Co-designing a virtual reality based mindfulness application to address diabetes distress using Artificial Intelligence-informed Experience-Based Co-Design (AI-EBCD): a feasibility study

本研究通过人工智能辅助的体验式共同设计（AI-EBCD）方法，与 2 型糖尿病患者及正念从业者合作，探索并确定了针对糖尿病痛苦定制的虚拟现实正念应用的设计特征与功能，以期为后续开发原型及开展更广泛研究奠定基础。

要点

这是一篇关于如何利用“虚拟现实（VR）的研究。

想象一下，管理糖尿病就像是在驾驶一辆需要时刻关注仪表盘、不断加油（吃药/打针）和检查路况的复杂赛车。很多司机（糖尿病患者）因为长期紧绷神经，感到精疲力竭、焦虑甚至绝望，这种状态被称为"糖尿病痛苦"。

传统的缓解方法（如面对面的心理咨询或正念课程）就像是在繁忙的都市里找一家安静的瑜伽馆——虽然好，但可能太远、太贵，或者你根本没时间走过去。而现在的手机 APP 虽然方便，但就像是在嘈杂的地铁里听冥想音乐，容易分心，而且缺乏那种“有人真正懂你”的个性化指导。

这篇研究做了什么？

研究团队决定开发一款VR 正念应用，把用户带到一个完全沉浸的虚拟世界里，让他们能像“进入另一个宇宙”一样，暂时忘掉血糖和针头，专注于当下的平静。

但关键在于，他们没有坐在办公室里凭空想象这个应用该长什么样。相反，他们采用了一种叫做"AI 辅助的共同设计"（AI-EBCD）的方法。

他们是怎么做的？（就像一场创意工作坊）

1. 听取专家意见：他们先采访了 9 位正念大师（就像请了 9 位“心灵教练”），问他们：“如果要把正念装进 VR 眼镜里，应该是什么样？”
2. 邀请患者共创：他们邀请了 13 位糖尿病患者，分成了 5 个小组，进行了一系列有趣的“设计工作坊”：
   • 情感地图：大家画出自己的焦虑和压力。
   • 体验现有产品：大家戴上 VR 眼镜，试用现有的冥想软件，挑刺并提建议。
   • 艺术创作：有人用画笔、有人用素描，画出他们心中理想的“平静世界”。
   • AI 魔法：这是最酷的部分！参与者使用生成式人工智能（GenAI）工具。他们只需输入文字（比如“一片宁静的森林”或“舒缓的钢琴曲”），AI 就能瞬间生成图像、音乐和视频。这让那些不擅长画画或编程的患者，也能直接“变”出他们想要的虚拟场景。
   • 投票排序：最后，大家像选总统一样，把大家最想要的功能（比如大字体、简单的菜单、安全按钮等）排了个序。

大家想要什么样的 VR 应用？（核心发现）

研究团队发现，患者和专家们的需求非常明确，就像在定制一套合身的衣服：

• 简单至上：界面不能太花哨。就像进一个房间，如果灯光太乱、东西太多，人会更焦虑。大家希望导航简单，字体大，点一下就能开始。
• 个性化定制：每个人喜欢的“平静”不一样。有人喜欢大海，有人喜欢森林。大家希望应用能让他们自定义背景、声音，甚至创建自己的虚拟形象（Avatar），就像在游戏里捏脸一样，让环境看起来像“自己”。
• 互动与反馈：应用不能只是个播放器。大家希望有“情绪追踪器”（记录心情变化）、小测验或游戏，甚至能和朋友分享进度，这样更有动力坚持下去。
• 安全网：这是最重要的一点。如果有人在冥想时突然感到极度痛苦或恐慌，应用里必须有一个"紧急停止按钮"或“安全词”，能立刻把他们拉回现实，或者提供寻求帮助的途径。就像潜水时必须有紧急上浮机制一样。
• 内容要丰富但不过载：大家喜欢自然的风景和舒缓的声音，但也担心画面太美反而让人分心。所以，内容要平衡，既要有引导，也要留白。

这项研究的意义是什么？

这就好比在造一艘新的“心灵飞船”。以前的飞船（现有 APP）可能是工程师关起门来造的，但这艘新飞船是由乘客（糖尿病患者）。

• 创新点：这是第一次有人把生成式 AI引入到医疗产品的共同设计过程中，让患者能直接“变”出他们想要的东西，而不仅仅是口头描述。
• 未来展望：虽然目前这只是一个“可行性研究”（相当于画出了设计蓝图，还没造出最终成品），但它为未来开发真正能缓解糖尿病痛苦的 VR 应用指明了方向。

总结

简单来说，这项研究就是一群糖尿病患者和正念专家，借助 AI 的魔法，共同绘制了一张“心灵避风港”的地图。他们希望未来能戴上 VR 眼镜，瞬间穿越到一个专属于自己的、安全的、宁静的虚拟世界，在那里，糖尿病的压力暂时消失，只留下内心的平静。

下一步，研究团队计划根据这张地图，造出真正的“飞船”，并邀请更多不同背景的人来测试，确保它真的能飞得稳、飞得远。

技术摘要

以下是基于该预印本论文《Co-designing a virtual reality based mindfulness application to address diabetes distress using Artificial Intelligence-informed Experience-Based Co-Design (AI-EBCD): a feasibility study》的详细技术总结：

1. 研究背景与问题 (Problem)

• 糖尿病痛苦 (Diabetes Distress) 的挑战：超过三分之一的 2 型糖尿病（T2D）成人患者因日常自我管理的巨大压力而经历“糖尿病痛苦”。这种痛苦会负面影响自我管理行为，导致血糖控制不佳和并发症风险增加。
• 现有干预措施的局限性：
  • 正念疗法 (Mindfulness)：虽然正念能有效缓解痛苦，但面对面的课程存在可及性差（如地理位置、时间冲突）和费用高昂的问题。
  • 数字健康应用：现有的正念 App 缺乏个性化反馈和指导，导致用户参与度低、依从性差。
  • 虚拟现实 (VR) 的潜力与空白：VR 技术能提供沉浸式环境，帮助用户专注于当下，克服干扰。然而，目前缺乏专门针对糖尿病痛苦人群设计的 VR 正念应用。更重要的是，现有的 VR 正念研究多由研究人员主导开发，缺乏从用户端（患者和专家）出发的共同设计（Co-design）过程，导致产品可能不符合目标用户的真实需求。

2. 研究方法 (Methodology)

本研究采用混合方法，分为两个阶段，并创新性地提出了AI 辅助的体验式共同设计 (AI-EBCD) 框架。

• 第一阶段：需求探索与现状评估
  • 商业应用审查：使用移动应用评级量表 (MARS) 评估了 5 款现有的 VR 正念应用。
  • 专家访谈：对 9 名正念从业者进行半结构化访谈，探讨 VR 正念的关键要素（如时长、频率、内容形式）。
• 第二阶段：AI-EBCD 共同设计工作坊
  • 参与者：13 名 2 型糖尿病患者（部分参与多轮工作坊）。
  • 核心创新 (AI-EBCD)：将生成式人工智能 (Generative AI) 工具（用于生成图像、音频、视频、音乐）和艺术方法融入传统的体验式共同设计 (EBCD) 流程中。
  • 五个工作坊流程：
    1. 工作坊 1：讨论糖尿病痛苦，学习正念，进行情感映射。
    2. 工作坊 2：体验并评估现有的商业 VR 正念应用。
    3. 工作坊 3：使用艺术方法（绘画/草图）创作个性化的正念体验。
    4. 工作坊 4：利用生成式 AI 工具（如 Picsart, MURF AI 等）创建数字内容（声音、图像、视频），并通过“有声思维”协议记录用户偏好。
    5. 工作坊 5：使用名义群体技术 (Nominal Group Technique) 对前四个阶段提出的功能进行优先级排序。
• 数据分析：
  • 定性数据：采用框架分析法 (Framework Approach)，使用 NVivo 软件进行编码和主题提取。
  • 定量数据：使用描述性统计分析。

3. 关键贡献 (Key Contributions)

• 方法论创新：首次提出并应用了 AI-EBCD 框架。利用生成式 AI 作为共同设计工具，让非技术背景的患者能够直观地表达他们对虚拟环境、声音和视觉内容的想象与偏好，弥补了传统设计方法中用户难以具体描述虚拟体验的短板。
• 填补研究空白：这是首个针对 2 型糖尿病痛苦人群，通过深度共同设计（从概念到原型规范）来定义 VR 正念应用需求的研究。
• 生成式 AI 在医疗设计中的应用：展示了 GenAI 如何作为“创意催化剂”，帮助患者生成具体的视觉和听觉素材，从而指导软件设计规范文档的制定。

4. 研究结果 (Results)

研究识别出两个核心主题，指导了原型 VR 应用的设计规范：

主题一：VR 环境的布局与功能设计

• 简洁性优先：用户强烈偏好简单、清晰的导航界面和大字体，避免认知过载（“不要过度复杂化”）。
• 高度可定制化：用户希望自定义背景、颜色、图标、头像，甚至调整通知和语言设置，以体现个人风格并减少疾病带来的心理负担。
• 互动与激励：需要包含情绪追踪、游戏化元素（测验、游戏）、进度分享功能以及“朋友”连接功能，以提高长期依从性。
• 安全机制：必须包含“安全触发器”（Safe Word/Button），以便用户在体验过程中感到痛苦或焦虑时能立即获得支持或退出。

主题二：正念 VR 内容

• 音频与叙事：
  • 偏好平静、中性的语音引导（如英式中性口音）。
  • 对背景音乐持谨慎态度：部分专家担心音乐会分散注意力，但患者希望有舒缓的自然声景（如海浪、森林）辅助。
• 视觉内容：
  • 自然意象：通过 GenAI 生成的内容多集中在宁静的自然景观（森林、海滩、云层）。
  • 争议点：部分正念专家担心过于具象的视觉化（Visualizations）会分散注意力，甚至与患者当下的痛苦情绪（如疼痛、焦虑）产生冲突。建议视觉内容应简单，或允许用户选择关闭视觉仅听音频。
• 内容多样性与更新：需要包含糖尿病相关的教育内容、励志故事，并定期更新以保持新鲜感。
• 时长灵活性：支持从 3 分钟到 30 分钟不等的多种时长，以适应不同生活场景（如忙碌时的碎片化练习）。

5. 研究意义与局限性 (Significance & Limitations)

• 意义：
  • 为开发针对糖尿病痛苦的 VR 正念干预措施提供了具体的软件设计规范 (Software Design Specification)。
  • 证明了结合 GenAI 的共同设计方法能有效挖掘患者深层需求，特别是对于难以用语言描述虚拟体验的用户。
  • 强调了在数字健康干预中纳入安全性设计（如危机干预机制）的重要性。
• 局限性：
  • 样本量小：作为可行性研究，样本量较小（9 名专家，13 名患者），且患者多为白人，缺乏种族多样性。
  • 经验差异：参与设计的糖尿病患者大多没有正念练习经验，这可能影响他们对高级功能的理解。
  • 未进行临床验证：目前仅完成了设计规范的制定和原型开发，尚未进行大规模临床试验以验证其临床疗效。

结论：该研究通过创新的 AI-EBCD 方法，成功构建了针对 2 型糖尿病患者的 VR 正念应用的设计蓝图。未来的研究需要扩大样本多样性，并开展临床试验以验证该应用在改善患者心理健康和血糖控制方面的实际效果。