《Applied Ergonomics》：Leveraging extended reality technologies to enhance the architectural design of healthcare environments: A Systematic Review
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本研究通过系统文献综述，探讨扩展现实（XR）技术（包括VR、AR、MR）在医疗建筑设计中的应用及数据收集类型，分析25项研究，揭示XR工具的有效性、设计反馈、导航优化及护理环境体验提升，指出其能增强用户参与和设计决策的科学性，但存在技术挑战。
帕尔尼娅·阿齐尼（Parnia Azini）|哈米德·埃斯塔贾布（Hamid Estejab）|法里玛·拉伊萨利（Farimah Raisali）|纳兹莉·贾法里（Nazli Jafari）|多尔娜·赫达亚特（Dorna Hedayat）
美国肯特州立大学建筑与环境设计学院，医疗保健设计项目，地址：132 S Lincoln St, Kent, OH, 44242
摘要
本系统文献综述探讨了扩展现实（XR）技术（包括虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）在医疗保健设计中的应用。研究分析了XR工具如何用于评估和改善医疗环境，以及在这些评估过程中收集的数据类型。通过对25项研究的全面回顾（遵循PRISMA指南），总结了四个主要主题：工具有效性、设计反馈、导航系统以及护理环境体验。研究结果表明，XR技术在评估和改善医疗环境、提升用户体验以及优化设计流程方面具有巨大潜力。尽管存在诸如网络不适症和缺乏触觉反馈等挑战，但XR仍能显著提升用户参与度，支持基于证据的设计决策，并为传统模型提供更具成本效益的替代方案。本综述强调了在基于XR的评估中整合多种方法以收集客观和主观数据的重要性，从而确保未来医疗设施的设计决策更加科学合理。
引言
建筑环境的设计对最终用户体验有着深远影响，尤其是在医疗环境中，用户往往处于脆弱状态（Pragati等人，2022年）。研究表明，患者的康复过程受到多种环境因素的影响，如照明（Zhang等人，2019年）、声学效果（Pope，2010年）、颜色、空间布局、内部设计（Mahmood和Tayib，2020年）、温度（Macfarlane等人，2019年）以及融入自然元素的设计（DuBose等人，2018年；Hesselink等人，2020年）。为了评估这些环境因素对用户体验的影响，一些研究使用了模型、2D和3D草图（Bayramzadeh等人，2018年；Wingler等人，2019年；Estejab等人，2025年）。然而，这些方法可能成本高昂且耗时较长（Durham和Kenyon，2019年）。近年来，随着技术进步，研究开始超越模型和草图，例如利用虚拟现实来优化建筑环境设计（Ergan等人，2019年）、评估特定设计特征对用户心理状态的影响（Latini等人，2024年），并且设计师认为虚拟现实有助于提供积极的心理干扰（Jafari等人，2025年）。
过去二十年里，沉浸式技术的应用日益增多。这些技术包括虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR），统称为扩展现实（XR）（Rauschnabel等人，2022年；Valmaggia等人，2016年）。虚拟现实创建了一个三维模拟数字环境，用户可以通过穿戴设备在其中进行各种活动和互动（Lamb，2023年）。而增强现实则将虚拟数据叠加在用户对现实世界的视野上（Lungu等人，2021年）。混合现实是一种计算范式，它结合了真实环境和虚拟环境，通过空间映射和用户互动实现两者之间的实时交互（Nadimi等人，2025年；Rokhsaritalemi等人，2020年）。这些技术被应用于多个领域，包括医学可视化（North和North，2016a，2016b）、艺术（Aldridge和Bethel，2021年）、旅游业（Latifi等人，2024年），以及教育领域，如矿业工程教育（Manouchehri等人，2025年）、农业教育（Bigonah等人，2024年）和软件工程教育（Akbulut等人，2018年）。XR也在医疗保健领域得到应用，例如用于人体工程学评估（如医院工作人员与医疗设备的互动和任务表现测试（Okubo等人，2025年），或医疗培训和护理教育以支持临床技能发展（Ma等人，2024年）。
图1展示了现实-虚拟连续体，该连续体基于Milgram和Kishino（1994年）首次提出的模型进行了扩展。
尽管XR在医疗相关领域的应用日益增多，但现有研究主要集中在临床或治疗用途上，如缓解疼痛或手术引导（例如Spiegel等人，2019年；Freeman等人，2017年），对建筑环境的关注相对较少。虽然有一些研究探讨了XR在医疗建筑设计中的应用，但对其对医疗环境设计影响的全面评估仍然不足。特别是，在基于XR的评估中收集的数据类型及其在评估设计性能中的作用，尚未在任何先前的研究中得到系统性的探讨。了解收集的数据类型（如感知数据、行为数据、生理数据）对于明确XR如何用于评估建筑环境的特定方面以及可用的或新兴的评估指标至关重要。这些见解有助于理解如何在沉浸式模拟中捕捉用户反馈，并将其转化为有意义的设计反馈。
本文旨在通过系统地回顾这些新技术如何用于改造和指导医疗环境的设计来填补这一空白。我们研究了XR在建筑设计中的应用，以评估其对以用户为中心的医疗环境的影响，并试图回答以下问题：（1）VR、AR和MR在医疗设计中是如何被应用的？（2）在医疗设计中使用了哪些类型的数据？
方法与步骤
本研究遵循系统评价和元分析的优先报告项目（PRISMA）指南（Page等人，2021年）进行了系统文献回顾，以探讨XR技术对医疗环境中建筑环境变量的影响。
结果
在搜索过程中共发现了1618篇论文，其中1493篇来自数据库搜索，125篇来自手动搜索。去除146篇重复论文后，剩余1472篇。经过筛选，有25篇论文符合纳入标准（包括2篇手动搜索的论文：Al-Sharaa等人，2022年；Yang等人，2024年），并被纳入进一步分析。PRISMA流程图展示了整个筛选过程（见图2）。
讨论
过去十年中，XR在医疗环境中的应用受到了广泛关注。XR技术已被广泛应用于临床场景，用于模拟医疗程序（Lungu等人，2021年）和培训医疗专业人员（Iop等人，2022年）。然而，其在指导医疗设计和提升患者体验方面的作用仍是一个持续研究的领域。
结论
总体而言，XR技术通过提供沉浸式、数据丰富的评估方式，显著提升了医疗设计的质量，涵盖了从导航系统到情感福祉等多个方面。尽管存在一些挑战，如触觉反馈有限和网络不适症，但现有研究表明，当XR针对特定目标进行定制时，能够加速设计迭代并提高利益相关者的参与度。
作者贡献声明
帕尔尼娅·阿齐尼（Parnia Azini）：撰写初稿、方法论设计、数据收集与分析、概念构建。哈米德·埃斯塔贾布（Hamid Estejab）：撰写初稿、方法论设计、数据收集与分析、概念构建。法里玛·拉伊萨利（Farimah Raisali）：数据验证、分析验证、概念构建。纳兹莉·贾法里（Nazli Jafari）：审稿与编辑、数据可视化、数据整理。多尔娜·赫达亚特（Dorna Hedayat）：审稿与编辑、数据可视化、数据整理。
关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
研究人员承认使用了OpenAI的ChatGPT来提升文章的结构和连贯性。所有由AI生成的内容都经过了其中一位研究人员的彻底审查，以确保内容的清晰性、准确性，并排除错误信息、专业术语和冗余内容。根据需要进行编辑和修订，以完善文本并保持研究的完整性。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
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