利用虛擬現(xiàn)實模擬恐高場景的可行性分析

吳盛 陳明惠

[摘要] 該文探究利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual reality，VR）作為恐高場景模擬手段的可行性。通過分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢結(jié)合目前暴露治療手段，利用穿戴式VR設(shè)備及生命體征采集設(shè)備對人在體驗虛擬場景前及體驗中的心率、肌電、皮溫數(shù)值進行采集，并進行前后對比。結(jié)果顯示將從同一批體驗者身上采集到的兩組數(shù)據(jù)進行配對檢驗差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。從而得出結(jié)論利用虛擬現(xiàn)實模擬恐高場景是可行的。

[關(guān)鍵詞] 虛擬現(xiàn)實技術(shù);恐高;數(shù)據(jù)采集;穿戴式VR設(shè)備;生命體征采集設(shè)備

[中圖分類號] R749 [文獻標識碼] A [文章編號] 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

在臨床工作中心理治療作為一種常用且重要的治療手段已被證實具有切實的療效[1]。其中暴露治療作為心理治療的一種，它的形式主要包括實體暴露療法和想象暴露療法。實體暴露法是一種快速的行為療法，它鼓勵患者直面可能導致其恐懼和焦慮的場景，并持續(xù)到緊張感消失，此方法不但受地域的限制還具有一定的危險性;想象暴露法通過指導求治者想象恐懼情景來消除焦慮和不良反應，若沒有足夠的想象力此方法將受很大程度的限制。不難看出目前無論哪種治療手段在制造恐高場景上都顯得捉襟見肘。能制造出能激發(fā)人體應激反應的恐高場景是治療和評價的前提，隨著計算機等技術(shù)的發(fā)展利用虛擬現(xiàn)實制造恐高場景逐漸成為可能。

1? 實驗測試

1.1? 測試方法

結(jié)合理論研究進行實驗測試，測試在一間較安靜的房間進行，邀請53名體驗者參加，體驗者的情況為年齡在30～60歲之間且均滿足無軀體疾、精神狀況良好、視力和聽力正常、母語為漢語均可懂普通話等條件。其中男性20名女性33名;最小年齡31歲，最大年齡58歲，平均年齡（40.53±7.41）歲。為體驗者佩戴虛擬現(xiàn)實頭盔以及心率、肌電、皮溫三種探頭后開始啟動程序，如圖1。在5 min的測試中觀察體驗者3項生理指標的變化并分別記下其變化到的最大偏離值。

1.2? 內(nèi)容設(shè)計

1.2.1 測試系統(tǒng)設(shè)計? 測試系統(tǒng)主要包括VR設(shè)備、計算機、生物反饋儀、心電監(jiān)護儀。其中VR設(shè)備與計算機構(gòu)成了虛擬現(xiàn)實模塊，生物反饋儀與心電監(jiān)護儀構(gòu)成了生命體征采集模塊，體驗者及兩個模塊與共同構(gòu)成了整個測試系統(tǒng)，如圖2。設(shè)備型號及生產(chǎn)廠家如下

①VR設(shè)備：VIVE-VR，生產(chǎn)廠家：Htc。

②多參數(shù)生物反饋儀：infiniti 3000，生產(chǎn)廠家：南京偉思醫(yī)療科技股份有限公司，注冊證號：蘇械注準20152211143。

③心電監(jiān)護儀：PVM-2701，生產(chǎn)廠家：上海光電醫(yī)用電子儀器有限公司，注冊證號：滬械注準20162210033。

1.2.2 場景選取? 虛擬環(huán)境選用一處高樓林立城市場景。通過還原城市的建筑以及來往的車輛營造出較真實的城市氛圍。體驗者扮演清洗大樓外立面的“蜘蛛人”懸吊在24層樓外。通過頭部移動者可以看到腳下的房頂以及路面川流不息的“小汽車”，視角的變化給予了體驗者更強的代入感，如圖3。

1.3? 統(tǒng)計方法

應用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料用（x±s）表示，組間比較行t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2? 結(jié)果

測試中與測試前的3項生理參數(shù)對比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表1。

3? 討論

3.1? 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展

作為近20年發(fā)展的新技術(shù)之一，虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要使用頭盔以及定位裝置并結(jié)合計算機系統(tǒng)等高科技設(shè)備構(gòu)造出一個實時交互式的3D虛擬世界。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展與其相關(guān)的空間定位、實時三維計算機圖形、立體顯示等技術(shù)也得到了不同程度的發(fā)展[2]。早期由于制造成本高昂，僅有軍工等少數(shù)領(lǐng)域應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)。近年來伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實設(shè)備的售價開始松動，包括心理治療在內(nèi)的更多領(lǐng)域開始涉獵虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為臨床心理治療提供了新思路。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的特定場景下，結(jié)合暴露治療的方法能起到改善和消除患者焦慮癥、恐懼癥和暴躁癥等狀況[3]。其在心理治療中有沉浸、交互、構(gòu)想[4]等特點。

3.2? 虛擬現(xiàn)實模擬的優(yōu)勢

3.2.1 參與度高? 虛擬現(xiàn)實能給患者帶來沉浸感，三維虛擬聲音系統(tǒng)技術(shù)[5]的運用使患者能體驗近乎真實的情景。使得患者可以很好地放松自己，從而使其表達的情感更真實。心理治療師能在這種狀態(tài)下觀察到患者更自然的行為，正確分析患者的心理活動，從而使得心理治療的效果更好。此外虛擬現(xiàn)實的情景都是為某一類患者“度身定做”的，都與患者需要治療的心理疾病有關(guān)?；颊咝枰谇榫持杏|發(fā)劇，與場景中的人物或事物互動最后完成特定的任務。通過體驗情景這種交互的方式能提高患者的參與度。

3.2.2 可操控性好? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以根據(jù)不同患者設(shè)置與治療方案相對應的場景。場景中使患者情緒發(fā)生變化的因素，可從數(shù)量、頻率、表現(xiàn)方式上進行人為控制。心理治療師可以結(jié)合對患者的治療方案科學的調(diào)整并設(shè)置個性化的治療場景，使得患者的行為在虛擬環(huán)境下更自然的表露[6]。此外由于設(shè)備的便攜性，患者可以在任何適當?shù)膱鏊w驗虛擬場景進行心理治療。通過患者反饋的信息心理治療師也可以隨時停止治療，從而提高數(shù)據(jù)收集的有效性。

3.2.3 安全性強? 與傳統(tǒng)的實景體驗不同，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬任何場景如蹦極、聚會、參加面試等場景[7]，并且使得患者的感受與實景體驗相差無幾。與實景體驗相比無論虛擬場景中的景象如何險象環(huán)生患者的人身安全是有絕對保障的。這也使得患者可以更加放開地進行虛擬場景的體驗，并在體驗中直面自己的心理障礙，提高自我認知。

3.3? 該研究的主要結(jié)論及分析

通過招募的53名體驗者兩組生理參數(shù)對比結(jié)果顯示3項生理參數(shù)均有所變化，且各參數(shù)數(shù)值的增減符合人類處于應激緊張狀態(tài)下的生理變化。3項參數(shù)中肌電變化最明顯增幅7.64%、肌電其次增幅0.69%、皮溫變化最小降幅0.03%，兩組數(shù)據(jù)的差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。測試結(jié)果顯示虛擬現(xiàn)實技術(shù)制造的恐高場景可以使人產(chǎn)生生理變化。

根據(jù)體驗者的反饋此次觀看的場景能使其感受到站在樓頂?shù)母叨雀校狈?，場景顯得較單調(diào)。從整體的測試過程來看所有的體驗者均未對虛擬場景表現(xiàn)出排斥及其他不適應的癥狀，保證了測試的穩(wěn)定性。從安全性的角度分析即使有體驗者在測試過程中表現(xiàn)出強烈的應急反應也可隨時終止測試，從而保證體驗者的人身安全。

該次測試使用的VR設(shè)備與生命體征采集設(shè)備為兩套獨立工作的系統(tǒng)，并非定制的配套設(shè)備。系統(tǒng)間無法建立連接給生命體征信息的獲取帶來不便。在實際臨床工作中應開發(fā)出具有配套生命體征監(jiān)測的VR系統(tǒng)，該系統(tǒng)能比較全面的反映體驗著的生理數(shù)據(jù)，同時相關(guān)的信息能顯示在虛擬場景中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示與獲取的同步化，并且該套設(shè)備應取得醫(yī)療器械注冊證。

通過體驗虛擬現(xiàn)實制造的場景能使人的生命體征發(fā)生變化，驗證了利用VR技術(shù)模擬虛擬場景的可行性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)因回避了目前主流暴露治療手段的局限并以其獨特的體驗方式，未來必將成為治療恐高癥的主流手段之一。今后該技術(shù)還將擴展至其他心理治療的應用中，如創(chuàng)傷后的應激反應、認知行為矯正、社交恐懼癥等。隨著近年來計算機等技術(shù)的飛速發(fā)展，更低的成本以及更高的品質(zhì)必將成為虛擬現(xiàn)實的方向發(fā)展，未來將惠及更多患者。

[參考文獻]

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[4]? 任媛，劉艷虹，胡曉毅，等.國外虛擬現(xiàn)實技術(shù)在特殊教育中的應用進展[J].現(xiàn)代特殊教育（高等教育研究），2017（8）：62-69.

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[7]? 王圣元.心理咨詢與治療的新型技術(shù)：虛擬現(xiàn)實技術(shù)[J].教育心理，2019（2）：165-166.

（收稿日期：2019-11-07）