等症状，同时也用于压力管理。VR之所以受到研究，是因为它能够消除外部干扰，提高易用性，使用户在虚拟环境中拥有高度的主导感和临场感，尤其是在与头戴式显示器（HMD）结合使用时。根据沉浸式学习认知情感模型，VR在HMD中的这两种主要特性（即高临场感和高主导感）对动机、自我效能感和自我调节等因素产生积极影响，进而促进学习和训练的整体效果。类似定义的结构，如动机，或相关的结构，如自主性、掌握感和可学习性。

主要结果：支持虚拟现实的HRV-BF干预项目能否改善压力（再/活动）的心理和身心生物学指标？

次要结果：虚拟现实支持的HRV-BF干预项目能否提高焦虑水平？对压力管理有生物反馈干预计划的有效性和用户体验，包括焦虑、抑郁、与健康相关的生命质量、疲劳、正念和心理幸福感吗？

用户体验：支持VR的HRV-BF干预程序的UX指标是什么，以及它们如何随重复使用而变化？

 表1.研究方案。缩写：INT=干预组；WLC=等待名单对照组

在本研究中，健康的大学生被随机分配到干预组（INT），该组包括在虚拟现实中进行心率变异性生物反馈训练和使用智能手机应用程序进行为期四周的家庭锻炼，或分配到等待对照组（WLC，参见表1）。参与者按生物性别分层，随机分配到干预组或等待对照组。两组均到实验室进行三次测量。具体来说，第一周进行干预前测量（Pre），第五周进行干预后测量（Post），第九周进行随访测量（Follow-up）。具体而言，参与者在所有测量期间填写相同的心理特质问卷，测量血压（BP），并持续监测心脏活动。

 表2.实验室每次干预训练的时间安排

为期四周的干预包括在实验室进行的四次每周VR支持的心率变异性生物反馈训练，同时辅以在实验室外观看心理教育视频和进行呼吸练习，这些练习由智能手机应用程序指导。在第一次心率变异性生物反馈训练（S1）中，参与者花费了26分钟在VR 中，而在第2至第4次训练（S2、S3、S4）中，他们花费了20 分钟在VR中（有关每次训练详细时间的具体信息，请参阅表2）。作为家庭作业，参与者被要求在不参加实验室训练的日子（即每周六天）至少进行10分钟的呼吸练习。

VR训练内容

在HRVBF训练和RF测定中使用的虚拟环境（VE）是我们先前开发和测试过的VE的改进版本。该VE描绘了一个夏日的高山开阔地带，从坐在一棵大树干上俯瞰平坦的绿色田野的视角体验（参考图1）。鸟鸣声和一条小溪流水声构成了声音景观。

图1.从用户视角看到的虚拟环境。节拍器放置在草场左侧的一块石头上方。中心处的蓝色图表用于即时反馈，可视化过去25秒的心率波动。草场中的花朵和背景处的太阳用于心率变异性累积反馈。

本研究表明，VR与移动技术支持的HRV生物反馈干预在4周内能够显著改善多项压力相关心理指标（如慢性压力、焦虑、心理疲劳）并提升部分HRV指标（如LF与pNN50），同时获得良好的用户体验；然而，该干预对急性压力反应未产生显著影响，整体效应量较小，且自主性动机随时间下降。结果提示，该干预在压力管理中具有一定有效性，但仍需进一步优化个体化与自主性设计，并通过更严格的对照研究验证其长期效果。