用于心理疾病治疗的虚拟现实技术研究
时间：2020-10-04 11:11:44 来源：达达文档网 本文已影响 人 
薛涛 周福 任诗婷 邓业鹏
本文简要介绍了虚拟现实技术、虚拟现实技术在心理疾病治疗中的应用，从可行性验证、心理疾病治疗实践、知觉-运动领域方面的拓展三方面介绍了国内外学者的研究成果，讨论了虚拟现实技术在心理疾病治疗中应用的优缺点，并提出了总结与展望。
一、研究背景
心理疾病是由于内、外致病因素作用于人而造成脑功能障碍，从而破坏了人脑功能的完整性和个体与外部环境的统一性所致。数据显示，近年来，我国以抑郁障碍为主的心境障碍和焦虑障碍患病率呈上升趋势，心理疾病已经成为我国国民最常见的一类疾病。
目前主流的治疗心理疾病的方法都是在现实中通过引导患者回忆、想象等达到治疗的目的。其中暴露疗法是通过让患者长时间暴露于导致其症状出现的刺激中，使得患者产生适应过程而消除症状，并改变对刺激的感知和认识，建立新的行为模式的一种治疗方式。
而随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术（VR）得到愈加广泛的运用，虚拟现实技术是计算机硬件技术、物联网传感器技术、软件开发技术、AI及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。虚拟现实技术的广泛应用主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、AI技术、快速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。
虚拟现实暴露疗法（virtual reality exposure therapy， VRET）是将虚拟现实技术与暴露疗法的结合起来。相对于传统的行为疗法是一种新的转换形式，也是经典的现实情境暴露疗法的替代性治疗形式。
本文旨在探究国外近20年VR技术在心理疾病临床治疗以及研究领域的一些发展历程与研究现状，并且提出一些对未来发展的展望。为以后国内对VR技术的研究以及VR在心理治疗领域的进一步发展奠定基础。
二、研究现状
本团队使用文献检索法，梳理了近二十年来学界对于虚拟現实技术在心理疾病治疗领域方面的研究与应用，从可行性验证、应用了虚拟现实技术的心理疾病临床治疗效果以及现实应用三方面介绍了用于心理疾病治疗的虚拟现实技术的研究现状。
（一）可行性验证方面
对于运用虚拟现实技术治疗心理疾病的可行性，已有研究通过比较虚拟现实技术与传统治疗手段的治疗效果来探寻将虚拟现实技术应用于心理疾病治疗的可行性。
ChengYufang教授团队证实了合作性虚拟现实环境可修复潜在的心理损害， 能有效应用于自闭症辅助治疗。实验中34名患有自闭症的参与者与一个专门设计的软件程序互动来评估他们识别和推断面部特征的能力，采用了单尾显著性检验等实验方法对实验数据进行分析，发现超过90%的参与者能够准确识别虚拟现实表现的情感。这些研究结果支持虚拟现实技术可以有效地帮助解决潜在心理障碍方法。
P.M.G Emmelkamp团队评估了低成本的虚拟现实暴露与体内暴露在组间设计的33名患有恐高症患者的有效性。实验发现VR暴露与体内暴露对焦虑和回避的影响相同。结果维持了长达6个月的随访。研究结果表明虚拟现实暴露疗法与想象暴露疗法在减少焦虑和回避行为方面具有同样的效果。
Stéphane Bouchard团队通过三臂随机对照试验来证明认知行为疗法中进行VR暴露治疗社交焦虑障碍（SAD）是有效的。在实验中，参与者每周接受14次认知行为疗法（CBT），并通过问卷调查和行为回避测试对参与者进行评估。结果证明在认知行为疗法（CBT）中进行VR暴露治疗SAD是有效的，而且对治疗师来说比在体内进行VR暴露更实用。
明尼苏达双城大学运动机能学学院研究通过VR训练来缓解焦虑和抑郁症状，研究结果表明VR锻炼对有这两种精神疾病的人的心理健康有所改善。然而，由于样本量小且缺乏高质量的研究，现有的证据不足以支持虚拟现实运动作为一种独立的治疗方法的优势，未来的研究可能会建立在这些限制上，以找出最佳的方式在临床环境中进行虚拟现实训练。
Anderson教授团队研究了虚拟现实暴露疗法对社交焦虑障碍有效性。采用了对照实验的方法：参与者被随分配并完成了8个疗程的手动虚拟现实暴露疗法，暴露小组疗法，或等待名单。最后评估参与者的诊断状态。研究发现虚拟现实暴露疗法是治疗社会恐惧的有效方法，并且治疗效果可持续1年。
以上研究通过对照试验，证实了虚拟现实暴漏疗法治疗心理疾病的有效性，并通过将虚拟现实暴露与传统暴漏对照，证实虚拟现实暴漏效果不逊于传统暴露效果，故虚拟现实技术在心理疾病治疗方面具有可行性。
（二）心理疾病治疗应用效果方面
在心理疾病治疗实践方面，研究团队针对自闭症、焦虑症、抑郁症、PTSD、恐高症等常见的心理疾病，通过对照临床试验，探索虚拟现实技术在心理疾病治疗中的效果。
MerelKrijn教授团队对25名患有恐高症的患者进行治疗，并在治疗中对洞穴式虚拟现实系统与头盔式虚拟现实系统的浸润效果进行了比较。研究结果显示，两种虚拟现实系统所呈现出的虚拟情境均给参与者带来了较好的沉浸效果，二者的浸润效果并没有影响到最后的治疗结果。
XueniPan教授团队使用虚拟现实模拟社交场景，探索社交焦虑患者在虚拟现实社交场景中情感压力值的变化，利用虚拟现实技术跟踪记录情感变化并辅助治疗。研究发现更自信的参与者没有明显的变化，但焦虑组的社交焦虑症状显著缓解。
Sabia A教授团队探索了虚拟现实是否可能采用不同的形式来模拟现实生活中的活动并支持治疗。实验中研究了虚拟现实对依从性、认知功能、社交技能和干预的可接受性，但未形成关于精神状态，洞察力，行为，生活质量，成本，服务利用或不利影响的数据报告。没有明显的高质量证据支持在严重精神疾病患者中使用虚拟现实来实现治疗依从性。
Falconer教授团队研究了是否可以利用身临其境的虚拟现实中的虚拟身体进行自我识别的效果来增加抑郁症患者的自我同情心。实验根据DSM-IV的标准进行临床访谈，研究发现参与者在干预后抑郁程度减轻，自我批评和自怜程度有着较为明显的提升，并且患者表示他们会强烈推荐这项研究给其他人。
Tara教授团队采用了低成本（硬纸板）虚拟现实护目镜的完全自我引导的虚拟现实认知行为疗法对193名有恐高症症状的参与者进行了治疗研究。研究发现认知行为疗法结合普通的虚拟现实护目镜可以大大减少恐高症症状。这项研究是证明虚拟现实恐高症治疗可以在家里进行，而不需要治疗师的干预。
纽卡斯尔大学的专家团队与创新技术公司Third Eye NeuroTech共同开发的Blue Room使团队能够创建个性化的360度环境。找了32名8-14岁的自闭症儿童，其中一半在The Blue Room接受治疗，另一半做对照组，6个月后接受延迟治疗。研究表明，浸入式虚拟现实疗法在治疗孤独症、儿童恐惧症中方面显示出持久的效果。
（三）心理疾病治疗实际应用方面
有不少研究学者在实际应用方面也做出了一定的研究，通过虚拟现实技术模拟被测试者的知觉、运动等，为感官障碍治疗、空间认知训练等提供了新的思路。
韩国Chung-Ang University Hospital精神科研究团队让12名酒精依赖者接受了10次虚拟现实疗法治疗。在虚拟现实疗法前后对酒精依赖者进行评估。最终研究表明可以通过虚拟现实疗法帮助酒精依赖者减轻嗜酒症状。
Reger教授团队研究了虚拟现实暴露疗法对军事心理健康诊所现役士兵的有效性。相对于PTSD核对表（军事版本）的治疗前自我报告症状，患者报告治疗后明显减轻。这项研究有效支持了现役士兵进行暴露疗法的有效性，并将先前对虚拟现实暴露疗法的研究扩展到现役士兵。
Morag教授团队开发了一种干预方法，将认知行为疗法（CBT）与沉浸式虚拟现暴露相结合，以减少焦虑。在对自闭症谱系的年轻人进行了成功的干预试验之后，报告了一项使用相同干预措施对自闭症成年人进行的初步研究。这种新的干预方法有可能帮助成年自闭症患者在紧张的情况下控制他们的焦虑，从而提高他们的生活质量。
ZengNan教授团队研究了虚拟现实运动自行车游戏对大学生生理、心理的影响。值得注意的是，与基于虚拟现实的运动自行车运动相比，参与者在传统的运动自行车运动中报告了明显更高的运动感知评分。然而，与传统的固定自行车运动相比，参与者在虚拟现实为基础的运动自行车运动期间的自我效能和享受明显更高。
Hunter教授团队研究了虚拟现实技术在青少年烧伤创面护理中的辅助疼痛控制作用。研究初步结果表明，沉浸式虚拟现实作为一种治疗急性疼痛的潜在可行方式值得更多的关注。
三、总结和展望
（一）运用虚拟现实技术治疗心理疾病的优缺点
1.利用虚拟现实技术研究心理学的优点
实验具有较高的生态效度。由于人心理的高度复杂性，传统心理学实验为了达到控制要求舍弃了较多变量，使得实验的生态效度很差，难以得到普适性的实验结果。而虚拟现实技术由于通过计算机构建实验环境并且对实验变量进行及时量化和记录，对于真实环境具有较高的模拟性，因此它既能保证实验在良好的控制条件下进行，又使实验的生态效度达到最大化。
扩展研究范围。使用虚拟现实技术可以将实验扩展至传统实验中难以控制的变量、传统治疗中难以搭建的实验场景。由于现实中存在多种影响人心理状态的因素互相耦合相互影响的常见现象，传统的研究和治疗难以分别确定耦合因素的权重，而虚拟现实技术可以拆开耦合因素，分别测试各变量。
实现治疗自动化。使用虚拟现实技术有利于实时记录治疗过程中患者的心率、眼动、血压等生理特征，提供大量的实时的治疗数据和治疗结果分析， 实现整个治疗过程的智能化。
2.利用虚拟现实技术研究心理学的局限性
如今的虚拟现实在实际应用中仍受算力的制约，在实际运行时可能会导致治疗者无法准确把握治疗步骤的实施效果，对管理治疗数据带来了一定扰乱。除此之外，虚拟现实设备具有较高成本，对于中小型的心理治疗机构而言负担较重；
最后，由于虚拟现实技术在心理疾病治疗中尚未形成规模与范式，心理治疗师是否接受过专业的虚拟现实技术训练、能否可观测量虚拟现实环境的系统脱敏效果仍有较大挑战。
（二）未来展望
已有研究证实了虚拟现实技术模拟的测试与治疗环境对于被测试者的刺激与反馈与传统暴漏疗法没有明显差异，充分表明了虚拟现实技术应用于心理疾病治疗的可行性。然而虚拟现实技术在心理疾病治疗中的应用仍受成本、虚拟现实技术对某些人员的副效应、根据不同的病人做出不同的虚拟环境、虚拟环境临近感的高低和对虛拟环境提供的系统脱敏效果的客观测量等问题的制约。研究人员可以在这些方面做更多的研究，让虚拟现实疗法可以更安全广泛得普及。
作者单位：中南大学计算机学院
