芳香疗法与虚拟现实技术结合应用初探

孙冉冉

摘要：芳香疗法是一种将气味芳香的药物制成适当剂型，通过内服或外用发挥芳香物质对人体所具有的生理和心理方面作用，来减轻、预防或治疗人体某些疾病的治疗方法，其历史悠久，源远流长，并随着医学领域及相关技术的发展而不断丰富与完善，为当今世界各国人民广泛欢迎。虚拟现实（Virtual reality，VR）技术作为一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其利用计算机生成一种模拟环境，形成多源信息融合的、交互式的三维动态视景及实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中进而获得多感知、多元性体验。本研究通过对芳香疗法与VR技术的特征进行分析，提出将两者结合应用的初步构想，并对其可行性进行了探讨，为VR技术在芳香疗法领域中的发展方向提供参考。

关键词：芳香疗法;虚拟现实技术;结合

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）25-0280-04

Abstract： Aromatherapy is a kind of treatment method which can reduce， prevent or treat some diseases of human body by taking aromatic substances orally or externally and exerting their physiological and psychological effects on human body. It has a long history， and has been enriched and perfected with the development of medical and related technology， which is widely welcomed by people all over the world today. As a kind of computer simulation system which can create and experience virtual world， virtual reality technology uses computer to generate a simulation environment， forming a system simulation of multi-source information fusion， interactive three-dimensional dynamic scene and entity behavior， so that users can immerse in the environment and obtain multi-perception and multi-dimensional experience. In this paper， the characteristics of aromatherapy and virtual reality technology are analyzed， and the preliminary idea of application of combining the two technologies is put forward. The feasibility of the idea are discussed. It provides a reference for the development of virtual reality technology in the field of aromatherapy.

Key words： Aromatherapy; Virtual reality technology; Combination

1 芳香療法

“芳香疗法”作为一个专业术语最早是20世纪30年代由法国化妆品科学家Rene Maurice Gatteffosse提出，法语为“Aromatherapie”（转译成英语为 “Aromatherapy”）。它是指将气味芳香的药物制成适当的剂型，通过内服或外用，将植物的芳香物质吸入体内，发挥芳香物质所具有的生理和心理方面的作用， 用于减轻、预防或治疗人体某些疾病的治疗方法[1]。

芳香疗法有中西之分，二者有既有区别，又有许多共通之处。中医芳香疗法历史悠久，我国人民自古以来就有运用芳香药物防治疾病、辟秽消毒的习惯。早在殷商时期便有熏燎、艾蒸和酿制香酒的记载，其后周代有佩戴香囊的习惯[2]。《神农本草经》《新修本草》及《海药本草》等古籍描述了中外多类芳香药物，而《灵柩》《太平圣惠方》《本草纲目》等书亦记载了药物外治与内服的许多具体疗法。 西方芳香疗法则最早起源于埃及，并逐渐在欧洲盛行开来。它主要是指采用天然植物香料或其提取出的芳香精油，运用按摩、熏香等方式使精油分子由皮肤或呼吸道进入人体内部，来减轻、预防或治疗人体某些疾病的一种自然疗法[3]。精油、香水、香膏等芳香疗法的产品被广泛应用和流行，对西方人民健康水平的提升有较大帮助。其后在20世纪Rene Maurice Gatteffosse证明植物精油具有绝佳的杀菌止痛功效，Marguerite Maury将芳香疗法首次引入美容领域，诸多人士的实验与实践皆使芳香疗法发生了新的历史性转变，应用领域被扩大至辅助医疗与整体医疗等方面。

芳香疗法总体上可分为两大类，即内服与外用。内服如中方主要为各类芳香中药制成的方剂，如香酒、苏和香丸等，如西方则精油的内服较为少见;外用如中方有香佩法、香冠法、香熏法、香浴法、香敷法等常见疗法，如西方则精油多数为外用，主要有鼻腔吸入和按摩吸收两种常见方式。

当代芳香疗法大致具有以下三方面显著特征：

（1）芳香疗法是一种自然疗法，较为温和，副作用少。由于芳香疗法所采取的精油等产品原材料皆来自天然芳香植物，其中最主要的成分即由花朵、树叶、果实、枝干等植物部位萃取而来，能较好地保全植物原有的特性与功效;当今芳香疗法亦多采用外用的方法进行治疗——因而，芳香疗法能较温和地发挥对人体的保健作用，正常使用的情况下亦少有副作用。

（2）芳香疗法目前仅为一种辅助性质的疗法，在医学领域方面的实际作用还正在各种研究中进行相应地检验与评测[4-5]。它与普通医疗相似，但仍无法取代传统医疗的疗法。在医学领域如镇静催眠、缓解情绪焦虑、临床应用等方面的具体功效皆还在研究中。

（3）芳香疗法对于大多数人来说仍然较为陌生，多数人对此疗法的真实效果表示疑惑。在生活中，许多人仅将一些芳香疗法产品如香水、香膏等产品作为纯粹的致香用品来使用，仅了解其在美容方面的应用，但对于其在医疗、保健等方面应用的认识仍较为欠缺或不清晰。

2 虚拟现实（Virtual reality，VR）技术

VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中去，进而获得多感知、多元性的体验。VR技术是仿真技术的一个重要发展方向，是一种跨学科、多领域的多种复杂技术如传感技术、人机接口技术、计算机图形学、多媒体技术等技术的集合[6]。在技术相当发达、时代飞速发展的今天，其仍为一门十分具有挑战性的前沿学科。

VR技术在历史上经历了较为漫长的发展演变过程，大致包括人们想象后的简单模拟、萌芽、概念产生和理论形成、完善和应用四个阶段。在今天，仍保持着迅猛发展的势头，并正逐渐渗透进入社会各个领域。随着计算机科学与技术的飞速发展，其现已在军事、工程、医学、教育等领域中起着重要作用，如在军事方面，美国利用虚拟军事地图对前往阿富汗的士兵进行训练;在工程方面，VR技术在我国工业产品开发中的应用已取得不少成果;在医学方面，VR技术可用于手术过程的规划、人体解剖仿真等;在教育方面，利用VR技术制成的许多多媒体教学软件亦在多所高校的特定专业投入使用等等。VR技术及其产品亦早已悄然融入普通大众的生活中，在娱乐行业的应用产品如“星球大站”“生化危机7”等虚拟现实游戏，“山海经”“笔尖佛堂”等虚拟现实观赏类影片，都为大众生活增添了一道道亮丽的风景线。

目前多数VR作品及产品能有效模拟人在自然环境中视、听、动、感和嗅等行为的高级人机交互环境，为用户创造了一个实时反映虚拟对象变化且相互作用的三维虚拟世界，借助视觉、听觉、触觉、力觉和嗅觉等多种传感通道，使用户直接参与和探索虚拟环境[7]。Burden G与Coiffet在他们著作中描述了虚拟现实的三大特征，即3I（Imagination、Interaction、Immersion）：

（1）Imagination（想象性）：VR技术给予了人们让自己许多新奇的想法实现的机会。由于“虚拟现实”并非真正的现实，它是人们自行创作、编排的，因此它可以融入人们各种有趣的想法，让人们获得一些在真实的现实生活中无法实现的体验，像“足不出户，走遍世界”等。

（2）Interaction（交互性）：它实现了人机交互。在计算机生成的虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，如当人们用手去抓取虚拟环境中的物体时，手会有握住东西的感觉，且可以感觉到物体的重量。

（3）Immersion（沉浸感）：它使人们完全浸入这样的一种虚拟环境中。其通过对人体多感知的实现，使人们获得全方位的体验，亦真亦假，让人有如在现实生活之感。

3 芳香疗法与VR技术结合应用初步构想

3.1 利用VR技术实现虚拟芳香旅游

芳香旅游作为芳香产业与旅游产业在融合发展中诞生的一种新兴旅游方式，在近年来发展迅猛，获得了世界范围内越来越多人的关注与欢迎。在国外，芳香旅游的产生源于芳香产业的快速发展，是芳香产业发展到一定阶段的产物[8]。芳香植物在西方园林中的应用是芳香旅游发展的萌芽，18世纪英国自然风景园的出现及盛行标志着芳香旅游的发展进入起步阶段，芳香疗法开始进入芳香旅游发展的历史舞台是芳香旅游的进一步发展阶段，1971年5月法国首届国际玫瑰节的举办则标志着国外芳香旅游的发展进入最后的成熟阶段。现在，国外如欧美地区已经形成了较为完善、成熟的芳香旅游产品体系。而在中国，芳香旅游的开发起步较晚。20世纪60年代新疆伊犁薰衣草田的出现标志着中国芳香旅游的发展开始起步。其后国内出现了许多专门的芳香植物园、芳香产品文化博物馆、芳香植物文化节等。2011年新疆首届薰衣草文化节的举办标志着国内芳香旅游进入发展阶段。

芳香旅游使现代社会快节奏生活的人们有了舒缓压力的机会，通过参观芳香植物园林、使用一些芳香疗法的服务及产品，人们的身心得到了完全的放松。那么基于芳香旅游对人体产生好处的作用机理，我们可以利用VR技术向用户展现360度无死角的优美芳香植作物园林图景，伴有清晰悦耳的大自然的蟲声、鸟鸣声等声音，设计多种用户同芳香植物及小动物如蜂、蝴蝶之间的趣味性或超现实性的交互，并通过VR设备装置来实现特定芳香植物园的特定芳香气味的释放，以视、听、触、力觉与嗅觉等人体多种感知的实现让用户有如身临其境之感。若利用VR技术实现虚拟芳香旅游，那么人们足不出户，即可“前往”世界各地进行芳香旅游，获得新奇体验，最终解放身心。

3.2 利用VR技术帮助治疗

在芳香疗法的诸多实际操作方式中，嗅闻（吸入）精油或香囊等芳香产品是一种较为常见的方式。且对于人体不同的症状，所用精油的种类并不相同。如通过薰衣草精油或其他一些复合配方精油香气的嗅闻，人们的焦虑紧张情绪可以达到有效缓解，现代生活压力所引起的不适亦可以得到有效调节[9];桉木花精油可以减少皮肤细胞黑色素的形成，抑制p38 MAPK和PKA信号通路，降低能量代谢，对抗氧化作用[10]。Lehrner J等人在口腔科等待室内放入香薰精油，发现吸入精油的患者在治疗过程中情绪更稳定，焦虑和疼痛感均减轻[11];李敏清报道可薰衣草（香囊）芳香疗法有效提高老年髋部骨折患者术后睡眠质量[5];Anghel I等在外科手术中使用精油，发现可以缓解患者因手术引起的恶心和呕吐、促进伤口的愈合[12-13]。

基于嗅闻精油对人体有益及相关作用机理，我们可以利用VR技术展现一些使人心情愉悦放松的360°图景或影片，同时伴有使人心情平静、舒适的音乐，并根据用户自身的症状（用户已知自身情况并于先前选好病症种类）来释放相应精油的芳香气味，从而达到更为良好的治疗效果。

利用VR技术帮助治疗既有利于缓解用户的相关症状，又能够使一些平时生活压力较大的人得以解脱与释放，并获得新奇有趣的超现实体验。此外，对于用户（患者）而言，VR技术所提供的不仅仅是嗅觉的多感知体验会比单纯的几颗药物或几瓶精油更愿意使人接受，也更容易获得相应疗效。因而总体来讲，VR技术的参与会对芳香疗法的治疗更加有效。

3.3 利用VR技术辅助芳香疗法的教学

我国运用芳香疗法的历史十分悠久，很早就已经开始运用针灸结合芳香中药高含量精油如葱、姜、蒜、薄荷、艾草、松柏等来治疗疾病。但由于针灸需要在病人身体的一定部位用针刺入，以此刺潋神经并引起局部反应，或用火的温热刺激灼烧人体局部来达到治病的目的，因而若操作不当，针灸疗法便会具有一定危险性。初学者对于针灸疗法的学习，需要有浸淫多年的针灸大师在旁亲自指点，亦需要无数次耐心的练习与操练。

针灸无论是作为芳香疗法的一种重要治疗方式，还是作为中华民族文化和科学传统产生的宝贵遗产，对其的传承皆具有十分重要的意义。我们可以利用VR技术为针灸疗法学者展现一个模拟真人的人体（2003年初，我国第一军医大学宣布完成了国内首例女虚拟人的数据采集;首都医科大学对虚拟中国女性数据集的高分辨率可视化很有特色[14];华中科技大学完成构建了国际上分辨率最高的人体三维解剖结构数据集，实现了人体器官和组织的精细分割和三维重建[15]），并将教学VR技术分为两种学习模式：第一种是由一位虚拟的大师亲手为初学者示范针灸疗法相关规范动作，初学者可从360°进行观摩;第二种是由初学者亲自在模拟的人体上进行操作，切实提升其针灸专业水平。

通过使用VR技术辅助针灸疗法的教学，学习针灸疗法的人可以增加操作的熟练度，减少在现实生活中的真实人体上针灸失误的可能性，且对于那些真心希望学好针灸疗法而又无法师从针灸大师学习或老师不常给予实操指导的人来说，针灸教学VR技术给了他们一个十分宝贵的学习机会。

4 构想可行性分析

4.1 对于当前构想的相关支撑要素

当前的VR技术已经能够较为完整地展现所模拟的真实现实世界，甚至可以在VR作品中加入一些在现实生活中无法实现的超现实性交互，使用户获得更加新奇有趣的体验。许多虚拟现实作品已经十分成熟完善，内容涵盖了社会多个领域，学科交叉，文理融合，体现出了极强的多元性与创新性。且VR技术早已不再那么“神秘”，而是越来越多地被各类学历、各种行业的人所运用，甚至对于大学生来说，国内已有相关虚拟现实开发大赛供大学生学习技术、锻炼自我。VR技术在全社会各界人士的共同努力下，正不断地更新与完善。

4.2 对于当前构想的相关限制因素

首先，从VR的体验来讲，大众对其褒贬不一。一些人在体验虚拟现实作品之后，会出现头晕、眼花等症状，这说明VR在相关硬件设备的舒适度方面仍有待提升。

其次，尽管现在已有虚拟现实作品已可以模拟人在自然环境中所收获的视觉、听觉、触觉、力觉和嗅觉等多种感知，但目前VR作品对于嗅觉的感知实现技术仍需要较大改进。当前各国学者已研发出了各式各样的虚拟嗅觉呈现器，如穿戴式、远程式、喷射式、无声式和电磁阀控制式等，如Ariyakul 等 [16] 研 发 的新 型  虚 拟嗅觉气味呈现装置，它使用嗅觉传感系统来确定气味，并通过网络将气味信息传送到远处，然后用气味发生装置将气味信息转化为真实的气味;Hoshino 等 [17]设 计 了 一 套 触 觉 和 嗅 觉 相 结 合 的 感 知系统，该装置能够设置喷发气味的种类、喷发的 持续时间和喷发强度;杨文珍等[18]研发了一种虚拟嗅觉生成装置，可用于虚拟环境中视嗅觉融合认知的人机交互，为虚拟环境提供逼真的视嗅觉感知。但由于涉及气味的研究，虚拟嗅觉呈现器的研制相较其他感知的实现显得复杂许多，在气味清除、嗅觉的交互、融合等多个方面，目前技术仍不太成熟，需要时间去发展与完善。总体来讲，虚拟嗅觉研究已取得了一定的进展，并显示出巨大的发展潜力和广阔的应用前景;在未来，虚拟嗅觉系统研发的方向应是一个气味从无到有、从有到变、从变又到无的完整循环体系，完美地实现气味生成、发送、改变和驱除，以及和其他感知系统融合来进一步增强用户的沉浸感，且应当具有便携性、实时性和集成性等点。

5 总结与展望

随着VR技术的不断发展及其在医学领域的逐步应用和不断深入，VR技术将成为改善芳香疗法的一种新型、有效的辅助手段，具有广阔的发展前景。本文提出了三个将芳香疗法与VR技术结合应用的初步构想，即利用VR技术实现虚拟芳香旅游、利用VR技术帮助治疗、利用VR技术辅助芳香疗法的教学，并对这三个构想进行了可行性的客观分析，对其相关限制因素进行了探讨，以此为芳香疗法与虚拟现实结合应用的未来发展方向提供相关意见与参考，以进一步指导临床更加安全地、有效地、科学地使用芳香疗法。

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【通联编辑：梁書】