VR虚拟现实技术与恐高症治疗新进展

文/肖海川 廖莹 车敬上

人有七情六欲：喜怒哀乐悲恐忧，恐惧是人类的一种基本情绪。正常人在面临危险性、威胁性刺激时都会出现恐惧的应激反应。正常的恐惧有助于个体调动生理和心理机能做出应对，是个体生存和发展的需要。但对客观事物或环境不合常理的恐惧和紧张并伴随明显的自主神经障碍则是一种病态，即恐惧症(Phobia)。恐高症是一种普遍存在的恐惧症，目前对恐高症的治疗主要是脱敏技术，VR技术为治疗恐高症提供了新的思路，本文将对其新进展进行介绍。

1 恐高症的具体表现及传统脱敏疗法

据调查,现代城市中五分之一的人说他们曾经有过强烈的不合理的恐高体验，其中20人中就有1人达到了恐高症的诊断标准。使用透明电梯，站在高楼的阳台上，坐飞机旅行，对于恐高症患者来说，都是避之大吉的事情。当恐高症患者处在高空中时，由于视觉信息发生变化以及心理上的不合理信念，在生理上会出现包括心跳加速、胸闷、胸痛、肠胃不适、恶心呕吐、发冷虚弱、手足颤抖等症状，在心理上会出现注意力涣散、焦虑、担心会有可怕的事情发生、感到被陷害、感到无助等，在行为方面则出现为逃避接近高处,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。暴露脱敏疗法是临床上用来治疗恐高症的主要方法，通过让患者反复暴露于令其恐惧的高空环境中，经过长时间的适应训练，使患者产生新的安全记忆从而改变认知，建立新的行为模式，不再对高空环境产生恐惧，这种方法一般与放松疗法共同使用。在治疗前需要患者先对诱发自己不同程度恐惧情绪的高度从低到高分级排序，然后从患者能够体验到恐惧又可以承受的等级开始持续暴露，直至这一等级的情景不再另患者产生恐惧体验，之后进入下一级场景。需要注意的是每一次暴露时令患者所体验的恐惧情绪都要适中，过于轻微则起不到暴露的效果，过于严重则可能危害患者的安全。在治疗过程中要做好预防保护措施，若出现诸如过度换气综合征之类情况则应立即终止治疗。

传统的暴露疗法分为现实暴露法和想象暴露法。现实暴露法是让患者在放松的时候暴露在真实的高空情境中，其优点是具有较高的疗效且效果不会在数周和数月后消失，而其缺点包括时间成本较高，实施难度较大，刺激等级分级可能不均匀，情境难以重现并可能伴随危险等。想象暴露法是引导患者想象其处在高空情境中。通过在恐惧情境和放松情境的想象切换，进而消除恐惧心理，其优点为简单易行，较为经济且不具有危险性。但想象暴露法要求患者具有良好的想象力和沉浸性，而一些患者由于恐惧情绪发作可能抵触想象甚至根本无法进行想象，如此则达不到暴露的效果，此外即使患者能够想象，治疗师也很难把握其想象内容。则无法达到很好的浸润效果而会影响到治疗的效果。并且治疗者无法确知患者想象的情景。

虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术的发展，为暴露疗法的实施提供了良好的技术基础，使得结合现实暴露法和想象暴露法的优点成为可能。将VR技术引入暴露疗法，让患者暴露在VR技术所制造的特定虚拟恐惧场景中，对其实行暴露治疗，这种新方法我们称之为VR暴露疗法(VR exposure therapy，VRET)。自1992年进行第一次VRET实验后，评估VRET有效性的相关研究剧增。VRET利用现实模拟技术，让患者能够沉浸其中。由于虚拟的特点，治疗师可根据患者的情况及时调整情景暴露的等级场景和暴露时间，每一种情景可无限重复，而且VRET不会像现实暴露疗法具有危险性。因此，VRET将成为替代传统暴露疗法治疗恐高症的新方法。

2 基于VR的恐高症治疗

2.1 设计思路

2.1.1 搭建VR平台与场景

使用VR技术实行暴露疗法，最重要的就是患者所暴露的环境是否足够真实，因此VR平台的搭建和场景的布置十分重要。通常使用一些游戏引擎如Unity3D等来进行VRET场景开发，使用这些游戏引擎不仅能够依靠自己所需的场景进行设计，并且这些游戏引擎所适用的操作系统环境也比较广泛，如Windows、IOS、PS等。VRET技术的疗效很大程度的依赖于患者对虚拟场景的沉浸感，这就要求虚拟场景需要有很高的逼真度。在设计虚拟场景时，也可以适当加入一些不稳定因素，如处于高处，玻璃墙面破碎等情景，让患者更快进入恐惧感，帮助暴露疗法进入实施过程。VRET在建立虚拟场景后，常与虚拟现实设备或体感交互设备，如虚拟头盔，动作捕捉设备等联合使用，让人能更好的进入场景，达到“身临其境”的感受，为VRET后续治疗提供有利条件。

图1：VR头盔实例图

2.1.2 VR头盔增加沉浸感

VR头盔（Head Mounted Display, HMD）可大幅度地提升恐高症患者在虚拟现实中的沉浸感。HMD的内部有屏幕，耳朵附近有扬声器，且配备有陀螺仪。患者的视线集中在屏幕生成的图像上，图象可以根据患者头部转动而发生改变，这样就使得现实世界被拒之门外，不再被察觉。通过此类设备，人们不只是使用视觉因素来进入虚拟场景，而是视、听、触、嗅多感官共同感知模拟的现实场景，追求更高的逼真度，让患者能够更好的投入其中。

2.1.3 手势捕捉设备增加触觉沉浸感

手势捕捉设备利用恐高症患者橡胶手错觉( rubber-hand illusion)，即在虚拟现实中观察到自己的手部抓住某种东西或被拍打触碰时，会认为自己在真实世界中“真的”抓住了这样东西或者被拍打，实现了虚拟与现实的感觉交互，增添患者的沉浸感，提升暴露疗法的治疗效果。

2.2 效能分析

2.2.1 VRET的优势

VRET沉浸感强，可能具有一定的催眠性，并且可以做到多感知通道结合。例如让患者站在高山之上，可以通过佩戴的传感设备让患者感受刮风的声音和寒冷的感觉。头部转动，视角也会跟着转动，再加上逼真的虚拟现实画面与音效，真正实现视、听、触、嗅多感官结合，营造出令人身临其境的高空环境。还可以增加一些不稳定因素，如高空之中破碎的玻璃墙等，可以迅速有效地引出患者在高空中的焦虑恐惧反应，从而进行暴露脱敏治疗。

VRET治疗过程可控。HMD与治疗师操作的计算机相连。如图1所示，在电脑屏幕上，治疗师可以使用用户界面，从中看到患者正在看什么，并根据患者表现填写焦虑分数，也可以看到患者在虚拟世界中的位置。如果需要的话，治疗师还能在虚拟环境中移动患者。通过实时对患者血压、脉搏等生理指标的测量，治疗师可以适时调整虚拟现实场景。如果患者暴露在虚拟现实中，但其生理指标并没有反映出恐惧状态，治疗师可以适当提高高空环境的恐惧等级。如果暴露治疗过程中患者的生理指标超出正常范围，行为表现失控，治疗师可以降低恐惧等级或者暂停治疗。

2.2.2 VRET应用不足的原因分析

目前来看，VR技术应用在治疗恐高症上在国内真正落地的较少，还处于学术探索阶段。究其原因，一是开发技术的限制，二是个人的特征和态度可能对治疗效果造成影响。

2.2.2.1 VR开发技术的限制

（1）虚拟场景开发难度较大。理想状态下对VRET与传统暴露疗法的比较应该是同时在同样的场景下进行实验，这样才能对两种暴露疗法的有效性进行实际的比较。因此，需要虚拟现实场景最好能对现实进行1：1呈现，逼真度越高越好，这样对开发人员的技术要求很高，耗费的时间也较长。同时，虚拟现实系统需要运用大量3D呈现技术，因此对硬件设施的要求较高，这样就增加了实验成本。

（2）不少使用者表示佩戴虚拟现实头盔会产生头晕的现象，医学中称之为“动晕症”。这可能是由于用户的视觉动向与新场景的出现存在一定的延迟，即“更新延迟”。更新延迟会引起恶心、出汗、胃痛、头晕、身体发热、头痛、流涎增加或减少以及嗜睡等症状。在未来的发展中，提高VR分辨率及更新速度是研究者需要考虑的问题。在VRET治疗时，尤其要考虑给予患者休息时间来减轻头晕现象。

图2：训练过程示意图

2.2.2.2 个体多样化对恐高症治疗带来的挑战

首先，每个人对虚拟现实技术的接受程度并不相同，对于新的事物人们的表现总是带有怀疑性和观望性。由于虚拟现实技术在全球范围内还未普及，患者对该技术可能存在回避心理，就算患者显示有强烈的兴趣和参与意愿，但实际可能并不相信、不配合，这会对治疗产生巨大影响。此外有一些证据表明，个人特征，如沉浸程度和被催眠能力也可能影响VRET的有效性，需要进一步的研究来调查哪些系统特征和哪些人格特征与VRET的成功治疗有关。

其次，由于每个人的恐高程度和表现不同，针对不同的患者需要设置不同的场景和方法。这就需要研究者对患者进行深入了解调查，选用合适的场景进行治疗，同时也考验技术人员3D呈现技术设计。

此外，虽然在实验室中VRET得到了大量研究，但是其临床效果是否能够达到实验中的疗效有待商榷。因为对于VRET治疗效果的测量多基于自我报告而不是正式的行为测试，所以我们不能准确知道恐高症患者是否能将在虚拟世界中学习到的认知改变运用于真实情况下。而对于常使用的生理指标（如心率、血压等），不仅会用于测量患者的焦虑程度，同时也用于测量患者在虚拟世界中的“真实感”，这就可能造成变量之间出现交互作用而对治疗效果测量产生偏差。

3 VR治疗恐高症展望

3.1 计算机科学与心理学跨学科研究

VR 技术是在计算机图形学、传感技术、显示技术、计算机动画模拟与仿真技术、人机交互技术、心理学、人工智能等学科的基础之上发展起来的，其中 “现实”泛指客观上可能存在或不存在于世界上的任何环境或事物，它在实际操作中也许是可实现的，也有可能难以实现或根本无法实现。而“虚拟”则是指用计算机生成的意思。借助于该技术的发展，用户在计算机创造的虚拟世界中体验到身临其境的感觉，还可同虚拟世界中的物体进行交互。虚拟是计算机科学家来实现的，体验的现实的程度及怎样的交互是对患者有益的，要靠心理学家去研究，因此两者联合攻关才能产生创新性产品。

在前期对恐高症的研究中，VR技术一般作为一个辅助工具帮助恐高症患者进入相关情境，其没有认知干预功能或帮助患者放松的效果。治疗师需要根据患者相关情况及自身经验选择相应虚拟情境，但最好的心理治疗不是简单的谈话疗法，而是在现实世界中采取直接的主动学习和指导的形式，大多数治疗师通常只有很少的时间在诊所以外与患者会话。这并不能很好的满足患者的治疗需求。

在最新的研究中，牛津虚拟现实（Oxford VR）公司开发了一款VR软件治疗恐高症，与往常研究不同的是，此研究不需要治疗师参与，而是使用了虚拟教练来指导患者行为，达到认知干预效果，训练过程示意见图2。这个过程消除患者对治疗师的抵抗心理，能使患者更好地进入治疗状态。患者可以通过与虚拟教练的交流来定制治疗，让患者更愿意进入困扰他们的高度。它通过引导参与者在虚拟高度中进行一系列分级练习，以促进认知变化，即发展安全记忆来抵消恐惧联想。随机分组实验结果表明，使用虚拟教练进行治疗者对比不接受治疗者，其恐高程度明显降低。

3.2 构建更完整清晰的作用机制和理论

国内外学者对于虚拟现实技术一致好评，它的优点包括：交互性、灵活性、可控性、机密性、安全性、省时、节约成本和可重复性。但对其研究主要集中在用户表现和用户反馈上，很少去探究其背后心理机制，关于VRET疗效的中介变量和调节变量的研究也才刚刚开始。而且多数研究者对虚拟现实技术的应用局限在视觉方面，其他感觉刺激如听觉、触觉、嗅觉的应用还比较少，如果要将VRET技术作为一个独立的心理干预手段，需要全面考虑虚拟现实与真正现实的一致性，完善虚拟现实平台的建立。使用VR技术治疗恐高症的内在心理过程目前还是一个“黑箱”，其在虚拟现实中的“真实感”与产生的焦虑之间是否存在线性关系需要进一步通过大量的实验才能得到验证。有学者提出，VRET既可以作为治疗的手段，也可以在心理治疗后作为疗效测量方法，今后的研究方向可以结合认知神经科学，使用生理指标及关注治疗后患者的长期效果，对虚拟治疗的治疗效果进行评估及研究，建立相应理论框架。

4 结语

本文对恐高症的起因及VR技术特点进行了详细的阐述，研究表明，虚拟现实暴露疗法（VRET）具有很强的安全性，在治疗过程中，患者不会出现由于视觉眩晕等症状导致的意外坠落，给患者的生命安全提供了保障。文章分析了当前VR技术在治疗恐高症过程中表现出的优势和其没有得到广泛推广的原因。文章最后对VR发展与恐高症治疗结合的前景进行了展望。