Veracity: low cost physiology assessment tool using virtual reality

Abstract

Anxiety disorders affect many individuals, conditioning their daily life routines. Specific phobia is one example of an anxiety disorder, which is an irrational fear towards an object, or situation. Phobics felt a distorted reality, and usually try to avoid the phobic element, which will only intensify the problem. The evolution of technology and the miniaturization brought to the foreground not only allow the development of portable solutions for the assessment of psychological and behavior but also new possibility to mimic the real world likes Virtual Reality (VR) outside of the laboratory setting. Recent studies, describe Virtual Reality exposure as effective, when compared to in vivo exposure, with the benefit of being less aggressive to the phobic individual. In this dissertation, we propose Veracity, an affordable and portable system, which relies on VR to present more ecological and virtual stimuli to phobic individuals while monitoring their physiological and behaviour response. We used spider phobias as the main case study of our system. While presenting the VR stimuli, using a game divided in a set of increasing difficulty levels, Veracity allows the interaction with the virtual environment through hand gesture. Simultaneously the individual’s reaction is acquired (ECG, HR, RR, VIDEO, Screenshots, 3D objects tracking, etc.) using external resources and two smartphone applications. Veracity also supports data management for post processing integrated with the cloud. The gamification approach and its ability to customize the virtual stimuli provides enough versatility to foster its usefulness in clinical practice as a solution to monitor and elicit natural reactions from individuals with specific phobias.

Distúrbios de ansiedade afetam muitos indivíduos, condicionando as suas rotinas. Um exemplo é o caso da fobia específica, um medo irracional em relação a um objeto ou situação. Indivíduos fóbicos sentem uma realidade distorcida, e geralmente, tentam evitar o elemento fóbico, o que intensifica o problema. A evolução da tecnologia não só permite o desenvolvimento de soluções portáteis para a avaliação fisiológica e comportamental, criando novas possibilidades para imitar o mundo real utilizando Realidade Virtual (VR) fora do ambiente controlado de laboratório. Estudos recentes, descrevem a exposição a VR como sendo eficaz quando comparada com a exposição in vivo, sendo menos agressiva para o individuo. Nesta dissertação, propomos o Veracity, um sistema portátil e economicamente acessível, para apresentação de estímulos virtuais a indivíduos fóbicos e interação com esse ambiente através do reconhecimento da mão e gestos enquanto a sua resposta fisiológica e comportamental é monitorizada. O principal caso de estudo do nosso sistema é a fobia de aranhas. O sistema é rápido de configurar, permite a recolha de dados fora do ambiente de laboratório e a exposição a estímulos, que permitem reações mais naturais. Simultaneamente, a reação do indivíduo é adquirida (ECG, HR, RR, VIDEO, Imagens, 3D tracking, etc.), utilizando recursos externos e duas aplicações para dispositivos móveis. Veracity suporta ainda a gestão dos dados recolhidos, para pósprocessamento integrado com a cloud. A sua aproximação baseada em jogos e a sua capacidade de personalizar os estímulos virtuais, proporciona um nível de versatilidadeque, que promove a sua utilidade na prática clínica como uma solução para provocar reações naturais e monitorizarem individuos com fobias específicas.