利用虚拟现实模拟恐高场景的可行性分析

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　　[摘要] 该文探究利用虚拟现实技术（Virtual reality，VR）作为恐高场景模拟手段的可行性。通过分析虚拟现实技术的发展及优势结合目前暴露治疗手段，利用穿戴式VR设备及生命体征采集设备对人在体验虚拟场景前及体验中的心率、肌电、皮温数值进行采集，并进行前后对比。结果显示将从同一批体验者身上采集到的两组数据进行配对检验差异有统计学意义（P<0.05）。从而得出结论利用虚拟现实模拟恐高场景是可行的。
　　[关键词] 虚拟现实技术;恐高;数据采集;穿戴式VR设备;生命体征采集设备
　　[中图分类号] R749 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2020）02（a）-0159-03
　　Feasibility Analysis of Virtual Reality Simulation
　　WU Sheng1，2， CHEN Ming-hui1
　　1.School of Medical Devices and Food， Shanghai，200093 China; 2.University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai， 200093 China
　　[Abstract] This paper explores the feasibility of using virtual reality （VR） as a simulation method for height-altering scenarios. By analyzing the development and advantages of virtual reality technology combined with current exposure treatment methods， wearable VR devices and vital sign collection devices are used to collect human heart rate， myoelectricity， and skin temperature values before and after experiencing virtual scenes， and before and after were compared. The results showed that the difference between the two groups of data collected from the same batch of participants was statistically significant （P<0.05）. Therefore， it is concluded that it is feasible to simulate the height-altering scene using virtual reality.
　　[Key words] Virtual reality techndogy; Fear of heights; Data collection; Wearable VR device; Vital signs collection equipment
　　 在临床工作中心理治疗作为一种常用且重要的治疗手段已被证实具有切实的疗效[1]。其中暴露治疗作为心理治疗的一种，它的形式主要包括实体暴露疗法和想象暴露疗法。实体暴露法是一种快速的行为疗法，它鼓励患者直面可能导致其恐惧和焦虑的场景，并持续到紧张感消失，此方法不但受地域的限制还具有一定的危险性;想象暴露法通过指导求治者想象恐惧情景来消除焦虑和不良反应，若没有足够的想象力此方法将受很大程度的限制。不难看出目前无论哪种治疗手段在制造恐高场景上都显得捉襟见肘。能制造出能激发人体应激反应的恐高场景是治疗和评价的前提，随着计算机等技术的发展利用虚拟现实制造恐高场景逐渐成为可能。
　　1  实验测试
　　1.1  測试方法
　　 结合理论研究进行实验测试，测试在一间较安静的房间进行，邀请53名体验者参加，体验者的情况为年龄在30～60岁之间且均满足无躯体疾、精神状况良好、视力和听力正常、母语为汉语均可懂普通话等条件。其中男性20名女性33名;最小年龄31岁，最大年龄58岁，平均年龄（40.53±7.41）岁。为体验者佩戴虚拟现实头盔以及心率、肌电、皮温三种探头后开始启动程序，如图1。在5 min的测试中观察体验者3项生理指标的变化并分别记下其变化到的最大偏离值。
　　1.2  内容设计
　　1.2.1 测试系统设计  测试系统主要包括VR设备、计算机、生物反馈仪、心电监护仪。其中VR设备与计算机构成了虚拟现实模块，生物反馈仪与心电监护仪构成了生命体征采集模块，体验者及两个模块与共同构成了整个测试系统，如图2。设备型号及生产厂家如下
　　 ①VR设备：VIVE-VR，生产厂家：Htc。
　　 ②多参数生物反馈仪：infiniti 3000，生产厂家：南京伟思医疗科技股份有限公司，注册证号：苏械注准20152211143。
　　 ③心电监护仪：PVM-2701，生产厂家：上海光电医用电子仪器有限公司，注册证号：沪械注准20162210033。
　　1.2.2 场景选取  虚拟环境选用一处高楼林立城市场景。通过还原城市的建筑以及来往的车辆营造出较真实的城市氛围。体验者扮演清洗大楼外立面的“蜘蛛人”悬吊在24层楼外。通过头部移动者可以看到脚下的房顶以及路面川流不息的“小汽车”，视角的变化给予了体验者更强的代入感，如图3。 　　1.3  统计方法
　　 应用SPSS 19.0统计学软件进行数据分析，计量资料用（x±s）表示，组间比较行t检验，P<0.05为差异有统计学意义。
　　2  结果
　　 测试中与测试前的3项生理参数对比，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。
　　3  讨论
　　3.1  虚拟现实的发展
　　 作为近20年发展的新技术之一，虚拟现实技术主要使用头盔以及定位装置并结合计算机系统等高科技设备构造出一个实时交互式的3D虚拟世界。随着虚拟现实技术的发展与其相关的空间定位、实时三维计算机图形、立体显示等技术也得到了不同程度的发展[2]。早期由于制造成本高昂，仅有军工等少数领域应用虚拟现实技术。近年来伴随着计算机技术的发展，虚拟现实设备的售价开始松动，包括心理治疗在内的更多领域开始涉猎虚拟现实技术，为临床心理治疗提供了新思路。在虚拟现实技术制作的特定场景下，结合暴露治疗的方法能起到改善和消除患者焦虑症、恐惧症和暴躁症等状况[3]。其在心理治疗中有沉浸、交互、构想[4]等特点。
　　3.2  虚拟现实模拟的优势
　　3.2.1 参与度高  虚拟现实能给患者带来沉浸感，三维虚拟声音系统技术[5]的运用使患者能体验近乎真实的情景。使得患者可以很好地放松自己，从而使其表达的情感更真实。心理治疗师能在这种状态下观察到患者更自然的行为，正确分析患者的心理活动，从而使得心理治疗的效果更好。此外虚拟现实的情景都是为某一类患者“度身定做”的，都与患者需要治疗的心理疾病有关。患者需要在情境中触发剧，与场景中的人物或事物互动最后完成特定的任务。通过体验情景这种交互的方式能提高患者的参与度。
　　3.2.2 可操控性好  虚拟现实技术可以根据不同患者设置与治疗方案相对应的场景。场景中使患者情绪发生变化的因素，可从数量、频率、表现方式上进行人为控制。心理治疗师可以结合对患者的治疗方案科学的调整并设置个性化的治疗场景，使得患者的行为在虚拟环境下更自然的表露[6]。此外由于设备的便携性，患者可以在任何适当的场所体验虚拟场景进行心理治疗。通过患者反馈的信息心理治疗师也可以随时停止治疗，从而提高数据收集的有效性。
　　3.2.3 安全性强  与传统的实景体验不同，虚拟现实技术可以模拟任何场景如蹦极、聚会、参加面试等场景[7]，并且使得患者的感受与实景体验相差无几。与实景体验相比无论虚拟场景中的景象如何险象环生患者的人身安全是有绝对保障的。这也使得患者可以更加放开地进行虚拟场景的体验，并在体验中直面自己的心理障碍，提高自我认知。
　　3.3  该研究的主要结论及分析
　　 通过招募的53名体验者两组生理参数对比结果显示3项生理参数均有所变化，且各参数数值的增减符合人类处于应激紧张状态下的生理变化。3项参数中肌电变化最明显增幅7.64%、肌电其次增幅0.69%、皮温变化最小降幅0.03%，两组数据的差异有统计学意义（P<0.05）。测试结果显示虚拟现实技术制造的恐高场景可以使人产生生理变化。
　　 根据体验者的反馈此次观看的场景能使其感受到站在楼顶的高度感，但缺乏互动，场景显得较单调。从整体的测试过程来看所有的体验者均未对虚拟场景表现出排斥及其他不适应的症状，保证了测试的稳定性。从安全性的角度分析即使有体验者在测试过程中表现出强烈的应急反应也可随时终止测试，从而保证体验者的人身安全。
　　 该次测试使用的VR设备与生命体征采集设备为两套独立工作的系统，并非定制的配套设备。系统间无法建立连接给生命体征信息的获取带来不便。在实际临床工作中应开发出具有配套生命体征监测的VR系统，该系统能比较全面的反映体验着的生理数据，同时相关的信息能显示在虚拟场景中，实现数据显示与获取的同步化，并且该套设备应取得医疗器械注册证。
　　 通过体验虚拟现实制造的场景能使人的生命體征发生变化，验证了利用VR技术模拟虚拟场景的可行性。虚拟现实技术因回避了目前主流暴露治疗手段的局限并以其独特的体验方式，未来必将成为治疗恐高症的主流手段之一。今后该技术还将扩展至其他心理治疗的应用中，如创伤后的应激反应、认知行为矫正、社交恐惧症等。随着近年来计算机等技术的飞速发展，更低的成本以及更高的品质必将成为虚拟现实的方向发展，未来将惠及更多患者。
　　[参考文献]
　　[1]  陈发展，赵旭东.心理治疗的不良反应[J].中国心理卫生杂志，2017，31（1）：72-76.
　　[2]  王子腾.虚拟现实技术的发展与应用[J].科技传播，2018，10（20）：177-178.
　　[3]  鞠培青，陈成功.虚拟现实技术对于心理疾病治疗作用的探讨[J].中国卫生产业，2019，16（6）：51-52.
　　[4]  任媛，刘艳虹，胡晓毅，等.国外虚拟现实技术在特殊教育中的应用进展[J].现代特殊教育（高等教育研究），2017（8）：62-69.
　　[5]  胡章荣.虚拟现实组成及关键技术浅析[J].数码世界，2018（12）：12.
　　[6]  李婴歌，杨家兴，刘子玉.关于虚拟现实技术在心理诊疗中的创新应用方法探析[J].科技风，2018（18）：63.
　　[7]  王圣元.心理咨询与治疗的新型技术：虚拟现实技术[J].教育心理，2019（2）：165-166.
　　（收稿日期：2019-11-07）
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