虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在孤獨(dú)癥患兒中的應(yīng)用進(jìn)展

張珂嘉，王志丹，魏予昕

（江蘇師范大學(xué),江蘇 221116）

孤獨(dú)癥(autism spectrum disorder，ASD)是一種神經(jīng)發(fā)育障礙疾病，主要特征為情緒障礙、社交障礙、生活技能障礙和恐懼障礙等，病人常伴有焦慮[1]、緊張性抑郁障礙[2]、注意缺陷、多動(dòng)障礙[3]等。從20 世紀(jì)90 年代初期至今，全球孤獨(dú)癥發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。美國(guó)1項(xiàng)研究顯示：全美國(guó)每59 個(gè)兒童中就有1 個(gè)患有孤獨(dú)癥[4]。孤獨(dú)癥的具體成因目前尚不明確，但按照其性質(zhì)大致可分為生物因素和非生物因素，其中生物因素占絕大部分[5]。傳統(tǒng)孤獨(dú)癥譜系障礙治療主要針對(duì)以上兩種因素展開(kāi)，如生物取向療法、應(yīng)用行為分析訓(xùn)練和游戲取向療法等[6]，這些治療方式針對(duì)性較弱、耗時(shí)較長(zhǎng)、靈活性較低，尤其是生物取向療法主要采用藥物療法，對(duì)孤獨(dú)癥病人的心理與生理都會(huì)造成一定損害。為了更好地幫助病人適應(yīng)社會(huì)，近幾年，研究者開(kāi)始將虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)應(yīng)用于孤獨(dú)癥治療，并取得了一定效果。本研究通過(guò)綜述目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在孤獨(dú)癥兒童情緒認(rèn)知障礙、社交障礙、生活技能障礙和恐懼障礙中的應(yīng)用情況，旨在為孤獨(dú)癥譜系障礙病人的康復(fù)與護(hù)理提供借鑒。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，以高級(jí)技術(shù)為輔助的環(huán)境模擬系統(tǒng)，它可以與人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官建立聯(lián)系，從而創(chuàng)造一個(gè)能使參與者的動(dòng)作行為等自然方式與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互并伴有沉浸感的多維信息空間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有沉浸感、交互性、想象3 個(gè)特征。沉浸感是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心，主要指用戶可以完全融入計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的能力，其可以有效提高孤獨(dú)癥病人的環(huán)境適應(yīng)性，增強(qiáng)病人應(yīng)對(duì)各種交際情景的能力；交互性是人機(jī)和諧的關(guān)鍵因素，使用者可以通過(guò)先進(jìn)的傳感器感知虛擬環(huán)境中的各類物體，促進(jìn)虛擬環(huán)境與客觀現(xiàn)實(shí)融合，其可以引導(dǎo)孤獨(dú)癥病人在虛擬情景中與物體或者人物進(jìn)行交互，從而促進(jìn)孤獨(dú)癥病人的社會(huì)性發(fā)展；想象是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起點(diǎn)，可以讓使用者沉浸于虛擬環(huán)境之中，提升使用者的感官功能，拓寬使用者的思維，其從一定程度上也可以培養(yǎng)孤獨(dú)癥病人的抽象思維能力及語(yǔ)言能力[7]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大特性可以從適應(yīng)環(huán)境、社交、語(yǔ)言等方面對(duì)孤獨(dú)癥病人進(jìn)行干預(yù)治療，與傳統(tǒng)治療方法相比更具全面性和靈活性。它不僅在治療方式上有更高的效率，而且在人性化設(shè)計(jì)方面也全方位地考慮到了孤獨(dú)癥病人的心理世界，給孤獨(dú)癥病人提供了多元化治療空間。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 情緒認(rèn)知 大部分孤獨(dú)癥病人存在面部表情識(shí)別障礙，并且對(duì)不同表情的識(shí)別能力有一定差異。孤獨(dú)癥兒童可以識(shí)別開(kāi)心、害怕等簡(jiǎn)單表情，但準(zhǔn)確率低于一般兒童；且對(duì)于一些負(fù)面情緒，孤獨(dú)癥兒童的識(shí)別能力較弱[8]，容易造成兒童對(duì)他人面部注視的回避心理[9]。Moore 等[10]以34 例存在情緒識(shí)別障礙的7～16歲孤獨(dú)癥兒童為研究對(duì)象，為其搭建了一個(gè)可以供多個(gè)用戶同時(shí)接入并進(jìn)行線上互動(dòng)的協(xié)作式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行訓(xùn)練，在該環(huán)境中系統(tǒng)可以模擬出虛擬人物的面部表情，同時(shí)，孤獨(dú)癥兒童也可以通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)交流。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，＞90%的孤獨(dú)癥兒童能夠準(zhǔn)確識(shí)別虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中虛擬人物的面部表情。Hopkins等[11]運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)游戲FaceSay 對(duì)孤獨(dú)癥兒童進(jìn)行情緒認(rèn)知能力及社交能力干預(yù)，結(jié)果表明：虛擬現(xiàn)實(shí)游戲訓(xùn)練可以提高孤獨(dú)癥病人的各項(xiàng)能力。Lorenzo 等[12]創(chuàng)建了一種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由一個(gè)“L”形狀的“半洞穴”式屏幕和1 個(gè)在末端操作器上裝有攝像頭的機(jī)器人構(gòu)成。研究者運(yùn)用Vizard 軟件在屏幕上設(shè)計(jì)虛擬場(chǎng)景，場(chǎng)景可根據(jù)病人動(dòng)作和行為進(jìn)行改變；系統(tǒng)也可以記錄被試的行為與表情是否對(duì)應(yīng)，據(jù)此達(dá)到矯正效果；此外，系統(tǒng)還加入了聲音系統(tǒng)以增加虛擬環(huán)境的真實(shí)性，有利于提高病人使用時(shí)的沉浸感。試驗(yàn)按照孤獨(dú)癥病人的各種情緒、行為設(shè)計(jì)社會(huì)情景，通過(guò)評(píng)價(jià)者給予任務(wù)解釋和行為指南引導(dǎo)病人進(jìn)行各種活動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的孤獨(dú)癥病人更容易適應(yīng)虛擬環(huán)境，并且在情緒識(shí)別和行為認(rèn)知方面都有一定提升。

2.2 社交能力 社交障礙是孤獨(dú)癥病人的主要特征之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為解決孤獨(dú)癥病人社交障礙開(kāi)辟了新道路。Hopkins 等[11]為研究新型互動(dòng)軟件對(duì)孤獨(dú)癥病人社交技能的影響，運(yùn)用FaceSay 創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境對(duì)49 例心理年齡在6～10 歲的孤獨(dú)癥兒童進(jìn)行干預(yù)。他們通過(guò)FaceSay 中的“amazing gazing”“band aid clinic”“follow the leader”3個(gè)游戲訓(xùn)練研究對(duì)象的眼部注意力，結(jié)果顯示：病人在自然環(huán)境中的社交能力得到明顯提升。Kandalaft 等[13]選擇8 例高功能孤獨(dú)癥病人作為研究對(duì)象進(jìn)行了10 個(gè)療程的干預(yù)，其間研究者用second life 模擬日常生活中的社交情境，以便訓(xùn)練孤獨(dú)癥病人交友和解決矛盾等一系列基本社交技能。在不同的虛擬情境中都有臨床醫(yī)生和教練在場(chǎng)，臨床醫(yī)生可以根據(jù)不同場(chǎng)景改變性別、聲音，與孤獨(dú)癥病人進(jìn)行語(yǔ)言交流；教練負(fù)責(zé)觀察記錄孤獨(dú)癥病人與臨床醫(yī)生的互動(dòng)并提出反饋意見(jiàn)。干預(yù)結(jié)果顯示：病人在語(yǔ)言、非語(yǔ)言和心理理論方面顯著改善。近年來(lái)，隨著研究不斷深入，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又出現(xiàn)了用以培養(yǎng)孤獨(dú)癥兒童社會(huì)理解能力和社會(huì)技能的新模式——協(xié)作性虛擬環(huán)境(collaborative virtual environment,CVE)。Zhao 等[14]開(kāi)發(fā)了CVE 的新型干預(yù)方法——“手拉手”平臺(tái)（hand-in-hand,HIH），此平臺(tái)為使用者提供交互性合作情境，其中包含Puzzle Games、Collection Games 和Delivery Games 3 個(gè)合作游戲，這些游戲要求使用者在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成目標(biāo)任務(wù)，旨在培養(yǎng)孤獨(dú)癥病人對(duì)自身運(yùn)動(dòng)行為的控制能力及換位思考的能力。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練孤獨(dú)癥病人在參與游戲的過(guò)程中受到了同伴的積極影響，增強(qiáng)了協(xié)作性，他們與伙伴之間的自發(fā)對(duì)話明顯增多。

2.3 生活技能 孤獨(dú)癥病人由于注意缺陷、興趣狹窄、智齡落后等原因?qū)ι罴寄艿膶W(xué)習(xí)能力較低。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為孤獨(dú)癥病人創(chuàng)造出安全、可靠的環(huán)境，更好地引導(dǎo)孤獨(dú)癥病人學(xué)習(xí)生活技能。Bamasak等[15]提出用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引導(dǎo)兒童參與社交環(huán)境和進(jìn)行交互式行為。他們選擇5～16 歲的孤獨(dú)癥兒童作為康復(fù)對(duì)象，用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬出典型環(huán)境，其中有特定訓(xùn)練幫助研究對(duì)象適應(yīng)生活中的常見(jiàn)情景，如下達(dá)任務(wù)、進(jìn)行語(yǔ)音交流或訓(xùn)練眼神接觸。除此之外，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)研究對(duì)象的反應(yīng)記錄他們對(duì)生活技能的理解與感受，以便更好地分析孤獨(dú)癥病人的心理狀態(tài)，從而及時(shí)調(diào)整治療方式。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，病人的溝通技巧等有所提高，他們對(duì)周圍環(huán)境的感知度也趨于整體化。Charitos等[16]用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營(yíng)造出2 種“回家”的虛擬場(chǎng)景幫助病人訓(xùn)練基本生活技能，一種場(chǎng)景是孤獨(dú)癥病人需要直接觀察虛擬人物展現(xiàn)的活動(dòng)，另一場(chǎng)景是孤獨(dú)癥病人需要間接控制虛擬人物。通過(guò)及時(shí)記錄病人反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景可以促使病人更好地學(xué)習(xí)生活技能并將其運(yùn)用到生活當(dāng)中。Matsentidou 等[17]運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)孤獨(dú)癥兒童進(jìn)行“過(guò)馬路”技能訓(xùn)練，證明沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)孤獨(dú)癥兒童生活技能干預(yù)訓(xùn)練具有有效性。Parsons 等[18]比較了孤獨(dú)癥兒童在傳統(tǒng)教學(xué)方法與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)習(xí)2 種情況下將學(xué)得的安全技能遷移到現(xiàn)實(shí)生活中的效果，結(jié)果顯示：沉浸式教學(xué)方式可以有效提高病人對(duì)技能學(xué)習(xí)的遷移能力。

2.4 特定恐懼 特定恐懼所指的范圍廣泛，例如對(duì)特定地點(diǎn)、特定物品或者是對(duì)某種性格特征會(huì)產(chǎn)生緊張、焦慮的感覺(jué)[19]。這種現(xiàn)象在孤獨(dú)癥病人中較常見(jiàn)，約有40%的孤獨(dú)癥兒童存在特定恐懼。治療特定恐懼的一般方式是認(rèn)知行為療法，這種療法對(duì)孤獨(dú)癥兒童具有一定效果，但針對(duì)孤獨(dú)癥的行為認(rèn)知療法大多數(shù)是基于操作性和客觀性較強(qiáng)的實(shí)例研究，這些研究并沒(méi)有運(yùn)用相對(duì)應(yīng)的知識(shí)，從某種程度上來(lái)說(shuō)，它們改變了行為認(rèn)知療法的本質(zhì)，偏離了行為認(rèn)知療法的實(shí)施軌道，也在某種程度上導(dǎo)致治療收效甚微[20]。因此，部分研究者將認(rèn)知行為療法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行研究，取得了一定成果。Maskey 等[21]將7～13 歲患有孤獨(dú)癥且語(yǔ)言能力較強(qiáng)的男孩作為研究對(duì)象，對(duì)行為認(rèn)知療法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)特定恐懼的干預(yù)效果進(jìn)行研究，通過(guò)設(shè)置包含特定恐懼場(chǎng)景或者物品的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境——藍(lán)房子，用聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)效果創(chuàng)造出完全沉浸式的虛擬環(huán)境后讓病人參與其中，同時(shí)研究人員不斷引導(dǎo)研究對(duì)象做出正確反應(yīng)，當(dāng)病人適應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)之后，接觸特定恐懼的次數(shù)會(huì)增加，虛擬環(huán)境逐漸復(fù)雜化，難度呈階梯上升，結(jié)果顯示：有8 例兒童能夠在治療后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)克服特定恐懼。為了保證結(jié)果的真實(shí)性，Maskey 等[22]隨后對(duì)行為認(rèn)知療法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行了二次驗(yàn)證，他們使用更大的臨床樣本，并設(shè)置參照組，結(jié)果表明：1/3 的兒童在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后可以處理實(shí)際生活中的特定恐懼；家長(zhǎng)評(píng)分結(jié)果表明，接受訓(xùn)練的兒童在處理恐懼事物、情景、調(diào)控情感方面能力明顯增強(qiáng)，而對(duì)照組兒童不能在生活中靈活解決問(wèn)題，也無(wú)法正確處理焦慮感。表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和傳統(tǒng)的干預(yù)方法聯(lián)合具有優(yōu)越性。

3 展望

3.1 探究孤獨(dú)癥的生物機(jī)制 雖然孤獨(dú)癥已經(jīng)受到更多人關(guān)注，但其病因仍不明確，導(dǎo)致治療方向和方法不夠精準(zhǔn)到位。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于研究孤獨(dú)癥的生物機(jī)制，反之，生物機(jī)制明確后也可以進(jìn)一步完善虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。研究者在以后研究中可以從孤獨(dú)癥的本源方面進(jìn)行探究，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)追尋孤獨(dú)癥的生理原因，實(shí)現(xiàn)對(duì)癥下藥。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以監(jiān)測(cè)心電圖、脈沖圖、皮膚溫度、皮膚電反應(yīng)4 項(xiàng)指標(biāo)。Bekele 等[23]利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)孤獨(dú)癥病人的生理信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孤獨(dú)癥病人錯(cuò)誤識(shí)別情感表達(dá)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)焦慮、出汗、心律失常、血壓升高的情況。提示研究者可以將抽象的心理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的生理指標(biāo)，從而更加精確地找出孤獨(dú)癥病人情緒變化和行為模式出現(xiàn)的根本原因。

3.2 將虛擬現(xiàn)實(shí)與其他技術(shù)融合 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他治療方式融合可能會(huì)有較好的治療效果。①與傳統(tǒng)療法融合：傳統(tǒng)療法是目前普遍使用的干預(yù)方式，但其干預(yù)效果不明顯。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)療法的一些不足之處，使干預(yù)方法向多元化、趣味化發(fā)展。②與特色療法融合：Austin 等[24]嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與催眠療法結(jié)合，他們選取2 例孤獨(dú)癥男孩作為研究對(duì)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：研究對(duì)象在試驗(yàn)過(guò)程中都很專注、放松。③與其他新興科技融合：Wall 等[25]提出將人工智能，如機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于孤獨(dú)癥的診斷中，不僅可以節(jié)省時(shí)間，而且可以提高準(zhǔn)確率。

3.3 關(guān)注人性化治療 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可應(yīng)用于人性化治療中。大多數(shù)關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與孤獨(dú)癥的研究都是關(guān)于干預(yù)方式的研究，他們關(guān)注更多的是如何治愈疾病，而忽視了他人對(duì)孤獨(dú)癥的看法、家長(zhǎng)對(duì)孤獨(dú)癥患兒的態(tài)度、孤獨(dú)癥照護(hù)的整體發(fā)展等。研究者在以后的研究中，一方面應(yīng)探索如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地應(yīng)用于孤獨(dú)癥干預(yù)訓(xùn)練，另一方面也應(yīng)積極發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，使更多人關(guān)注孤獨(dú)癥患兒。