虚拟现实对测评恐高症的可行性研究

2018-01-24刘佳荣胡琴陈志航胡泽铭邓宇飞蔡佳涛蔡勇

科技创新与应用 2018年3期

刘佳荣+胡琴+陈志航+胡泽铭+邓宇飞+蔡佳涛+蔡勇

摘要：目的：探究把虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）应用于恐高症测评的可行性。方法：通过对当前国内治疗恐高症的案例以及VR技术的发展现状进行分析，结合了虚拟现实暴露疗法的基本概念，利用穿戴式VR设备以及智能手环对人在虚拟场景中的心率变化进行了数据收集，同时对运用VR技术测评恐高症进行了优劣分析。结果：高于75%的体验者认可虚拟场景带来的真实度并且在场景中有比正常状态下高的心率变化。结论：把虚拟现实技术运用在测评恐高症上是科学可行的。

关键词：恐高症；虚拟现实技术；虚拟现实暴露疗法；穿戴式虚拟现实设备

中图分类号：R749.7 文献标志码：A 文章编号：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

恐高症是以对一定程度以上的高度产生过度惊恐情绪为主要特征的心理障碍。恐高症患者无法面对高处，甚至无法坐飞机或者登山，恐高症已经为人们的生活带来了很多困扰。

恐高症的传统疗法主要有认知行为疗法，催眠疗法，药物治疗。然而，认知行为疗法需要来访者有足够的想象力，来逐步想象令自己产生恐惧情感的场景，这给治疗过程带来了很大程度的局限性。药物治疗与催眠疗法直接作用于来访者的身体与大脑，长时间的药物治疗对于来访者的生理与心理健康都会带来潜在的安全隐患。

目前，国内测评恐高症的方式还是以长期的人工咨询为主。例如，在宁波职业技术学院的医务室对大学生恐高症心理咨询的个案报告中提到，虽然进行的系统脱敏对恐高症的治疗取得了理想的效果，但進行的12次咨询有很长的时间跨度[1]。

在国外有过应用VR技术对恐高症进行治疗的个案研究，最早的治疗恐高症的研究是在1993年底进行的（Rothbaum， Hodges， Kooper， Opdyke， Williford & North， 1995）[2]，在该试验中研究对象是一名19岁的大学生，在多次使用引发该大学生恐高症的电梯场景进行分级治疗后，该大学生处于电梯内的焦虑情绪有了明显降低。也有一部分研究者采用随机、控制组实验进行研究[3]。临床实践表明，心理治疗中运用VR技术不仅可以显著地改善治疗条件和保证患者的安全，并有助于严格地保护患者的隐私权，从而能得到患者更好的配合，帮助他们尽可能在比较短的时间内恢复正常生活[4-5]。

虚拟现实技术：

VR技术是一种集合了光学原理，3D视觉传感技术，多媒体人机交互技术等多种科学技术原理的高新技术。国内的VR技术一直受到政府有关部门和科学家们的高度重视，在航天、人脸图像合成、硬件设备的研究上有了重大的进展。[6-7]VR技术的深度互动，增强想象力，深度沉浸式体验特性改变了传统的窗口式人机交互方式，把使用者“带进”了计算机内的虚拟世界。[8-9]使用者可以借助穿戴式VR设备和手持式传感器在虚拟世界中获得与真实世界相同的体验，同时也可以与虚拟世界中的物体进行交互。

虚拟现实头盔：

VR头盔是可以随身携带的穿戴式虚拟现实设备。头盔显示器利用光线折射原理实现全像视觉，将个体与真实世界完全隔离开来，计算机生成的图象传至头盔的内屏幕，体验者左右眼看到的图象由于一定的视差而产生空间深度感，附在头盔上的感应器和追踪设备将个体头部的运动信号发送到电脑以便产生与运动相匹配的图象[10]。自带的入耳式耳机带来封闭式听觉环境，排除外界干扰。部分虚拟现实头盔会集成一些外部传感器实现使用者与系统间的交互功能，例如手柄，机器手套等。[11-12]

虚拟现实暴露疗法：

虚拟显示暴露疗法（Virtual Reality Exposure Therapy，简称VRET）是结合了VR技术的新式心理疗法。其方法通过VR技术创造足以诱发出心理障碍患者焦虑情绪的虚拟场景，让患者在场景中坚持到焦虑情绪缓和，使之逐渐适应场景并最终克服心理障碍。VRET结合了传统实景暴露疗法以及想象暴露疗法的优点，给予了患者相应的情景重现以及引发思考的媒介。VRET可以控制在一间办公室大小的房间中进行，患者的安全以及隐私权得到保障。治疗师可以控制疗程的进行，随时切换场景来观察患者在虚拟场景中的经历以及其在现实中的生理反应。因此，VRET对于恐高症的治疗来说是一种更高效的疗法。endprint

1 测试方法

测试中体验者的活动范围为4.5m2的空间，体验者佩戴好虚拟现实头盔和监控心率的手环设备后，由过程控制者启动程序。监控心率手环设备通过内置感应板感应体验者手腕的脉搏变化，实时显示体验者的心率指数。体验者在视觉，听觉充分沉浸在虚拟场景的情况下，进入一种类似“灵魂出窍”的状态，如图1。

2 内容设计

2.1 流程设计

在体验者进入虚拟场景后，为了避免现实与虚拟场景切换给体验者带来的心理影响，体验者会有一段较短的时间内在虚拟场景中四处走动，适应虚拟场景。待体验者的心率指数进入平稳状态后，测试开始。体验者会按序进入建筑内从1层上升到26层的电梯，26层室外的高空吊桥以及钢丝，从26层上升到40层的电梯，40层无护栏的楼顶天台场景，实现流程如图2。

2.2 场景设计

虚拟场景为设计好的一个城市模型，通过科学设计模型比例以及样式设计，营造出真实的城市氛围。城市中心的高楼为体验者在虚拟场景内主要的活动范围，建筑内有触发式动作，如门的自动感应，建筑内物体的碰撞检测等。触发式动作可以增强体验者在场景中感受到的真实感以及交互性，带来更好的测试体验。

3 结果

测试征集了20位体验者进行虚拟场景的体验，进行测试前先对体验者进行过一次有关其恐高情况的问卷调查，获取其心理“耐高性”，结果见表1。

问卷中声明假设每层楼高度为3m

测试中体验者进行虚拟场景的体验，体验者进入的虚拟场景相同，测试进行的地点环境相同。工作人员实时监测体验者的心率变化，并计算其心率峰值，作为体验效果的评判指标，把测试结果分为A组，B组和C组，结果详见表2。

测试结束后研究者邀请了体验者进行关于本次体验的问卷调查，内容为虚拟场景系统带给体验者的真实度，恐惧度效果，调查结果见图7和图8。

4 讨论

根据体验者的反馈，他们在场景的确能感受到建筑带给他们的高度感。对于自认为是轻微恐高的体验者，其在虚拟场景中表现得比其他正常组的体验者更专注，在高空中进行的频繁活动甚至能引起他们的焦虑情绪。同时初次进入虚拟场景的体验者并没有表现出排斥等不适症状，保证了此次测试的稳定性。

在室内进行的虚拟场景体验加强了治疗过程的可控性，当体验者出现过于激烈的恐高症状时可以随时退出体验环境，同时也保障了其人身安全。同时，VR技术也能应对体验者的回避行为，让体验者在面临令自己恐惧的场景时不需要克服自己的回避情绪，继续进行测试。

穿戴式VR设备与外部生理条件监测设备的组合构成了一个易观察，可循环的测试系统。这个系统使得测试恐高症的方法变得更简易化，数据的反映更加直观。咨询师不需要具备太高的硬件操作能力，便可使用这套系统。这对于未来系统整体的投入使用，操作培训带来了很大的便利。

在现实的应用中，虽然对恐高症的测评可以用机器自动化进行，但还是需要研究人员中有资深的心理治疗师，治疗师必须通过观察来访者在虚拟场景中的表现评定其焦虑情绪的级别，并在测试后完成对来访者恐高情况进行的评估，才能在后续对来访者进行分级的系统脱敏。

本次研究使用的穿戴式VR设备以及心率监测设备并非专门制作的配套设备。两种设备独立工作无法建立连接，这给心率信息的获取带来了不便。在实际的医疗使用中应有配套的生理条件监测设备全面地反映使用者的生理数据，并且相应的生理数据可以显示在虚拟场景中，实现获取数据和显示数据的同步。

5 结束语

虚拟场景的确能通过视觉体验影响到人的心理与生理，带给使用者足够的真实感。这也验证了在恐高症等心理障碍的治疗上，利用VR技术设计以及制作疗程是科学可行的。穿戴式VR设备的高度技术集成与易携带性为心理障碍治疗的“虚拟化”提供了很大的应用前景。随着硬件技术上的改进，各种穿戴式虚拟现实设备也往着“低成本，高质量”的方向发展，使用VR技术进行心理治疗的成本会有所下降。这种低风险，易控制的治疗方式会随着科技的发展得到更多的普及，这会是众多恐高症患者的福音。

参考文献：

[1]童开妙.1名大二学生恐高症心理咨询个案报告[J].保健医学研究与实践，2006，3（4）：20-22.

[2]Rothbaum， Hodges， Kooper，edc.Virtual reality graded exposure in the treatment of acrophobia：A case report[J].Behavior Therapy，1995，26（3）：547-554.

[3]王雪，王广新.虚拟现实暴露疗法在心理治疗中的应用研究综述[J].心理技术与应用，2014（12）：12-14.

[4]姚斌，彭绪坤.虚拟现实技术在心理医学中的应用初探[J].中国医药导报，2006，3（32）：143-144

[5]赵杨杰.虚拟现实技术在心理治疗方面的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（6）：153-153.

[6]姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2004，23（2）：238-240.

[7]邹湘军，孙健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J].系统仿真学报，2004，16（9）：1905-1909.

[8]主福洋.虚拟现实技术的现状及发展趋势[J].中国新通信，2012（20）：37-37.

[9]陶维东，孙弘进，陶晓丽，等.浸入式虚拟现实技术在心理学研究中的应用[J].现代生物医学进展，2006，6（3）：58-62.

[10]闫京江，吴灵丹，孙弘进.运用虚拟现实暴露疗法治疗飞行恐惧症的研究述評[J].现代生物医学进展，2007，7（9）：1372-1374.

[11]邹明扬，杨冕清，冯蕾，等.基于虚拟现实技术与VR设备的心理宣泄的应用[J].电脑迷，2017（7）.