芳香療法與虛擬現實技術結合應用初探

孫冉冉

摘要：芳香療法是一種將氣味芳香的藥物制成適當劑型，通過內服或外用發揮芳香物質對人體所具有的生理和心理方面作用，來減輕、預防或治療人體某些疾病的治療方法，其歷史悠久，源遠流長，并隨著醫學領域及相關技術的發展而不斷豐富與完善，為當今世界各國人民廣泛歡迎。虛擬現實（Virtual reality，VR）技術作為一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，其利用計算機生成一種模擬環境，形成多源信息融合的、交互式的三維動態視景及實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中進而獲得多感知、多元性體驗。本研究通過對芳香療法與VR技術的特征進行分析，提出將兩者結合應用的初步構想，并對其可行性進行了探討，為VR技術在芳香療法領域中的發展方向提供參考。

關鍵詞：芳香療法;虛擬現實技術;結合

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：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

“芳香療法”作為一個專業術語最早是20世紀30年代由法國化妝品科學家Rene Maurice Gatteffosse提出，法語為“Aromatherapie”（轉譯成英語為 “Aromatherapy”）。它是指將氣味芳香的藥物制成適當的劑型，通過內服或外用，將植物的芳香物質吸入體內，發揮芳香物質所具有的生理和心理方面的作用， 用于減輕、預防或治療人體某些疾病的治療方法[1]。

芳香療法有中西之分，二者有既有區別，又有許多共通之處。中醫芳香療法歷史悠久，我國人民自古以來就有運用芳香藥物防治疾病、辟穢消毒的習慣。早在殷商時期便有熏燎、艾蒸和釀制香酒的記載，其后周代有佩戴香囊的習慣[2]。《神農本草經》《新修本草》及《海藥本草》等古籍描述了中外多類芳香藥物，而《靈柩》《太平圣惠方》《本草綱目》等書亦記載了藥物外治與內服的許多具體療法。 西方芳香療法則最早起源于埃及，并逐漸在歐洲盛行開來。它主要是指采用天然植物香料或其提取出的芳香精油，運用按摩、熏香等方式使精油分子由皮膚或呼吸道進入人體內部，來減輕、預防或治療人體某些疾病的一種自然療法[3]。精油、香水、香膏等芳香療法的產品被廣泛應用和流行，對西方人民健康水平的提升有較大幫助。其后在20世紀Rene Maurice Gatteffosse證明植物精油具有絕佳的殺菌止痛功效，Marguerite Maury將芳香療法首次引入美容領域，諸多人士的實驗與實踐皆使芳香療法發生了新的歷史性轉變，應用領域被擴大至輔助醫療與整體醫療等方面。

芳香療法總體上可分為兩大類，即內服與外用。內服如中方主要為各類芳香中藥制成的方劑，如香酒、蘇和香丸等，如西方則精油的內服較為少見;外用如中方有香佩法、香冠法、香熏法、香浴法、香敷法等常見療法，如西方則精油多數為外用，主要有鼻腔吸入和按摩吸收兩種常見方式。

當代芳香療法大致具有以下三方面顯著特征：

（1）芳香療法是一種自然療法，較為溫和，副作用少。由于芳香療法所采取的精油等產品原材料皆來自天然芳香植物，其中最主要的成分即由花朵、樹葉、果實、枝干等植物部位萃取而來，能較好地保全植物原有的特性與功效;當今芳香療法亦多采用外用的方法進行治療——因而，芳香療法能較溫和地發揮對人體的保健作用，正常使用的情況下亦少有副作用。

（2）芳香療法目前僅為一種輔助性質的療法，在醫學領域方面的實際作用還正在各種研究中進行相應地檢驗與評測[4-5]。它與普通醫療相似，但仍無法取代傳統醫療的療法。在醫學領域如鎮靜催眠、緩解情緒焦慮、臨床應用等方面的具體功效皆還在研究中。

（3）芳香療法對于大多數人來說仍然較為陌生，多數人對此療法的真實效果表示疑惑。在生活中，許多人僅將一些芳香療法產品如香水、香膏等產品作為純粹的致香用品來使用，僅了解其在美容方面的應用，但對于其在醫療、保健等方面應用的認識仍較為欠缺或不清晰。

2 虛擬現實（Virtual reality，VR）技術

VR技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中去，進而獲得多感知、多元性的體驗。VR技術是仿真技術的一個重要發展方向，是一種跨學科、多領域的多種復雜技術如傳感技術、人機接口技術、計算機圖形學、多媒體技術等技術的集合[6]。在技術相當發達、時代飛速發展的今天，其仍為一門十分具有挑戰性的前沿學科。

VR技術在歷史上經歷了較為漫長的發展演變過程，大致包括人們想象后的簡單模擬、萌芽、概念產生和理論形成、完善和應用四個階段。在今天，仍保持著迅猛發展的勢頭，并正逐漸滲透進入社會各個領域。隨著計算機科學與技術的飛速發展，其現已在軍事、工程、醫學、教育等領域中起著重要作用，如在軍事方面，美國利用虛擬軍事地圖對前往阿富汗的士兵進行訓練;在工程方面，VR技術在我國工業產品開發中的應用已取得不少成果;在醫學方面，VR技術可用于手術過程的規劃、人體解剖仿真等;在教育方面，利用VR技術制成的許多多媒體教學軟件亦在多所高校的特定專業投入使用等等。VR技術及其產品亦早已悄然融入普通大眾的生活中，在娛樂行業的應用產品如“星球大站”“生化危機7”等虛擬現實游戲，“山海經”“筆尖佛堂”等虛擬現實觀賞類影片，都為大眾生活增添了一道道亮麗的風景線。

目前多數VR作品及產品能有效模擬人在自然環境中視、聽、動、感和嗅等行為的高級人機交互環境，為用戶創造了一個實時反映虛擬對象變化且相互作用的三維虛擬世界，借助視覺、聽覺、觸覺、力覺和嗅覺等多種傳感通道，使用戶直接參與和探索虛擬環境[7]。Burden G與Coiffet在他們著作中描述了虛擬現實的三大特征，即3I（Imagination、Interaction、Immersion）：

（1）Imagination（想象性）：VR技術給予了人們讓自己許多新奇的想法實現的機會。由于“虛擬現實”并非真正的現實，它是人們自行創作、編排的，因此它可以融入人們各種有趣的想法，讓人們獲得一些在真實的現實生活中無法實現的體驗，像“足不出戶，走遍世界”等。

（2）Interaction（交互性）：它實現了人機交互。在計算機生成的虛擬環境中，人們可以利用一些傳感設備進行交互，感覺就像是在真實客觀世界中一樣，如當人們用手去抓取虛擬環境中的物體時，手會有握住東西的感覺，且可以感覺到物體的重量。

（3）Immersion（沉浸感）：它使人們完全浸入這樣的一種虛擬環境中。其通過對人體多感知的實現，使人們獲得全方位的體驗，亦真亦假，讓人有如在現實生活之感。

3 芳香療法與VR技術結合應用初步構想

3.1 利用VR技術實現虛擬芳香旅游

芳香旅游作為芳香產業與旅游產業在融合發展中誕生的一種新興旅游方式，在近年來發展迅猛，獲得了世界范圍內越來越多人的關注與歡迎。在國外，芳香旅游的產生源于芳香產業的快速發展，是芳香產業發展到一定階段的產物[8]。芳香植物在西方園林中的應用是芳香旅游發展的萌芽，18世紀英國自然風景園的出現及盛行標志著芳香旅游的發展進入起步階段，芳香療法開始進入芳香旅游發展的歷史舞臺是芳香旅游的進一步發展階段，1971年5月法國首屆國際玫瑰節的舉辦則標志著國外芳香旅游的發展進入最后的成熟階段。現在，國外如歐美地區已經形成了較為完善、成熟的芳香旅游產品體系。而在中國，芳香旅游的開發起步較晚。20世紀60年代新疆伊犁薰衣草田的出現標志著中國芳香旅游的發展開始起步。其后國內出現了許多專門的芳香植物園、芳香產品文化博物館、芳香植物文化節等。2011年新疆首屆薰衣草文化節的舉辦標志著國內芳香旅游進入發展階段。

芳香旅游使現代社會快節奏生活的人們有了舒緩壓力的機會，通過參觀芳香植物園林、使用一些芳香療法的服務及產品，人們的身心得到了完全的放松。那么基于芳香旅游對人體產生好處的作用機理，我們可以利用VR技術向用戶展現360度無死角的優美芳香植作物園林圖景，伴有清晰悅耳的大自然的蟲聲、鳥鳴聲等聲音，設計多種用戶同芳香植物及小動物如蜂、蝴蝶之間的趣味性或超現實性的交互，并通過VR設備裝置來實現特定芳香植物園的特定芳香氣味的釋放，以視、聽、觸、力覺與嗅覺等人體多種感知的實現讓用戶有如身臨其境之感。若利用VR技術實現虛擬芳香旅游，那么人們足不出戶，即可“前往”世界各地進行芳香旅游，獲得新奇體驗，最終解放身心。

3.2 利用VR技術幫助治療

在芳香療法的諸多實際操作方式中，嗅聞（吸入）精油或香囊等芳香產品是一種較為常見的方式。且對于人體不同的癥狀，所用精油的種類并不相同。如通過薰衣草精油或其他一些復合配方精油香氣的嗅聞，人們的焦慮緊張情緒可以達到有效緩解，現代生活壓力所引起的不適亦可以得到有效調節[9];桉木花精油可以減少皮膚細胞黑色素的形成，抑制p38 MAPK和PKA信號通路，降低能量代謝，對抗氧化作用[10]。Lehrner J等人在口腔科等待室內放入香薰精油，發現吸入精油的患者在治療過程中情緒更穩定，焦慮和疼痛感均減輕[11];李敏清報道可薰衣草（香囊）芳香療法有效提高老年髖部骨折患者術后睡眠質量[5];Anghel I等在外科手術中使用精油，發現可以緩解患者因手術引起的惡心和嘔吐、促進傷口的愈合[12-13]。

基于嗅聞精油對人體有益及相關作用機理，我們可以利用VR技術展現一些使人心情愉悅放松的360°圖景或影片，同時伴有使人心情平靜、舒適的音樂，并根據用戶自身的癥狀（用戶已知自身情況并于先前選好病癥種類）來釋放相應精油的芳香氣味，從而達到更為良好的治療效果。

利用VR技術幫助治療既有利于緩解用戶的相關癥狀，又能夠使一些平時生活壓力較大的人得以解脫與釋放，并獲得新奇有趣的超現實體驗。此外，對于用戶（患者）而言，VR技術所提供的不僅僅是嗅覺的多感知體驗會比單純的幾顆藥物或幾瓶精油更愿意使人接受，也更容易獲得相應療效。因而總體來講，VR技術的參與會對芳香療法的治療更加有效。

3.3 利用VR技術輔助芳香療法的教學

我國運用芳香療法的歷史十分悠久，很早就已經開始運用針灸結合芳香中藥高含量精油如蔥、姜、蒜、薄荷、艾草、松柏等來治療疾病。但由于針灸需要在病人身體的一定部位用針刺入，以此刺瀲神經并引起局部反應，或用火的溫熱刺激灼燒人體局部來達到治病的目的，因而若操作不當，針灸療法便會具有一定危險性。初學者對于針灸療法的學習，需要有浸淫多年的針灸大師在旁親自指點，亦需要無數次耐心的練習與操練。

針灸無論是作為芳香療法的一種重要治療方式，還是作為中華民族文化和科學傳統產生的寶貴遺產，對其的傳承皆具有十分重要的意義。我們可以利用VR技術為針灸療法學者展現一個模擬真人的人體（2003年初，我國第一軍醫大學宣布完成了國內首例女虛擬人的數據采集;首都醫科大學對虛擬中國女性數據集的高分辨率可視化很有特色[14];華中科技大學完成構建了國際上分辨率最高的人體三維解剖結構數據集，實現了人體器官和組織的精細分割和三維重建[15]），并將教學VR技術分為兩種學習模式：第一種是由一位虛擬的大師親手為初學者示范針灸療法相關規范動作，初學者可從360°進行觀摩;第二種是由初學者親自在模擬的人體上進行操作，切實提升其針灸專業水平。

通過使用VR技術輔助針灸療法的教學，學習針灸療法的人可以增加操作的熟練度，減少在現實生活中的真實人體上針灸失誤的可能性，且對于那些真心希望學好針灸療法而又無法師從針灸大師學習或老師不常給予實操指導的人來說，針灸教學VR技術給了他們一個十分寶貴的學習機會。

4 構想可行性分析

4.1 對于當前構想的相關支撐要素

當前的VR技術已經能夠較為完整地展現所模擬的真實現實世界，甚至可以在VR作品中加入一些在現實生活中無法實現的超現實性交互，使用戶獲得更加新奇有趣的體驗。許多虛擬現實作品已經十分成熟完善，內容涵蓋了社會多個領域，學科交叉，文理融合，體現出了極強的多元性與創新性。且VR技術早已不再那么“神秘”，而是越來越多地被各類學歷、各種行業的人所運用，甚至對于大學生來說，國內已有相關虛擬現實開發大賽供大學生學習技術、鍛煉自我。VR技術在全社會各界人士的共同努力下，正不斷地更新與完善。

4.2 對于當前構想的相關限制因素

首先，從VR的體驗來講，大眾對其褒貶不一。一些人在體驗虛擬現實作品之后，會出現頭暈、眼花等癥狀，這說明VR在相關硬件設備的舒適度方面仍有待提升。

其次，盡管現在已有虛擬現實作品已可以模擬人在自然環境中所收獲的視覺、聽覺、觸覺、力覺和嗅覺等多種感知，但目前VR作品對于嗅覺的感知實現技術仍需要較大改進。當前各國學者已研發出了各式各樣的虛擬嗅覺呈現器，如穿戴式、遠程式、噴射式、無聲式和電磁閥控制式等，如Ariyakul 等 [16] 研 發 的新 型? 虛 擬嗅覺氣味呈現裝置，它使用嗅覺傳感系統來確定氣味，并通過網絡將氣味信息傳送到遠處，然后用氣味發生裝置將氣味信息轉化為真實的氣味;Hoshino 等 [17]設 計 了 一 套 觸 覺 和 嗅 覺 相 結 合 的 感 知系統，該裝置能夠設置噴發氣味的種類、噴發的 持續時間和噴發強度;楊文珍等[18]研發了一種虛擬嗅覺生成裝置，可用于虛擬環境中視嗅覺融合認知的人機交互，為虛擬環境提供逼真的視嗅覺感知。但由于涉及氣味的研究，虛擬嗅覺呈現器的研制相較其他感知的實現顯得復雜許多，在氣味清除、嗅覺的交互、融合等多個方面，目前技術仍不太成熟，需要時間去發展與完善。總體來講，虛擬嗅覺研究已取得了一定的進展，并顯示出巨大的發展潛力和廣闊的應用前景;在未來，虛擬嗅覺系統研發的方向應是一個氣味從無到有、從有到變、從變又到無的完整循環體系，完美地實現氣味生成、發送、改變和驅除，以及和其他感知系統融合來進一步增強用戶的沉浸感，且應當具有便攜性、實時性和集成性等點。

5 總結與展望

隨著VR技術的不斷發展及其在醫學領域的逐步應用和不斷深入，VR技術將成為改善芳香療法的一種新型、有效的輔助手段，具有廣闊的發展前景。本文提出了三個將芳香療法與VR技術結合應用的初步構想，即利用VR技術實現虛擬芳香旅游、利用VR技術幫助治療、利用VR技術輔助芳香療法的教學，并對這三個構想進行了可行性的客觀分析，對其相關限制因素進行了探討，以此為芳香療法與虛擬現實結合應用的未來發展方向提供相關意見與參考，以進一步指導臨床更加安全地、有效地、科學地使用芳香療法。

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【通聯編輯：梁書】