扩展现实（XR）在孤独症谱系障碍（ASD）儿童治疗中的应用
The Application of Extended Reality in Treating Children with Autism Spectrum Disorder
赵维佳1 • 徐松2 • 张亚男3 • 李丹丹4 • 朱春燕3,4,7 • 汪凯3,5,6,7,8
1安徽医科大学第一临床医学院，合肥 230032，中国
2安徽医科大学生物医学工程学院，合肥 230032，中国
3安徽医科大学精神卫生与心理科学学院，合肥 230032，中国
4安徽医科大学第二医院转化医学研究中心，合肥 230000，中国
5安徽医科大学第一附属医院神经内科，合肥 230032，中国
6合肥市神经精神疾病与心理健康协同创新中心，合肥 230032，中国
7合肥综合性国家科学中心人工智能研究所，合肥 230088，中国
8安徽省认知与神经精神疾病重点实验室，合肥 230032，中国
第一作者：赵维佳、徐松
通讯作者：李丹丹
孤独症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD）是一种儿童早期发生的神经发育障碍，表现为社交障碍、言语发育障碍、行为刻板以及兴趣狭窄。目前ASD的治疗方式主要为传统的行为干预疗法，需在专业人员的监督下开展，但专业治疗师缺口大、费用昂贵，ASD儿童可能无法及时获得有效的干预，因此寻求一种高效的早期干预方法变得至关重要。
拓展现实技术（extended reality, XR）提供了一种高度模拟的虚拟环境，可以帮助ASD儿童通过在自然场景中表演或构建新场景来提高社交技能、沟通技能和自我调节能力。
本文总结和比较不同的XR理论模型，包括虚拟现实（visual reality, VR），增强现实（augmented reality, AR），混合现实（mixed reality, MR），以及它们的应用实例和干预效果。
研究发现，基于MR技术的多模态交互干预设备能更有效地吸引儿童注意力，治疗效果较优。然而，相较于VR、AR技术而言，MR技术不够成熟，需要未来进一步的研究来改善ASD干预治疗效果。
XR干预治疗主要基于认知康复理论、教学理论、社会情感学习理论，并融合人工智能（artificial intelligence, AI）、眼动追踪技术等技术进行交互，建立三维实时互动式可视化环境，设计相应的算法并构建模型，进而达到不同的干预效果。使用基于XR的多模式交互平台和设备后，通过将图像叠加至物理环境，搭建起物理和数字世界之间的桥梁，有助于ASD儿童更有效地沟通和学习，帮助他们更全面地理解任务和世界，进而显著改善了他们的能力障碍。
未来的研究方向应侧重于探索XR与AI相结合的多模态交互技术、优化干预理论模型，并重点研发MR干预治疗场景。同时，需要探索在XR的参与下如何发挥和保持最佳干预水平，以推动该领域的进一步发展。
图1 XR的区别和联系——虚拟现实技术创造了一个完全身临其境的数字环境，让用户与物理世界隔离；增强现实技术涵盖了现实世界的数字信息；而混合现实技术则结合了虚拟和现实环境。
图2 CNN-LSTM网络架构能够充分提取ASD脑电图和MRI信息。它结合了卷积神经网络（CNN）和长短时记忆网络（LSTM）的特征提取方法，以充分提取测试者脑电图和MRI信息，有助于提高测试者的沉浸感和干预治疗效果。
关键词：孤独症谱系障碍；扩展现实；多模态交互技术；干预模式；治疗效果评估
