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老年人跌倒问题严峻，为探究物理反馈对老年人在虚拟现实（VR）环境中规避障碍的影响，研究人员开展相关研究。结果显示，物理反馈可降低碰撞率、提升步态稳定性，且接受度高。这为预防老年人跌倒提供新方向。
在全球范围内，跌倒已成为一个不容忽视的重大公共卫生问题。据世界卫生组织 2021 年的数据，每年约有 684,000 人因跌倒而失去生命。而在这庞大的跌倒受害群体中，65 岁及以上的老年人堪称 “重灾区”。他们一旦跌倒，往往伴随着严重的后果，像头部创伤、手腕骨折、髋部骨折等，这些伤痛不仅给老年人的身体带来极大的痛苦，还会引发对跌倒的恐惧心理，进而降低生活质量，限制日常活动，让他们的生活陷入种种不便之中。
为了攻克老年人跌倒这一难题，来自澳大利亚悉尼神经科学研究所（Neuroscience Research Australia，NeuRA）的研究人员挺身而出，开展了一项极具创新性的研究。他们将目光聚焦于虚拟现实（VR）技术，研发出一套带有物理反馈的 VR 障碍规避训练系统。在这个系统中，当老年人在虚拟环境里行走，脚部接触到虚拟障碍物时，系统会通过跑步机皮带的加速或减速给予即时的物理反馈。该研究旨在探究这种物理反馈是否能够有效减少老年人在 VR 环境中的障碍物碰撞次数。
研究人员招募了 56 位平均年龄 72.3 ± 5.4 岁的老年人参与实验。参与者需要佩戴沉浸式 VR 头戴式显示器和安全带，在分体式跑步机上进行两种各 8 分钟的行走任务，且任务顺序随机安排。在虚拟的郊区人行道场景中，他们既要收集虚拟苹果，又得躲避滑倒和绊倒的障碍物。在 “扰动条件（VR + P）” 下，脚部与障碍物碰撞时会有物理反馈；而在 “非扰动条件（VR - only）” 下，则没有物理反馈。实验结束后，研究人员对障碍物碰撞率和参与者的主观接受度进行评估。
最终，研究得出了令人振奋的结论。在 VR + P 条件下，参与者的障碍物碰撞次数显著减少（0.63 对比 0.75），后脚碰撞次数也有所降低（0.57 对比 0.68），并且稳定性余量（MoS）相比 VR - only 条件有明显提升（p < 0.05）。这表明物理反馈能够有效帮助老年人在虚拟环境中更好地避开障碍物，走得更稳。虽然参与者反馈在 VR + P 条件下焦虑感和任务难度有所增加（p < 0.05），但晕动症很少出现，而且两个条件下的愉悦度评分都很高，没有显著差异。这意味着，即便有一定挑战，VR 障碍规避训练对老年人来说接受度依然很高。该研究成果发表在《Archives of Gerontology and Geriatrics》杂志上，为预防老年人跌倒提供了全新的思路和方向，对改善老年人的生活质量意义重大。
在研究方法上，研究人员采用了随机交叉实验设计。实验在澳大利亚的 Falls, Balance and Injury Research Centre 进行，严格遵循世界医学协会《赫尔辛基宣言》开展研究。研究前，获得新南威尔士大学（UNSW）人类研究伦理委员会（HC200573）的批准，并让所有参与者签署了书面知情同意书。实验中，参与者在分体式跑步机上行走，借助沉浸式 VR 头戴式显示器进入虚拟场景，同时利用运动捕捉系统和 Unity 引擎记录相关数据 。
下面来具体看看研究结果：
- 碰撞率和稳定性对比：通过对比 VR + P 和 VR - only 两种条件下的障碍物碰撞情况，发现 VR + P 条件下参与者碰撞次数更少，后脚碰撞次数也降低，稳定性余量增加。这说明物理反馈能减少碰撞，提升步态稳定性，让老年人在虚拟行走时更安全、更稳当。
- 主观感受评估：参与者在 VR + P 条件下焦虑水平和任务难度感知更高，但晕动症很少出现，且两种条件下愉悦度评分高且无显著差异。这表明虽然 VR + P 增加了挑战，但整体上 VR 障碍规避训练在老年人中接受度良好。
研究结论表明，通过跑步机快速扰动提供的物理反馈，能有效帮助老年人在沉浸式虚拟环境中更好地避开日常生活中的障碍物。这可能得益于对 “看不见” 的后脚给予了更多关注，改善了与后脚运动时机或质量相关的神经肌肉控制，使老年人能更好地绕过障碍物较低一侧行走，进而在跨越障碍物时提高了稳定性余量。在讨论部分，研究人员指出，物理反馈在 VR 行走任务中，模拟滑倒和绊倒场景，降低了与全宽障碍物的碰撞率，尤其对跨越障碍物时 “看不见” 的后脚的稳定性提升明显。虽然物理反馈会让参与者的焦虑和任务难度感知略有增加，但较低的晕动症发生率和较高的愉悦度表明，VR 障碍规避训练对老年人来说是可接受的。不过，未来还需进一步研究，以确定在虚拟环境中提升的运动技能能否推广到现实场景中。这项研究为预防老年人跌倒提供了新的干预手段，有望通过 VR 训练提高老年人的行走安全性，但其实际应用效果还需要更多后续研究来验证，值得相关领域进一步深入探索 。
