《Developments in the Built Environment》：Window shading and materiality for psychophysiological stress in hospital waiting areas: a Spatial Frequency perspective through amplitude spectrum slopes in Virtual Reality
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室内环境质量(Indoor Environmental Quality, IEQ)可影响医院候诊区的心理生理压力；然而，特定的视觉特征仍需进一步研究。研究人员引入幅度谱斜率(amplitude spectrum slope, ?α)作为一种基于图像的指标，用于
室内环境质量(Indoor Environmental Quality, IEQ)可影响医院候诊区的心理生理压力；然而，特定的视觉特征仍需进一步研究。研究人员引入幅度谱斜率(amplitude spectrum slope, ?α)作为一种基于图像的指标，用于表征场景图像及参与者记录视图中的空间频率(Spatial Frequency, SF)。研究人员开展了一项虚拟现实(Virtual Reality, VR)实验，47名健康年轻成人观察了开/关百叶窗与亲生物/人工材料性相结合的条件。结局指标包括状态-特质焦虑量表-状态分量表(State-Trait Anxiety Inventory-State, STAI-S)、脑电图(Electroencephalography, EEG)衍生的额叶α不对称性(Frontal Alpha Asymmetry, FAA)、心率变异性(Heart Rate Variability, HRV)衍生的逐次差异均方根(Root Mean Square of Successive Differences, RMSSD)以及偏好评分。开窗百叶窗和亲生物材料性显示出较小的STAI-S变化(b = ?0.301, ?0.444)和较大的RMSSD变化(b = 2.877, 2.665 ms)。在分别调整了年龄、性别和特质焦虑(State-Trait Anxiety Inventory-Trait, STAI-T)的混合模型中，个人α值向1方向每降低0.1（范围：1–2）与较低的STAI-S(?0.361)以及较高的RMSSD(+2.296 ms)和FAA(+0.092)相关。研究人员的发现支持开窗百叶窗和亲生物材料性有助于减少医疗环境中的压力，而α为视觉室内环境质量评估提供了一种光谱度量。
论文解读文章
医院候诊空间常伴随不确定性等待，其室内环境质量(Indoor Environmental Quality, IEQ)对使用者心理生理压力有潜在影响。以往研究多关注热环境、声环境、空气质量和简单有无窗户等因素，而针对窗户遮阳（百叶窗开关）和材料性（亲生物与人工）等具体视觉特征如何影响候诊区压力相关反应，缺乏结合心理与生理指标的实证证据。同时，空间频率(Spatial Frequency, SF)分析可用于量化场景中视觉信息在空间尺度上的分布，其中幅度谱斜率(?α)作为图像基度量能够描述低频与高频信息的平衡；但该类图像指标是否与候诊环境中的压力反应相关联，尚不清楚。因此，研究人员利用虚拟现实(Virtual Reality, VR)模拟医院候诊区，探讨窗户遮阳和材料性对压力相关心理生理反应的影响，并从SF视角引入个人α值作为视觉环境结构的量化描述符。
研究招募47名健康成年志愿者（男性26人、女性21人，平均年龄24.79±2.45岁；其中学生40人、员工7人），采用2×2被试内设计，操纵窗户遮阳（开/关百叶窗）和材料性（亲生物木石/人工混凝土瓷砖），通过VR呈现四种候诊区场景。主要生理测量包括脑电图(Electroencephalography, EEG)提取的额叶α不对称性(Frontal Alpha Asymmetry, FAA)，以及光电容积描记(Photoplethysmography, PPG)信号推导的逐次差异均方根(Root Mean Square of Successive Differences, RMSSD)；心理测量采用状态-特质焦虑量表-状态分量表(State-Trait Anxiety Inventory-State, STAI-S)和偏好评分。基于360°渲染图像和参与者实时视图截图计算α值，采用线性混合模型(Linear Mixed Model, LMM)检验效应，并用重复测量相关分析α与反应指标的关系。
### 3.1 窗户遮阳和材料性对压力相关反应的影响
通过基线校正后的STAI-S变化分数和LMM分析，开窗百叶窗相较关窗使STAI-S增加量降低0.30分（p<0.001），亲生物材料性相较人工材料性降低0.44分（p<0.001）；偏好评分同样显著偏向开窗（b=1.21，p<0.001）和亲生物材料（b=1.72，p<0.001）。生理数据方面，开窗显著提高FAA（b=0.10，p<0.05），而材料性效应仅呈预期趋势（b=0.08，p=0.09）；RMSSD变化量在开窗（+2.88 ms，p<0.05）和亲生物材料（+2.67 ms，p<0.05）条件下均显著增大。结果表明，开窗和亲生物材料性有助于降低状态焦虑、增强副交感活性并提高偏好。
### 3.2 窗户遮阳和材料性对个人α值的影响
将每位参与者在每种条件下实时记录视图的α值中心化后（αc）作为因变量，LMM显示开窗（b=?0.10，p<0.001）和亲生物材料性（b=?0.09，p<0.001）均显著降低个人α值；其中“开窗+亲生物材料”条件的原始α值最接近1（1.36±0.030）。该结果说明视觉设计条件会改变参与者所观场景的SF结构。
### 3.3 个人α值与压力指标的关系
重复测量相关分析显示，个人α值与STAI-S呈正相关（r=0.46，p<0.001），与FAA（r=?0.23，p<0.05）、RMSSD（r=?0.20，p<0.05）及偏好（r=?0.70，p<0.001）呈负相关。在控制年龄、性别和STAI-T后，LMM中αc每增加1个单位，STAI-S升高3.61分，偏好降低11.59分，FAA降低0.92，RMSSD降低22.96 ms（均p<0.01或p<0.001）。这些结果提示，在测试的VR候诊区环境中，个人α值越接近1，与更低的焦虑、更高的左额激活、更强的副交感活动和更高的偏好相关联。
讨论部分指出，窗户遮阳影响可能与自然光、室外视野和感知开放性有关，材料性效应则可通过亲生物假说和感知温暖性解释。个人α接近1对应自然图像统计特征，符合高效编码假说，可能意味着更舒适和更易处理的视觉场景。该研究为医院候诊空间设计提供了基于图像谱特征的量化参考。
翻译研究结论：本研究采用VR模拟医院候诊区并记录参与者心理生理数据，以探讨窗户遮阳和材料性与压力相关反应及幅度谱斜率(?α)所量化的SF特征之间的联系。在47名健康年轻成人样本中，开窗百叶窗和亲生物材料性相较关窗和人工材料性分别与更低的基线校正STAI-S评分相关（b=?0.301，95%CI: ?0.48至?0.12；b=?0.444，95%CI: ?0.62至?0.27），相应的基线校正RMSSD差异为+2.877 ms（95%CI: 0.47至5.28）和+2.665 ms（95%CI: 0.26至5.07），偏好评分分别高出1.212和1.723分。开窗还与更高的基线校正FAA相关（b=0.097），而材料性效应未达统计显著（b=0.078，p=0.09）。开窗和亲生物材料性同样与更低的个人α值相关（b=?0.100和?0.087）。在调整年龄、性别和STAI-T的混合模型中，更高个人α值与更高基线校正STAI-S（b=3.607，95%CI: 2.43至4.79）和更低RMSSD（b=?22.957 ms，95%CI: ?39.22至?6.69）相关，并与FAA（b=?0.916）和偏好（b=?11.586）呈负相关。个人α值概括了参与者记录视图的光谱特征，而模型推导的α值提供了标准化VR场景的描述性谱剖面。这些发现支持α作为联系视觉场景结构与参与者反应的图像基光谱描述符。通过将SF分析与心理和生理测量相结合，本研究为医疗等待环境的视觉IEQ评估提供了定量方法，幅度谱斜率可为理解窗户遮阳和材料性等视觉设计因素如何塑造用户体验提供定量参考。未来研究可扩展至更多视觉变量、更多样化的人群和真实医疗环境。
