虛擬現(xiàn)實對測評恐高癥的可行性研究

劉佳榮+胡琴+陳志航+胡澤銘+鄧宇飛+蔡佳濤+蔡勇

摘 要：目的：探究把虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）應(yīng)用于恐高癥測評的可行性。方法：通過對當(dāng)前國內(nèi)治療恐高癥的案例以及VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合了虛擬現(xiàn)實暴露療法的基本概念，利用穿戴式VR設(shè)備以及智能手環(huán)對人在虛擬場景中的心率變化進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集，同時對運用VR技術(shù)測評恐高癥進(jìn)行了優(yōu)劣分析。結(jié)果：高于75%的體驗者認(rèn)可虛擬場景帶來的真實度并且在場景中有比正常狀態(tài)下高的心率變化。結(jié)論：把虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用在測評恐高癥上是科學(xué)可行的。

關(guān)鍵詞：恐高癥； 虛擬現(xiàn)實技術(shù)；虛擬現(xiàn)實暴露療法；穿戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備

中圖分類號：R749.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0026-03

Abstract： Objective： to explore the feasibility of virtual reality （VR） in the assessment of acrophobia. Methods： the basic concept of virtual reality exposure therapy was analyzed by analyzing the current domestic cases of treating acrophobia and the development of VR technology， using wearable VR device and intelligent bracelet to collect the data of human heart rate change in the virtual scene. At the same time， the advantages and disadvantages of using VR technology to measure acrophobia are analyzed. Results： more than 75% of the experience participants recognized the reality of the virtual scene and had a higher heart rate change in the scene than in the normal state. Conclusion： it is scientific and feasible to use virtual reality technology in assessing acrophobia.

Keywords： acrophobia； virtual reality technology； virtual reality exposure therapy； wearable virtual reality devices

引言

恐高癥是以對一定程度以上的高度產(chǎn)生過度驚恐情緒為主要特征的心理障礙?？指甙Y患者無法面對高處，甚至無法坐飛機(jī)或者登山，恐高癥已經(jīng)為人們的生活帶來了很多困擾。

恐高癥的傳統(tǒng)療法主要有認(rèn)知行為療法，催眠療法，藥物治療。然而，認(rèn)知行為療法需要來訪者有足夠的想象力，來逐步想象令自己產(chǎn)生恐懼情感的場景，這給治療過程帶來了很大程度的局限性。藥物治療與催眠療法直接作用于來訪者的身體與大腦，長時間的藥物治療對于來訪者的生理與心理健康都會帶來潛在的安全隱患。

目前，國內(nèi)測評恐高癥的方式還是以長期的人工咨詢?yōu)橹鳌＠?，在寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院的醫(yī)務(wù)室對大學(xué)生恐高癥心理咨詢的個案報告中提到，雖然進(jìn)行的系統(tǒng)脫敏對恐高癥的治療取得了理想的效果，但進(jìn)行的12次咨詢有很長的時間跨度[1]。

在國外有過應(yīng)用VR技術(shù)對恐高癥進(jìn)行治療的個案研究，最早的治療恐高癥的研究是在1993年底進(jìn)行的（Rothbaum， Hodges， Kooper， Opdyke， Williford & North， 1995）[2]，在該試驗中研究對象是一名19歲的大學(xué)生，在多次使用引發(fā)該大學(xué)生恐高癥的電梯場景進(jìn)行分級治療后，該大學(xué)生處于電梯內(nèi)的焦慮情緒有了明顯降低。也有一部分研究者采用隨機(jī)、控制組實驗進(jìn)行研究[3]。臨床實踐表明，心理治療中運用VR技術(shù)不僅可以顯著地改善治療條件和保證患者的安全，并有助于嚴(yán)格地保護(hù)患者的隱私權(quán)，從而能得到患者更好的配合，幫助他們盡可能在比較短的時間內(nèi)恢復(fù)正常生活[4-5]。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)：

VR技術(shù)是一種集合了光學(xué)原理，3D視覺傳感技術(shù)，多媒體人機(jī)交互技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)原理的高新技術(shù)。國內(nèi)的VR技術(shù)一直受到政府有關(guān)部門和科學(xué)家們的高度重視，在航天、人臉圖像合成、硬件設(shè)備的研究上有了重大的進(jìn)展。[6-7]VR技術(shù)的深度互動，增強(qiáng)想象力，深度沉浸式體驗特性改變了傳統(tǒng)的窗口式人機(jī)交互方式，把使用者“帶進(jìn)”了計算機(jī)內(nèi)的虛擬世界。[8-9]使用者可以借助穿戴式VR設(shè)備和手持式傳感器在虛擬世界中獲得與真實世界相同的體驗，同時也可以與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互。

虛擬現(xiàn)實頭盔：

VR頭盔是可以隨身攜帶的穿戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。頭盔顯示器利用光線折射原理實現(xiàn)全像視覺，將個體與真實世界完全隔離開來，計算機(jī)生成的圖象傳至頭盔的內(nèi)屏幕，體驗者左右眼看到的圖象由于一定的視差而產(chǎn)生空間深度感，附在頭盔上的感應(yīng)器和追蹤設(shè)備將個體頭部的運動信號發(fā)送到電腦以便產(chǎn)生與運動相匹配的圖象[10]。自帶的入耳式耳機(jī)帶來封閉式聽覺環(huán)境，排除外界干擾。部分虛擬現(xiàn)實頭盔會集成一些外部傳感器實現(xiàn)使用者與系統(tǒng)間的交互功能，例如手柄，機(jī)器手套等。[11-12]

虛擬現(xiàn)實暴露療法：

虛擬顯示暴露療法（Virtual Reality Exposure Therapy，簡稱VRET）是結(jié)合了VR技術(shù)的新式心理療法。其方法通過VR技術(shù)創(chuàng)造足以誘發(fā)出心理障礙患者焦慮情緒的虛擬場景，讓患者在場景中堅持到焦慮情緒緩和，使之逐漸適應(yīng)場景并最終克服心理障礙。VRET結(jié)合了傳統(tǒng)實景暴露療法以及想象暴露療法的優(yōu)點，給予了患者相應(yīng)的情景重現(xiàn)以及引發(fā)思考的媒介。VRET可以控制在一間辦公室大小的房間中進(jìn)行，患者的安全以及隱私權(quán)得到保障。治療師可以控制療程的進(jìn)行，隨時切換場景來觀察患者在虛擬場景中的經(jīng)歷以及其在現(xiàn)實中的生理反應(yīng)。因此，VRET對于恐高癥的治療來說是一種更高效的療法。endprint

1 測試方法

測試中體驗者的活動范圍為4.5m2的空間，體驗者佩戴好虛擬現(xiàn)實頭盔和監(jiān)控心率的手環(huán)設(shè)備后，由過程控制者啟動程序。監(jiān)控心率手環(huán)設(shè)備通過內(nèi)置感應(yīng)板感應(yīng)體驗者手腕的脈搏變化，實時顯示體驗者的心率指數(shù)。體驗者在視覺，聽覺充分沉浸在虛擬場景的情況下，進(jìn)入一種類似“靈魂出竅”的狀態(tài)，如圖1。

2 內(nèi)容設(shè)計

2.1 流程設(shè)計

在體驗者進(jìn)入虛擬場景后，為了避免現(xiàn)實與虛擬場景切換給體驗者帶來的心理影響，體驗者會有一段較短的時間內(nèi)在虛擬場景中四處走動，適應(yīng)虛擬場景。待體驗者的心率指數(shù)進(jìn)入平穩(wěn)狀態(tài)后，測試開始。體驗者會按序進(jìn)入建筑內(nèi)從1層上升到26層的電梯，26層室外的高空吊橋以及鋼絲，從26層上升到40層的電梯，40層無護(hù)欄的樓頂天臺場景，實現(xiàn)流程如圖2。

2.2 場景設(shè)計

虛擬場景為設(shè)計好的一個城市模型，通過科學(xué)設(shè)計模型比例以及樣式設(shè)計，營造出真實的城市氛圍。城市中心的高樓為體驗者在虛擬場景內(nèi)主要的活動范圍，建筑內(nèi)有觸發(fā)式動作，如門的自動感應(yīng)，建筑內(nèi)物體的碰撞檢測等。觸發(fā)式動作可以增強(qiáng)體驗者在場景中感受到的真實感以及交互性，帶來更好的測試體驗。

3 結(jié)果

測試征集了20位體驗者進(jìn)行虛擬場景的體驗，進(jìn)行測試前先對體驗者進(jìn)行過一次有關(guān)其恐高情況的問卷調(diào)查，獲取其心理“耐高性”，結(jié)果見表1。

問卷中聲明假設(shè)每層樓高度為3m

測試中體驗者進(jìn)行虛擬場景的體驗，體驗者進(jìn)入的虛擬場景相同，測試進(jìn)行的地點環(huán)境相同。工作人員實時監(jiān)測體驗者的心率變化，并計算其心率峰值，作為體驗效果的評判指標(biāo)，把測試結(jié)果分為A組，B組和C組，結(jié)果詳見表2。

測試結(jié)束后研究者邀請了體驗者進(jìn)行關(guān)于本次體驗的問卷調(diào)查，內(nèi)容為虛擬場景系統(tǒng)帶給體驗者的真實度，恐懼度效果，調(diào)查結(jié)果見圖7和圖8。

4 討論

根據(jù)體驗者的反饋，他們在場景的確能感受到建筑帶給他們的高度感。對于自認(rèn)為是輕微恐高的體驗者，其在虛擬場景中表現(xiàn)得比其他正常組的體驗者更專注，在高空中進(jìn)行的頻繁活動甚至能引起他們的焦慮情緒。同時初次進(jìn)入虛擬場景的體驗者并沒有表現(xiàn)出排斥等不適癥狀，保證了此次測試的穩(wěn)定性。

在室內(nèi)進(jìn)行的虛擬場景體驗加強(qiáng)了治療過程的可控性，當(dāng)體驗者出現(xiàn)過于激烈的恐高癥狀時可以隨時退出體驗環(huán)境，同時也保障了其人身安全。同時，VR技術(shù)也能應(yīng)對體驗者的回避行為，讓體驗者在面臨令自己恐懼的場景時不需要克服自己的回避情緒，繼續(xù)進(jìn)行測試。

穿戴式VR設(shè)備與外部生理條件監(jiān)測設(shè)備的組合構(gòu)成了一個易觀察，可循環(huán)的測試系統(tǒng)。這個系統(tǒng)使得測試恐高癥的方法變得更簡易化，數(shù)據(jù)的反映更加直觀。咨詢師不需要具備太高的硬件操作能力，便可使用這套系統(tǒng)。這對于未來系統(tǒng)整體的投入使用，操作培訓(xùn)帶來了很大的便利。

在現(xiàn)實的應(yīng)用中，雖然對恐高癥的測評可以用機(jī)器自動化進(jìn)行，但還是需要研究人員中有資深的心理治療師，治療師必須通過觀察來訪者在虛擬場景中的表現(xiàn)評定其焦慮情緒的級別，并在測試后完成對來訪者恐高情況進(jìn)行的評估，才能在后續(xù)對來訪者進(jìn)行分級的系統(tǒng)脫敏。

本次研究使用的穿戴式VR設(shè)備以及心率監(jiān)測設(shè)備并非專門制作的配套設(shè)備。兩種設(shè)備獨立工作無法建立連接，這給心率信息的獲取帶來了不便。在實際的醫(yī)療使用中應(yīng)有配套的生理條件監(jiān)測設(shè)備全面地反映使用者的生理數(shù)據(jù)，并且相應(yīng)的生理數(shù)據(jù)可以顯示在虛擬場景中，實現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)的同步。

5 結(jié)束語

虛擬場景的確能通過視覺體驗影響到人的心理與生理，帶給使用者足夠的真實感。這也驗證了在恐高癥等心理障礙的治療上，利用VR技術(shù)設(shè)計以及制作療程是科學(xué)可行的。穿戴式VR設(shè)備的高度技術(shù)集成與易攜帶性為心理障礙治療的“虛擬化”提供了很大的應(yīng)用前景。隨著硬件技術(shù)上的改進(jìn)，各種穿戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備也往著“低成本，高質(zhì)量”的方向發(fā)展，使用VR技術(shù)進(jìn)行心理治療的成本會有所下降。這種低風(fēng)險，易控制的治療方式會隨著科技的發(fā)展得到更多的普及，這會是眾多恐高癥患者的福音。

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