《JMIR Formative Research》：An Augmented Reality Audio-Motor Training Game for Improving Speech-in-Noise Perception: Single-Arm Pilot Feasibility Study
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背景：噪声环境下言语理解困难是听力障碍的主要挑战，仅靠助听器无法充分解决。现有数字听觉训练程序存在用户依从性差、缺乏真实三维空间音频的局限。目的：本试点研究旨在评估ARIA（Augmented Reality Immersive Auditory traini
背景：噪声环境下言语理解困难是听力障碍的主要挑战，仅靠助听器无法充分解决。现有数字听觉训练程序存在用户依从性差、缺乏真实三维空间音频的局限。目的：本试点研究旨在评估ARIA（Augmented Reality Immersive Auditory training，增强现实沉浸式听觉训练）的可行性、可用性与初步疗效。ARIA是一款通过入耳式设备提供空间音频、面向中年人群的居家游戏化手持移动干预方案。方法：本研究为单臂前测-后测-随访试点研究，共纳入11名无需助听设备的功能性听力成年受试者（平均年龄53.0岁，标准差3.0岁），使用统一提供的iPhone 14 Pro与AirPods Pro 2完成为期4周的居家训练。分别在基线、第4周和第8周采用韩国矩阵句子测试（Korean Matrix Sentence Test, KMST）在3种信噪比（signal-to-noise ratio, SNR；0 dB、-6 dB、-9 dB）条件下评估噪声下言语感知能力。同时收集可行性、可用性（系统可用性量表，System Usability Scale, SUS）、用户体验（玩家需求满足体验，Player Experience of Need Satisfaction, PENS）、游戏内表现及定性反馈数据。结果：方案完成率为100%（11/11），验证了技术可行性。探索性疗效分析显示，训练后所有SNR条件下的噪声下言语感知均有统计学显著改善（0 dB：t10=3.43，P=0.02；-6 dB：t10=5.34，P<0.001；-9 dB：t10=4.34，P=0.004），且增益在第8周随访时得以维持。游戏内声源定位能力的提升与-6 dB SNR（ρ=0.639，P=0.03）及-9 dB SNR（ρ=0.612，P=0.045）下的言语感知增益呈显著相关。用户体验结果不一：平均SUS评分为70.2（标准差19.6；范围47.5-92.5），反映出可用性感知存在显著的个体差异。72%（8人）的受试者报告增强现实（augmented reality, AR）环境设置存在困难，63%的受试者对核心玩法表现出基于掌握的内在投入。主题分析显示，外围可用性挑战（设置摩擦、因研究方案结构被形容为“作业”）与训练范式本身的成功参与之间存在分离。结论：本试点验证了AR听觉-运动训练居家实施的可行性，并获得令人鼓舞的初步疗效信号，支持推进至对照疗效试验。形成性发现明确了更广泛实施所需的特定可用性优化方向，尤其是简化AR设置流程，同时保留成功促进胜任感与投入度的核心玩法要素。这些见解为平台优化与随机对照试验设计提供了明确指导。
该研究发表于《JMIR Formative Research》。年龄相关性听力损失全球患病人数已达4.66亿，预计2030年将增至6.3亿，是致残第四大原因及痴呆可干预主要风险因素之一。听力障碍者在噪声环境中理解言语的能力严重受限，这依赖于感觉输入与认知加工的复杂交互。尽管助听器可恢复可听度，却无法充分应对噪声下聆听的认知负荷，因此迫切需要能够增强选择性听觉注意力的训练干预，即所谓“鸡尾酒会效应”。神经科学研究证实，选择性注意相关神经网络对声源定位与语音分离至关重要，且针对性训练可改善听力受损者的此类功能。然而，传统听觉训练项目存在用户依从性差、可及性有限的问题，现有数字平台虽实现了居家交付，但仍缺乏真实三维空间音频这一现实聆听环境的核心要素。现实聆听本质上是三维的，大脑依赖双耳时间差（interaural time difference, ITD）与双耳强度差（interaural level difference, ILD）进行声源定位与分离。在此背景下，研究人员开发了ARIA系统，旨在通过结合AR环境与游戏化设计，提供兼具生态效度与参与度的居家听觉训练。
研究人员采用单臂前测-后测-随访试点可行性试验设计，招募11名50至65岁、自报功能性听力正常且无需助听设备的中年受试者，排除确诊听力损失、耳部手术史、神经系统疾病及无法完成触屏操作者。所有受试者使用统一提供的iPhone 14 Pro与AirPods Pro 2完成4周居家训练，每周4次训练加1次无反馈评估，每次包含36个试次。研究通过标准化问卷、行为测试与定性访谈收集数据，主要技术方法包括：基于ARKit 4.0与Wwise音频引擎的AR空间音频渲染，结合Light Detection and Ranging传感器与耳机陀螺仪实现六自由度位置追踪与动态头部追踪，自适应难度调整算法，以及韩国矩阵句子测试（KMST）与系统可用性量表（SUS）、玩家需求满足体验量表（PENS）的综合评估。
研究结果如下：
参与者特征与可行性：11名受试者全部完成8周方案，留存率100%。基线KMST成绩随SNR降低而下降，证实更具挑战性的条件为疗效评估提供了足够改善空间。
噪声下言语感知（KMST）改善：训练后所有SNR条件下均观察到统计学显著改善，效应量达中等及以上水平。81.8%受试者在0 dB SNR改善，所有受试者在-6 dB SNR改善，90.9%受试者在-9 dB SNR改善，且增益在第8周随访时未出现显著回落。
游戏内学习轨迹：每周评估会话中，声源定位准确率提升12.4%，距离误差减少20.1%，均具统计学显著性；但同时正确识别声源类型与位置的整体准确率仅呈不显著上升趋势，提示基础空间技能改善可靠，而整合技能在注意需求下仍具挑战性。
迁移效应：技能特异性相关分析显示，训练中定位能力的提升与-6 dB及-9 dB SNR下的KMST增益呈显著正相关，总训练时长与-6 dB SNR下的增益呈边缘显著正相关。
可用性与用户体验：平均SUS评分70.2，处于行业定义的“平均”可用性水平之上，但个体间差异巨大。PENS量表显示核心玩法循环具有较高参与度，胜任感维度评分最高，自主感与临场感维度评分中等。
定性发现：主题分析识别出五大主题。一是AR与游戏设置可用性，72%受试者认为环境扫描与区域设定过程不一致、耗时且易混淆，建议增加保存已扫描空间功能。二是注意与认知负荷，所有受试者均指出任务需要持续高度专注，高难度下认知负荷显著增加，且与疲劳程度相关。三是训练体验被视作“作业”，81%受试者受研究强制频率与固定日程影响，产生义务感，36个试次的连续任务亦增加负担感。四是掌握带来的乐趣与动机，63%受试者从准确率提升与等级突破中获得内在激励。五是社交功能需求，45%受试者建议增加多人竞争或合作模式以提升趣味性。
讨论部分指出，本研究实现了技术层面的完全可行性，但AR环境设置的可用性瓶颈在目标人群中已显现，需通过界面创新缓解硬件限制。核心训练范式成功激发了基于胜任感的投入，但研究方案的强制性导致了“作业”感知，未来真实世界部署可采用自定进度以降低负担。游戏内定位技能改善与言语感知增益的相关性，为音频-运动训练通过强化选择性注意机制改善噪声下言语感知提供了初步依据，但需通过认知评估进一步厘清具体通路。此外，研究还意外发现ARIA可能通过表现反馈提升听力健康意识，具备作为筛查工具的潜在双重价值。
结论部分表明，本研究证实了面向中年人群居家交付游戏化AR听觉-运动训练范式的可行性。核心投入与外围可用性摩擦的分离提示，对于AR健康干预而言，简化环境设置与优化干预内容同等重要。空间技能发展与言语感知增益的探索性相关，为将音频-运动训练作为听觉干预与康复机制提供了初步依据，值得在多样化临床人群中进行对照验证。性能导向训练提升听力健康意识的潜力，则揭示了游戏化听觉干预的双重功能定位。这些发现为ARIA平台优化与后续大规模随机对照试验设计奠定了基础。
