VR虛擬現實技術與恐高癥治療新進展

文/肖海川 廖瑩 車敬上

人有七情六欲：喜怒哀樂悲恐憂，恐懼是人類的一種基本情緒。正常人在面臨危險性、威脅性刺激時都會出現恐懼的應激反應。正常的恐懼有助于個體調動生理和心理機能做出應對，是個體生存和發(fā)展的需要。但對客觀事物或環(huán)境不合常理的恐懼和緊張并伴隨明顯的自主神經障礙則是一種病態(tài)，即恐懼癥(Phobia)?？指甙Y是一種普遍存在的恐懼癥，目前對恐高癥的治療主要是脫敏技術，VR技術為治療恐高癥提供了新的思路，本文將對其新進展進行介紹。

1 恐高癥的具體表現及傳統(tǒng)脫敏療法

據調查,現代城市中五分之一的人說他們曾經有過強烈的不合理的恐高體驗，其中20人中就有1人達到了恐高癥的診斷標準。使用透明電梯，站在高樓的陽臺上，坐飛機旅行，對于恐高癥患者來說，都是避之大吉的事情。當恐高癥患者處在高空中時，由于視覺信息發(fā)生變化以及心理上的不合理信念，在生理上會出現包括心跳加速、胸悶、胸痛、腸胃不適、惡心嘔吐、發(fā)冷虛弱、手足顫抖等癥狀，在心理上會出現注意力渙散、焦慮、擔心會有可怕的事情發(fā)生、感到被陷害、感到無助等，在行為方面則出現為逃避接近高處,無法坐飛機或者登山。恐高癥已經為人們的生活帶來了很多困擾。暴露脫敏療法是臨床上用來治療恐高癥的主要方法，通過讓患者反復暴露于令其恐懼的高空環(huán)境中，經過長時間的適應訓練，使患者產生新的安全記憶從而改變認知，建立新的行為模式，不再對高空環(huán)境產生恐懼，這種方法一般與放松療法共同使用。在治療前需要患者先對誘發(fā)自己不同程度恐懼情緒的高度從低到高分級排序，然后從患者能夠體驗到恐懼又可以承受的等級開始持續(xù)暴露，直至這一等級的情景不再另患者產生恐懼體驗，之后進入下一級場景。需要注意的是每一次暴露時令患者所體驗的恐懼情緒都要適中，過于輕微則起不到暴露的效果，過于嚴重則可能危害患者的安全。在治療過程中要做好預防保護措施，若出現諸如過度換氣綜合征之類情況則應立即終止治療。

傳統(tǒng)的暴露療法分為現實暴露法和想象暴露法?，F實暴露法是讓患者在放松的時候暴露在真實的高空情境中，其優(yōu)點是具有較高的療效且效果不會在數周和數月后消失，而其缺點包括時間成本較高，實施難度較大，刺激等級分級可能不均勻，情境難以重現并可能伴隨危險等。想象暴露法是引導患者想象其處在高空情境中。通過在恐懼情境和放松情境的想象切換，進而消除恐懼心理，其優(yōu)點為簡單易行，較為經濟且不具有危險性。但想象暴露法要求患者具有良好的想象力和沉浸性，而一些患者由于恐懼情緒發(fā)作可能抵觸想象甚至根本無法進行想象，如此則達不到暴露的效果，此外即使患者能夠想象，治療師也很難把握其想象內容。則無法達到很好的浸潤效果而會影響到治療的效果。并且治療者無法確知患者想象的情景。

虛擬現實（Virtual Reality, VR）技術的發(fā)展，為暴露療法的實施提供了良好的技術基礎，使得結合現實暴露法和想象暴露法的優(yōu)點成為可能。將VR技術引入暴露療法，讓患者暴露在VR技術所制造的特定虛擬恐懼場景中，對其實行暴露治療，這種新方法我們稱之為VR暴露療法(VR exposure therapy，VRET)。自1992年進行第一次VRET實驗后，評估VRET有效性的相關研究劇增。VRET利用現實模擬技術，讓患者能夠沉浸其中。由于虛擬的特點，治療師可根據患者的情況及時調整情景暴露的等級場景和暴露時間，每一種情景可無限重復，而且VRET不會像現實暴露療法具有危險性。因此，VRET將成為替代傳統(tǒng)暴露療法治療恐高癥的新方法。

2 基于VR的恐高癥治療

2.1 設計思路

2.1.1 搭建VR平臺與場景

使用VR技術實行暴露療法，最重要的就是患者所暴露的環(huán)境是否足夠真實，因此VR平臺的搭建和場景的布置十分重要。通常使用一些游戲引擎如Unity3D等來進行VRET場景開發(fā)，使用這些游戲引擎不僅能夠依靠自己所需的場景進行設計，并且這些游戲引擎所適用的操作系統(tǒng)環(huán)境也比較廣泛，如Windows、IOS、PS等。VRET技術的療效很大程度的依賴于患者對虛擬場景的沉浸感，這就要求虛擬場景需要有很高的逼真度。在設計虛擬場景時，也可以適當加入一些不穩(wěn)定因素，如處于高處，玻璃墻面破碎等情景，讓患者更快進入恐懼感，幫助暴露療法進入實施過程。VRET在建立虛擬場景后，常與虛擬現實設備或體感交互設備，如虛擬頭盔，動作捕捉設備等聯合使用，讓人能更好的進入場景，達到“身臨其境”的感受，為VRET后續(xù)治療提供有利條件。

圖1：VR頭盔實例圖

2.1.2 VR頭盔增加沉浸感

VR頭盔（Head Mounted Display, HMD）可大幅度地提升恐高癥患者在虛擬現實中的沉浸感。HMD的內部有屏幕，耳朵附近有揚聲器，且配備有陀螺儀?；颊叩囊暰€集中在屏幕生成的圖像上，圖象可以根據患者頭部轉動而發(fā)生改變，這樣就使得現實世界被拒之門外，不再被察覺。通過此類設備，人們不只是使用視覺因素來進入虛擬場景，而是視、聽、觸、嗅多感官共同感知模擬的現實場景，追求更高的逼真度，讓患者能夠更好的投入其中。

2.1.3 手勢捕捉設備增加觸覺沉浸感

手勢捕捉設備利用恐高癥患者橡膠手錯覺( rubber-hand illusion)，即在虛擬現實中觀察到自己的手部抓住某種東西或被拍打觸碰時，會認為自己在真實世界中“真的”抓住了這樣東西或者被拍打，實現了虛擬與現實的感覺交互，增添患者的沉浸感，提升暴露療法的治療效果。

2.2 效能分析

2.2.1 VRET的優(yōu)勢

VRET沉浸感強，可能具有一定的催眠性，并且可以做到多感知通道結合。例如讓患者站在高山之上，可以通過佩戴的傳感設備讓患者感受刮風的聲音和寒冷的感覺。頭部轉動，視角也會跟著轉動，再加上逼真的虛擬現實畫面與音效，真正實現視、聽、觸、嗅多感官結合，營造出令人身臨其境的高空環(huán)境。還可以增加一些不穩(wěn)定因素，如高空之中破碎的玻璃墻等，可以迅速有效地引出患者在高空中的焦慮恐懼反應，從而進行暴露脫敏治療。

VRET治療過程可控。HMD與治療師操作的計算機相連。如圖1所示，在電腦屏幕上，治療師可以使用用戶界面，從中看到患者正在看什么，并根據患者表現填寫焦慮分數，也可以看到患者在虛擬世界中的位置。如果需要的話，治療師還能在虛擬環(huán)境中移動患者。通過實時對患者血壓、脈搏等生理指標的測量，治療師可以適時調整虛擬現實場景。如果患者暴露在虛擬現實中，但其生理指標并沒有反映出恐懼狀態(tài)，治療師可以適當提高高空環(huán)境的恐懼等級。如果暴露治療過程中患者的生理指標超出正常范圍，行為表現失控，治療師可以降低恐懼等級或者暫停治療。

2.2.2 VRET應用不足的原因分析

目前來看，VR技術應用在治療恐高癥上在國內真正落地的較少，還處于學術探索階段。究其原因，一是開發(fā)技術的限制，二是個人的特征和態(tài)度可能對治療效果造成影響。

2.2.2.1 VR開發(fā)技術的限制

（1）虛擬場景開發(fā)難度較大。理想狀態(tài)下對VRET與傳統(tǒng)暴露療法的比較應該是同時在同樣的場景下進行實驗，這樣才能對兩種暴露療法的有效性進行實際的比較。因此，需要虛擬現實場景最好能對現實進行1：1呈現，逼真度越高越好，這樣對開發(fā)人員的技術要求很高，耗費的時間也較長。同時，虛擬現實系統(tǒng)需要運用大量3D呈現技術，因此對硬件設施的要求較高，這樣就增加了實驗成本。

（2）不少使用者表示佩戴虛擬現實頭盔會產生頭暈的現象，醫(yī)學中稱之為“動暈癥”。這可能是由于用戶的視覺動向與新場景的出現存在一定的延遲，即“更新延遲”。更新延遲會引起惡心、出汗、胃痛、頭暈、身體發(fā)熱、頭痛、流涎增加或減少以及嗜睡等癥狀。在未來的發(fā)展中，提高VR分辨率及更新速度是研究者需要考慮的問題。在VRET治療時，尤其要考慮給予患者休息時間來減輕頭暈現象。

圖2：訓練過程示意圖

2.2.2.2 個體多樣化對恐高癥治療帶來的挑戰(zhàn)

首先，每個人對虛擬現實技術的接受程度并不相同，對于新的事物人們的表現總是帶有懷疑性和觀望性。由于虛擬現實技術在全球范圍內還未普及，患者對該技術可能存在回避心理，就算患者顯示有強烈的興趣和參與意愿，但實際可能并不相信、不配合，這會對治療產生巨大影響。此外有一些證據表明，個人特征，如沉浸程度和被催眠能力也可能影響VRET的有效性，需要進一步的研究來調查哪些系統(tǒng)特征和哪些人格特征與VRET的成功治療有關。

其次，由于每個人的恐高程度和表現不同，針對不同的患者需要設置不同的場景和方法。這就需要研究者對患者進行深入了解調查，選用合適的場景進行治療，同時也考驗技術人員3D呈現技術設計。

此外，雖然在實驗室中VRET得到了大量研究，但是其臨床效果是否能夠達到實驗中的療效有待商榷。因為對于VRET治療效果的測量多基于自我報告而不是正式的行為測試，所以我們不能準確知道恐高癥患者是否能將在虛擬世界中學習到的認知改變運用于真實情況下。而對于常使用的生理指標（如心率、血壓等），不僅會用于測量患者的焦慮程度，同時也用于測量患者在虛擬世界中的“真實感”，這就可能造成變量之間出現交互作用而對治療效果測量產生偏差。

3 VR治療恐高癥展望

3.1 計算機科學與心理學跨學科研究

VR 技術是在計算機圖形學、傳感技術、顯示技術、計算機動畫模擬與仿真技術、人機交互技術、心理學、人工智能等學科的基礎之上發(fā)展起來的，其中 “現實”泛指客觀上可能存在或不存在于世界上的任何環(huán)境或事物，它在實際操作中也許是可實現的，也有可能難以實現或根本無法實現。而“虛擬”則是指用計算機生成的意思。借助于該技術的發(fā)展，用戶在計算機創(chuàng)造的虛擬世界中體驗到身臨其境的感覺，還可同虛擬世界中的物體進行交互。虛擬是計算機科學家來實現的，體驗的現實的程度及怎樣的交互是對患者有益的，要靠心理學家去研究，因此兩者聯合攻關才能產生創(chuàng)新性產品。

在前期對恐高癥的研究中，VR技術一般作為一個輔助工具幫助恐高癥患者進入相關情境，其沒有認知干預功能或幫助患者放松的效果。治療師需要根據患者相關情況及自身經驗選擇相應虛擬情境，但最好的心理治療不是簡單的談話療法，而是在現實世界中采取直接的主動學習和指導的形式，大多數治療師通常只有很少的時間在診所以外與患者會話。這并不能很好的滿足患者的治療需求。

在最新的研究中，牛津虛擬現實（Oxford VR）公司開發(fā)了一款VR軟件治療恐高癥，與往常研究不同的是，此研究不需要治療師參與，而是使用了虛擬教練來指導患者行為，達到認知干預效果，訓練過程示意見圖2。這個過程消除患者對治療師的抵抗心理，能使患者更好地進入治療狀態(tài)?；颊呖梢酝ㄟ^與虛擬教練的交流來定制治療，讓患者更愿意進入困擾他們的高度。它通過引導參與者在虛擬高度中進行一系列分級練習，以促進認知變化，即發(fā)展安全記憶來抵消恐懼聯想。隨機分組實驗結果表明，使用虛擬教練進行治療者對比不接受治療者，其恐高程度明顯降低。

3.2 構建更完整清晰的作用機制和理論

國內外學者對于虛擬現實技術一致好評，它的優(yōu)點包括：交互性、靈活性、可控性、機密性、安全性、省時、節(jié)約成本和可重復性。但對其研究主要集中在用戶表現和用戶反饋上，很少去探究其背后心理機制，關于VRET療效的中介變量和調節(jié)變量的研究也才剛剛開始。而且多數研究者對虛擬現實技術的應用局限在視覺方面，其他感覺刺激如聽覺、觸覺、嗅覺的應用還比較少，如果要將VRET技術作為一個獨立的心理干預手段，需要全面考慮虛擬現實與真正現實的一致性，完善虛擬現實平臺的建立。使用VR技術治療恐高癥的內在心理過程目前還是一個“黑箱”，其在虛擬現實中的“真實感”與產生的焦慮之間是否存在線性關系需要進一步通過大量的實驗才能得到驗證。有學者提出，VRET既可以作為治療的手段，也可以在心理治療后作為療效測量方法，今后的研究方向可以結合認知神經科學，使用生理指標及關注治療后患者的長期效果，對虛擬治療的治療效果進行評估及研究，建立相應理論框架。

4 結語

本文對恐高癥的起因及VR技術特點進行了詳細的闡述，研究表明，虛擬現實暴露療法（VRET）具有很強的安全性，在治療過程中，患者不會出現由于視覺眩暈等癥狀導致的意外墜落，給患者的生命安全提供了保障。文章分析了當前VR技術在治療恐高癥過程中表現出的優(yōu)勢和其沒有得到廣泛推廣的原因。文章最后對VR發(fā)展與恐高癥治療結合的前景進行了展望。