用于心理疾病治療的虛擬現實技術研究

薛濤 周福 任詩婷 鄧業鵬

本文簡要介紹了虛擬現實技術、虛擬現實技術在心理疾病治療中的應用，從可行性驗證、心理疾病治療實踐、知覺-運動領域方面的拓展三方面介紹了國內外學者的研究成果，討論了虛擬現實技術在心理疾病治療中應用的優缺點，并提出了總結與展望。

一、研究背景

心理疾病是由于內、外致病因素作用于人而造成腦功能障礙，從而破壞了人腦功能的完整性和個體與外部環境的統一性所致。數據顯示，近年來，我國以抑郁障礙為主的心境障礙和焦慮障礙患病率呈上升趨勢，心理疾病已經成為我國國民最常見的一類疾病。

目前主流的治療心理疾病的方法都是在現實中通過引導患者回憶、想象等達到治療的目的。其中暴露療法是通過讓患者長時間暴露于導致其癥狀出現的刺激中，使得患者產生適應過程而消除癥狀，并改變對刺激的感知和認識，建立新的行為模式的一種治療方式。

而隨著計算機技術的快速發展，虛擬現實技術（VR）得到愈加廣泛的運用，虛擬現實技術是計算機硬件技術、物聯網傳感器技術、軟件開發技術、AI及行為心理學等科學領域飛速發展的結晶。虛擬現實技術的廣泛應用主要依賴于三維實時圖形顯示、三維定位跟蹤、觸覺及嗅覺傳感技術、AI技術、快速計算與并行計算技術以及人的行為學研究等多項關鍵技術的發展。

虛擬現實暴露療法（virtual reality exposure therapy， VRET）是將虛擬現實技術與暴露療法的結合起來。相對于傳統的行為療法是一種新的轉換形式，也是經典的現實情境暴露療法的替代性治療形式。

本文旨在探究國外近20年VR技術在心理疾病臨床治療以及研究領域的一些發展歷程與研究現狀，并且提出一些對未來發展的展望。為以后國內對VR技術的研究以及VR在心理治療領域的進一步發展奠定基礎。

二、研究現狀

本團隊使用文獻檢索法，梳理了近二十年來學界對于虛擬現實技術在心理疾病治療領域方面的研究與應用，從可行性驗證、應用了虛擬現實技術的心理疾病臨床治療效果以及現實應用三方面介紹了用于心理疾病治療的虛擬現實技術的研究現狀。

（一）可行性驗證方面

對于運用虛擬現實技術治療心理疾病的可行性，已有研究通過比較虛擬現實技術與傳統治療手段的治療效果來探尋將虛擬現實技術應用于心理疾病治療的可行性。

ChengYufang教授團隊證實了合作性虛擬現實環境可修復潛在的心理損害， 能有效應用于自閉癥輔助治療。實驗中34名患有自閉癥的參與者與一個專門設計的軟件程序互動來評估他們識別和推斷面部特征的能力，采用了單尾顯著性檢驗等實驗方法對實驗數據進行分析，發現超過90%的參與者能夠準確識別虛擬現實表現的情感。這些研究結果支持虛擬現實技術可以有效地幫助解決潛在心理障礙方法。

P.M.G Emmelkamp團隊評估了低成本的虛擬現實暴露與體內暴露在組間設計的33名患有恐高癥患者的有效性。實驗發現VR暴露與體內暴露對焦慮和回避的影響相同。結果維持了長達6個月的隨訪。研究結果表明虛擬現實暴露療法與想象暴露療法在減少焦慮和回避行為方面具有同樣的效果。

Stéphane Bouchard團隊通過三臂隨機對照試驗來證明認知行為療法中進行VR暴露治療社交焦慮障礙（SAD）是有效的。在實驗中，參與者每周接受14次認知行為療法（CBT），并通過問卷調查和行為回避測試對參與者進行評估。結果證明在認知行為療法（CBT）中進行VR暴露治療SAD是有效的，而且對治療師來說比在體內進行VR暴露更實用。

明尼蘇達雙城大學運動機能學學院研究通過VR訓練來緩解焦慮和抑郁癥狀，研究結果表明VR鍛煉對有這兩種精神疾病的人的心理健康有所改善。然而，由于樣本量小且缺乏高質量的研究，現有的證據不足以支持虛擬現實運動作為一種獨立的治療方法的優勢，未來的研究可能會建立在這些限制上，以找出最佳的方式在臨床環境中進行虛擬現實訓練。

Anderson教授團隊研究了虛擬現實暴露療法對社交焦慮障礙有效性。采用了對照實驗的方法：參與者被隨分配并完成了8個療程的手動虛擬現實暴露療法，暴露小組療法，或等待名單。最后評估參與者的診斷狀態。研究發現虛擬現實暴露療法是治療社會恐懼的有效方法，并且治療效果可持續1年。

以上研究通過對照試驗，證實了虛擬現實暴漏療法治療心理疾病的有效性，并通過將虛擬現實暴露與傳統暴漏對照，證實虛擬現實暴漏效果不遜于傳統暴露效果，故虛擬現實技術在心理疾病治療方面具有可行性。

（二）心理疾病治療應用效果方面

在心理疾病治療實踐方面，研究團隊針對自閉癥、焦慮癥、抑郁癥、PTSD、恐高癥等常見的心理疾病，通過對照臨床試驗，探索虛擬現實技術在心理疾病治療中的效果。

MerelKrijn教授團隊對25名患有恐高癥的患者進行治療，并在治療中對洞穴式虛擬現實系統與頭盔式虛擬現實系統的浸潤效果進行了比較。研究結果顯示，兩種虛擬現實系統所呈現出的虛擬情境均給參與者帶來了較好的沉浸效果，二者的浸潤效果并沒有影響到最后的治療結果。

XueniPan教授團隊使用虛擬現實模擬社交場景，探索社交焦慮患者在虛擬現實社交場景中情感壓力值的變化，利用虛擬現實技術跟蹤記錄情感變化并輔助治療。研究發現更自信的參與者沒有明顯的變化，但焦慮組的社交焦慮癥狀顯著緩解。

Sabia A教授團隊探索了虛擬現實是否可能采用不同的形式來模擬現實生活中的活動并支持治療。實驗中研究了虛擬現實對依從性、認知功能、社交技能和干預的可接受性，但未形成關于精神狀態，洞察力，行為，生活質量，成本，服務利用或不利影響的數據報告。沒有明顯的高質量證據支持在嚴重精神疾病患者中使用虛擬現實來實現治療依從性。

Falconer教授團隊研究了是否可以利用身臨其境的虛擬現實中的虛擬身體進行自我識別的效果來增加抑郁癥患者的自我同情心。實驗根據DSM-IV的標準進行臨床訪談，研究發現參與者在干預后抑郁程度減輕，自我批評和自憐程度有著較為明顯的提升，并且患者表示他們會強烈推薦這項研究給其他人。

Tara教授團隊采用了低成本（硬紙板）虛擬現實護目鏡的完全自我引導的虛擬現實認知行為療法對193名有恐高癥癥狀的參與者進行了治療研究。研究發現認知行為療法結合普通的虛擬現實護目鏡可以大大減少恐高癥癥狀。這項研究是證明虛擬現實恐高癥治療可以在家里進行，而不需要治療師的干預。

紐卡斯爾大學的專家團隊與創新技術公司Third Eye NeuroTech共同開發的Blue Room使團隊能夠創建個性化的360度環境。找了32名8-14歲的自閉癥兒童，其中一半在The Blue Room接受治療，另一半做對照組，6個月后接受延遲治療。研究表明，浸入式虛擬現實療法在治療孤獨癥、兒童恐懼癥中方面顯示出持久的效果。

（三）心理疾病治療實際應用方面

有不少研究學者在實際應用方面也做出了一定的研究，通過虛擬現實技術模擬被測試者的知覺、運動等，為感官障礙治療、空間認知訓練等提供了新的思路。

韓國Chung-Ang University Hospital精神科研究團隊讓12名酒精依賴者接受了10次虛擬現實療法治療。在虛擬現實療法前后對酒精依賴者進行評估。最終研究表明可以通過虛擬現實療法幫助酒精依賴者減輕嗜酒癥狀。

Reger教授團隊研究了虛擬現實暴露療法對軍事心理健康診所現役士兵的有效性。相對于PTSD核對表（軍事版本）的治療前自我報告癥狀，患者報告治療后明顯減輕。這項研究有效支持了現役士兵進行暴露療法的有效性，并將先前對虛擬現實暴露療法的研究擴展到現役士兵。

Morag教授團隊開發了一種干預方法，將認知行為療法（CBT）與沉浸式虛擬現暴露相結合，以減少焦慮。在對自閉癥譜系的年輕人進行了成功的干預試驗之后，報告了一項使用相同干預措施對自閉癥成年人進行的初步研究。這種新的干預方法有可能幫助成年自閉癥患者在緊張的情況下控制他們的焦慮，從而提高他們的生活質量。

ZengNan教授團隊研究了虛擬現實運動自行車游戲對大學生生理、心理的影響。值得注意的是，與基于虛擬現實的運動自行車運動相比，參與者在傳統的運動自行車運動中報告了明顯更高的運動感知評分。然而，與傳統的固定自行車運動相比，參與者在虛擬現實為基礎的運動自行車運動期間的自我效能和享受明顯更高。

Hunter教授團隊研究了虛擬現實技術在青少年燒傷創面護理中的輔助疼痛控制作用。研究初步結果表明，沉浸式虛擬現實作為一種治療急性疼痛的潛在可行方式值得更多的關注。

三、總結和展望

（一）運用虛擬現實技術治療心理疾病的優缺點

1.利用虛擬現實技術研究心理學的優點

實驗具有較高的生態效度。由于人心理的高度復雜性，傳統心理學實驗為了達到控制要求舍棄了較多變量，使得實驗的生態效度很差，難以得到普適性的實驗結果。而虛擬現實技術由于通過計算機構建實驗環境并且對實驗變量進行及時量化和記錄，對于真實環境具有較高的模擬性，因此它既能保證實驗在良好的控制條件下進行，又使實驗的生態效度達到最大化。

擴展研究范圍。使用虛擬現實技術可以將實驗擴展至傳統實驗中難以控制的變量、傳統治療中難以搭建的實驗場景。由于現實中存在多種影響人心理狀態的因素互相耦合相互影響的常見現象，傳統的研究和治療難以分別確定耦合因素的權重，而虛擬現實技術可以拆開耦合因素，分別測試各變量。

實現治療自動化。使用虛擬現實技術有利于實時記錄治療過程中患者的心率、眼動、血壓等生理特征，提供大量的實時的治療數據和治療結果分析， 實現整個治療過程的智能化。

2.利用虛擬現實技術研究心理學的局限性

如今的虛擬現實在實際應用中仍受算力的制約，在實際運行時可能會導致治療者無法準確把握治療步驟的實施效果，對管理治療數據帶來了一定擾亂。除此之外，虛擬現實設備具有較高成本，對于中小型的心理治療機構而言負擔較重；最后，由于虛擬現實技術在心理疾病治療中尚未形成規模與范式，心理治療師是否接受過專業的虛擬現實技術訓練、能否可觀測量虛擬現實環境的系統脫敏效果仍有較大挑戰。

（二）未來展望

已有研究證實了虛擬現實技術模擬的測試與治療環境對于被測試者的刺激與反饋與傳統暴漏療法沒有明顯差異，充分表明了虛擬現實技術應用于心理疾病治療的可行性。然而虛擬現實技術在心理疾病治療中的應用仍受成本、虛擬現實技術對某些人員的副效應、根據不同的病人做出不同的虛擬環境、虛擬環境臨近感的高低和對虛擬環境提供的系統脫敏效果的客觀測量等問題的制約。研究人員可以在這些方面做更多的研究，讓虛擬現實療法可以更安全廣泛得普及。

作者單位：中南大學計算機學院