虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法在蜘蛛恐怖癥中的應(yīng)用：機(jī)制、效果及展望

鄒湘，王殊軼，樊琳，豆建生，王浴屺

上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院（上海 ,200093）

0 引言

蜘蛛恐懼癥指對見到蜘蛛、接觸蜘蛛、觀看蜘蛛圖片、影像以及自認(rèn)為有可能存在蜘蛛的封閉環(huán)境，產(chǎn)生強(qiáng)烈且不必要恐懼情緒的精神障礙疾?。?］。根據(jù)《精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊( 第五版)》（DSM-V）顯示，蜘蛛恐懼癥一年內(nèi)的患病率為3.3%～5.7%，且女性患者居多［1-2］。治療恐懼癥、焦慮癥等疾病的方法分為藥物治療和心理治療兩種［3］。藥物治療可選用苯二氮卓類藥物或/ 和抗抑郁劑，如選擇性5- 羥色胺再攝取抑制劑、三環(huán)類抗抑郁劑等，但這些藥物僅能一定程度上減輕緊張、焦慮或驚恐發(fā)作，且伴隨不良反應(yīng)。心理治療是治療該病的主要方法，有暴露療法（exposure therapy，ET）、催眠和認(rèn)知行為療法(cognitive behavior therapy, CBT)［4-5］等。傳統(tǒng)暴露療法分為想象暴露和實(shí)景暴露兩種，是通過讓患者長時間暴露于導(dǎo)致其癥狀出現(xiàn)的刺激中，使患者產(chǎn)生適應(yīng)過程而消除癥狀，建立新的行為模式的一種治療方式［6-7］，存在成本高、難控制、對治療師要求高等問題。虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法(virtual reality exposure therapy , VRET) 是將虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）技術(shù)與傳統(tǒng)暴露療法中實(shí)景暴露相結(jié)合而形成的一種新的干預(yù)方法［8］。VR技術(shù)整合了實(shí)時計算機(jī)圖形學(xué)、身體感覺傳感、視覺成像技術(shù)，可以給人擬真的、沉浸的和具有交互作用的虛擬環(huán)境［8-9］，VR 技術(shù)也被廣泛認(rèn)為是治療恐懼癥的有效工具［10-13］。

為更好地推進(jìn)VRET 在蜘蛛恐懼癥的臨床應(yīng)用，下面對VRET 在該領(lǐng)域的研究進(jìn)行分析，主要包括應(yīng)用工具、作用機(jī)制和發(fā)展歷程。文章最后對該領(lǐng)域未來研究進(jìn)行了展望：考慮第三人稱視角的作用機(jī)制，提供多角度的治療體驗(yàn)；VRET治療系統(tǒng)中考慮人因工程；設(shè)計自主化VRET，以擺脫對治療師的依賴。

1 VRET 的應(yīng)用工具

VRET 應(yīng)用工具有VR 眼鏡、計算機(jī)系統(tǒng)和基于投影的系統(tǒng)（如：CAVE 系統(tǒng)）等，其中主要的應(yīng)用工具為VR 頭戴顯示器（head mounted display，HMD）［8］。VR HMD 設(shè)備主要通過四個關(guān)鍵技術(shù)來增強(qiáng)VRET 暴露效果。

（1）通過雙目攝像機(jī)制作景深效果，讓物體具有立體感。通過將VR HMD 屏幕橫向一分為二中間隔斷，讓兩只眼睛看到即時圖像是不同位置，產(chǎn)生錯位感，這樣人腦就能感受到距離感。

（2）通過凸透鏡放大眼睛看到的即時圖像范圍，其設(shè)備參數(shù)為視場角（field of view，F(xiàn)OV）。FOV 是顯示器邊緣與觀察點(diǎn)( 眼睛) 連線的夾角。FOV 越大眼睛看見得越多，越接近裸眼視角的寬度，那么VR 暴露體驗(yàn)效果越好。

（3）通過提高分辨率和添加渲染效果，讓畫面的顆粒感減少，圖像更清晰，場景更逼真則更易沉浸其中。

（4）通過頭部追蹤，產(chǎn)生360°的三維空間感從而獲得沉浸感受。

2 VRET 的作用機(jī)制

VRET 治療蜘蛛恐懼癥有療效且有發(fā)展?jié)摿?，但VRET 治療蜘蛛恐懼癥的具體作用機(jī)制在學(xué)術(shù)界暫無統(tǒng)一定論。

情緒過程理論認(rèn)為，當(dāng)一個情緒刺激物作用于感官時，會引起身體的某種變化，激起神經(jīng)沖動，傳至中樞神經(jīng)系統(tǒng)而產(chǎn)生情緒［14］。減少恐懼需要兩個必要條件：一是恐懼情緒被激活，二是整合不合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。則VRET 必須要有沉浸感（immersion）和存在感（presence）。沉浸感指通過技術(shù)手段提供給人在客觀數(shù)量和質(zhì)量上感知到的投入［15］，即人對計算機(jī)系統(tǒng)或VR 系統(tǒng)創(chuàng)造和顯示出來的虛擬環(huán)境的感覺和認(rèn)識。存在感指“ 在此時此刻” 人在真實(shí)情境和虛擬環(huán)境中的反應(yīng)和情緒的一致性，可通過自我評估、行為測量和生理指標(biāo)來測量［15］。沉浸感越強(qiáng)，存在感越高，虛擬暴露效果就越接近實(shí)景暴露的效果。在VRET中，虛擬場景可以隨時開始、暫停和重復(fù)，治療師可以控制虛擬情景中交互的內(nèi)容、時長和難度，還可以通過設(shè)置刺激物的種類、形態(tài)和數(shù)量等來控制患者在VR 環(huán)境中的沉浸程度，這為蜘蛛恐懼癥的治療提供了更多可能性［13，15-17］。關(guān)于VRET的沉浸感和存在感有很多學(xué)者進(jìn)行了研究。

2.1 沉浸感

Yu 和Yen 等研究者比較了VRET 使用VR HMD 和桌面計算機(jī)設(shè)備時沉浸感的差異［18］。結(jié)果顯示，兩組都體驗(yàn)到了沉浸感，VR HMD 組引起的沉浸感受高于桌面計算機(jī)設(shè)備組。Minns 比較了2D VRET 和3D VRET 在蜘蛛恐懼癥中的效果［19］。研究發(fā)現(xiàn)，立體3D 視頻暴露療法沉浸感更高，更能夠降低患者對蜘蛛的恐懼。以上研究中VRET 沉浸感受到不同顯示設(shè)備的影響，這是因?yàn)椴煌南到y(tǒng)創(chuàng)造和顯示出的虛擬環(huán)境有不同的效果，帶來的沉浸感就不一樣。桌面顯示系統(tǒng)和VR HMD 分別具有低沉浸性和高沉浸性［20］。雖說不同系統(tǒng)帶來的沉浸感不一樣，治療效果也有差異，但各有各的優(yōu)勢。

2.2 存在感

VRET 在蜘蛛恐懼癥中的存在感可以通過刺激觸覺、嗅覺和視覺等感覺器官來改變。如Hoffman 研究發(fā)現(xiàn)，在VRET 中加入觸覺刺激(用手觸摸玩具蜘蛛)可以提高患者的存在感［21］。Fabrizio 等研究者，都探究過嗅覺刺激對存在感的影響［22］。其中Berenice研究發(fā)現(xiàn)，嗅覺刺激并不能提高VR 暴露的存在感。Tardif 等將觸覺、觸覺反饋和視覺刺激作為變量探究了VRET 的效果。研究發(fā)現(xiàn)，觸覺和觸覺反饋（觸摸時的力反饋）在VRET 上的附加價值很小。在VRET中存在感有助于喚起恐懼情緒，Matthew 和Page 的研究證實(shí)了這一點(diǎn)，并且他們還發(fā)現(xiàn)存在感會受虛擬環(huán)境中刺激元素數(shù)量的影響以及存在感和治療結(jié)果間沒有直接關(guān)系［23］。從以上研究中，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行VRET 干預(yù)治療時，通過一些感官刺激讓患者獲得更多不存在危險的刺激反應(yīng)信息和促進(jìn)患者建立強(qiáng)烈的自我效能感能最大化VRET 的有效性，提高治療效果。

3 研究階段與效果

VRET 在蜘蛛恐懼癥中的研究大致經(jīng)歷了三個階段。

3.1 早期階段：探索VRET 可行性

早期階段主要指19 世紀(jì)末到2007 年，VR 頭戴顯示器設(shè)備初步發(fā)展，逐漸擺脫了固定式VR 設(shè)備的限制，主要進(jìn)行VRET 應(yīng)用于蜘蛛恐懼癥的探索性研究。如Carlin 應(yīng)用HMD 進(jìn)行首次VRET治療蜘蛛恐怖癥的研究，將VR 技術(shù)和脫敏治療結(jié)合，治愈了一名患有嚴(yán)重蜘蛛恐怖癥20 年的37歲婦女［24］。Garcia 和Hoffman 將VR 技術(shù)與傳統(tǒng)治療方法CBT 相結(jié)合，對23 名患者進(jìn)行對照研究［25］。通過恐懼蜘蛛問卷，行為回避測試（behavioral approach test, BAT），獨(dú)立評估師和臨床醫(yī)生進(jìn)行評估。結(jié)果顯示，在VRET 組中83%的患者臨床表現(xiàn)顯著改善。這些研究者初步證明了VRET應(yīng)用于蜘蛛恐懼癥治療的可行性，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)暴露治療向虛擬暴露治療的轉(zhuǎn)變，這一時期主要對虛擬暴露治療進(jìn)行臨床應(yīng)用的嘗試。

3.2 發(fā)展階段：檢驗(yàn)VRET 有效性

發(fā)展階段主要指2008-2018 年，VR 硬件和軟件快速發(fā)展，逐漸成為了新的產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用在自閉癥、抑郁癥和焦慮癥等心理治療領(lǐng)域。研究者們?yōu)闄z驗(yàn)VRET 在蜘蛛恐懼癥中的有效性開展了眾多的對照研究。

虛擬現(xiàn)實(shí)刺激參數(shù)影響著VRET 的有效性，如形態(tài)、種類、數(shù)量、場景差異和控制等。Youssef［26］從改變蜘蛛形態(tài)、添加多重刺激這些變量中探究VRET 的應(yīng)用效果。Youssef［27］還分別采用VRET和傳統(tǒng)暴露治療兩種方法，研究治療前將恐懼情緒激活對療效的影響。研究表明，VRET 之前恐懼重新激活對療效沒有益處。該研究有利于我們優(yōu)化VR 干預(yù)設(shè)計，同時讓治療結(jié)構(gòu)更加清晰。2017 年，Healey 和Mansell 等［28］從控制方面探究了VRET的效果。以上研究者們證明了VRET 的有效性，推動了虛擬暴露治療在臨床應(yīng)用中的發(fā)展，該時期主要對VRET 治療效果進(jìn)行更加系統(tǒng)的干預(yù)設(shè)計。

3.3 成熟階段：VRET 單獨(dú)作用

2019 年起研究者們開始驗(yàn)證VRET 在蜘蛛恐懼癥中的單獨(dú)作用，這也預(yù)示著VRET 在蜘蛛恐懼癥中的應(yīng)用步入成熟階段。一方面，如今的研究開始將傳統(tǒng)方法對VRET 的影響剝離。如Schwarzmeier 和Leehr［29］等研究者將CBT 對VRET 的影響剝離，考察VRET 單獨(dú)作用的效果。研究納入204 例患者，從臨床、神經(jīng)影像和遺傳數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行全面的療效評估。另一方面，將VRET 單獨(dú)作用的效果與其他療法相對照，證實(shí)了VRET 單獨(dú)作用的有效性。如Carlos［30］檢驗(yàn)了三種暴露療法：傳統(tǒng)暴露治療、VRET 和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)暴露療法(Augmented Reality Exposure Therapy，ARET) 治療小動物類型恐懼癥的療效。研究表明［31］，三種暴露療法治療小動物恐懼癥在行為和心理上同樣有效，其中VRET 和ARET 都是單獨(dú)作用的行為暴露?？傮w來說，成熟階段VRET 在蜘蛛恐懼癥中的應(yīng)用多采用現(xiàn)代的、市場成熟的VR HMD，研究重點(diǎn)是證實(shí)VRET 單獨(dú)作用的效果，研究趨勢是從實(shí)驗(yàn)研究，向更便捷、更完善和更適合臨床應(yīng)用方面轉(zhuǎn)變。

4 研究展望

VRET 應(yīng)用于蜘蛛恐懼癥治療領(lǐng)域的研究具有廣闊的應(yīng)用前景，盡管大部分的研究報告結(jié)果顯示VRET 應(yīng)用于蜘蛛恐懼癥具有顯著療效，但這種治療方式在國內(nèi)尚未納入臨床指導(dǎo)。未來還需大規(guī)模的臨床及基礎(chǔ)研究來驗(yàn)證VRET 在蜘蛛恐懼癥中臨床應(yīng)用的有效性，以改善VRET 在臨床上的推廣。在未來VRET 應(yīng)用于蜘蛛恐懼癥的研究中，可從以下方面探索。

（1）考慮第三人稱視角的作用機(jī)制，提供多角度的治療體驗(yàn)。第三人稱視角的虛擬暴露治療可以提供給患者一個全新的視角，在大腦評估恐懼刺激時可以從第三視角審視自己，從而更快的發(fā)現(xiàn)和改變不合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

（2）VRET 治療系統(tǒng)中考慮人因工程［32］。在VRET 改變患者認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程中，患者帶上VR 眼鏡在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下面對虛擬暴露刺激進(jìn)行治療，期間涉及一些人為因素（如：生理狀態(tài)）、機(jī)器因素（如：刷新率）、環(huán)境因素（如：噪聲），這些因素或多或少地影響著治療效果。

（3）設(shè)計自主化VRET，以擺脫對治療師的依賴。VRET 在臨床傳播中存在障礙，是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)性障礙（時間、保險或后勤等）和治療師障礙（治療師少患者多，治療師對VRET 的消極態(tài)度或?qū)Ψ椒ú粔蚴煜さ龋?3］。要解決這個問題，可以考慮設(shè)計自主化VRET 治療系統(tǒng)。將治療師的角色設(shè)計到VRET 中。