虛擬現實暴露療法在蜘蛛恐怖癥中的應用：機制、效果及展望

鄒湘，王殊軼，樊琳，豆建生，王浴屺

上海理工大學 醫療器械與食品學院（上海 ,200093）

0 引言

蜘蛛恐懼癥指對見到蜘蛛、接觸蜘蛛、觀看蜘蛛圖片、影像以及自認為有可能存在蜘蛛的封閉環境，產生強烈且不必要恐懼情緒的精神障礙疾病［1］。根據《精神障礙診斷與統計手冊( 第五版)》（DSM-V）顯示，蜘蛛恐懼癥一年內的患病率為3.3%～5.7%，且女性患者居多［1-2］。治療恐懼癥、焦慮癥等疾病的方法分為藥物治療和心理治療兩種［3］。藥物治療可選用苯二氮卓類藥物或/ 和抗抑郁劑，如選擇性5- 羥色胺再攝取抑制劑、三環類抗抑郁劑等，但這些藥物僅能一定程度上減輕緊張、焦慮或驚恐發作，且伴隨不良反應。心理治療是治療該病的主要方法，有暴露療法（exposure therapy，ET）、催眠和認知行為療法(cognitive behavior therapy, CBT)［4-5］等。傳統暴露療法分為想象暴露和實景暴露兩種，是通過讓患者長時間暴露于導致其癥狀出現的刺激中，使患者產生適應過程而消除癥狀，建立新的行為模式的一種治療方式［6-7］，存在成本高、難控制、對治療師要求高等問題。虛擬現實暴露療法(virtual reality exposure therapy , VRET) 是將虛擬現實（virtual reality，VR）技術與傳統暴露療法中實景暴露相結合而形成的一種新的干預方法［8］。VR技術整合了實時計算機圖形學、身體感覺傳感、視覺成像技術，可以給人擬真的、沉浸的和具有交互作用的虛擬環境［8-9］，VR 技術也被廣泛認為是治療恐懼癥的有效工具［10-13］。

為更好地推進VRET 在蜘蛛恐懼癥的臨床應用，下面對VRET 在該領域的研究進行分析，主要包括應用工具、作用機制和發展歷程。文章最后對該領域未來研究進行了展望：考慮第三人稱視角的作用機制，提供多角度的治療體驗；VRET治療系統中考慮人因工程；設計自主化VRET，以擺脫對治療師的依賴。

1 VRET 的應用工具

VRET 應用工具有VR 眼鏡、計算機系統和基于投影的系統（如：CAVE 系統）等，其中主要的應用工具為VR 頭戴顯示器（head mounted display，HMD）［8］。VR HMD 設備主要通過四個關鍵技術來增強VRET 暴露效果。

（1）通過雙目攝像機制作景深效果，讓物體具有立體感。通過將VR HMD 屏幕橫向一分為二中間隔斷，讓兩只眼睛看到即時圖像是不同位置，產生錯位感，這樣人腦就能感受到距離感。

（2）通過凸透鏡放大眼睛看到的即時圖像范圍，其設備參數為視場角（field of view，FOV）。FOV 是顯示器邊緣與觀察點( 眼睛) 連線的夾角。FOV 越大眼睛看見得越多，越接近裸眼視角的寬度，那么VR 暴露體驗效果越好。

（3）通過提高分辨率和添加渲染效果，讓畫面的顆粒感減少，圖像更清晰，場景更逼真則更易沉浸其中。

（4）通過頭部追蹤，產生360°的三維空間感從而獲得沉浸感受。

2 VRET 的作用機制

VRET 治療蜘蛛恐懼癥有療效且有發展潛力，但VRET 治療蜘蛛恐懼癥的具體作用機制在學術界暫無統一定論。

情緒過程理論認為，當一個情緒刺激物作用于感官時，會引起身體的某種變化，激起神經沖動，傳至中樞神經系統而產生情緒［14］。減少恐懼需要兩個必要條件：一是恐懼情緒被激活，二是整合不合理的認知結構。則VRET 必須要有沉浸感（immersion）和存在感（presence）。沉浸感指通過技術手段提供給人在客觀數量和質量上感知到的投入［15］，即人對計算機系統或VR 系統創造和顯示出來的虛擬環境的感覺和認識。存在感指“ 在此時此刻” 人在真實情境和虛擬環境中的反應和情緒的一致性，可通過自我評估、行為測量和生理指標來測量［15］。沉浸感越強，存在感越高，虛擬暴露效果就越接近實景暴露的效果。在VRET中，虛擬場景可以隨時開始、暫停和重復，治療師可以控制虛擬情景中交互的內容、時長和難度，還可以通過設置刺激物的種類、形態和數量等來控制患者在VR 環境中的沉浸程度，這為蜘蛛恐懼癥的治療提供了更多可能性［13，15-17］。關于VRET的沉浸感和存在感有很多學者進行了研究。

2.1 沉浸感

Yu 和Yen 等研究者比較了VRET 使用VR HMD 和桌面計算機設備時沉浸感的差異［18］。結果顯示，兩組都體驗到了沉浸感，VR HMD 組引起的沉浸感受高于桌面計算機設備組。Minns 比較了2D VRET 和3D VRET 在蜘蛛恐懼癥中的效果［19］。研究發現，立體3D 視頻暴露療法沉浸感更高，更能夠降低患者對蜘蛛的恐懼。以上研究中VRET 沉浸感受到不同顯示設備的影響，這是因為不同的系統創造和顯示出的虛擬環境有不同的效果，帶來的沉浸感就不一樣。桌面顯示系統和VR HMD 分別具有低沉浸性和高沉浸性［20］。雖說不同系統帶來的沉浸感不一樣，治療效果也有差異，但各有各的優勢。

2.2 存在感

VRET 在蜘蛛恐懼癥中的存在感可以通過刺激觸覺、嗅覺和視覺等感覺器官來改變。如Hoffman 研究發現，在VRET 中加入觸覺刺激(用手觸摸玩具蜘蛛)可以提高患者的存在感［21］。Fabrizio 等研究者，都探究過嗅覺刺激對存在感的影響［22］。其中Berenice研究發現，嗅覺刺激并不能提高VR 暴露的存在感。Tardif 等將觸覺、觸覺反饋和視覺刺激作為變量探究了VRET 的效果。研究發現，觸覺和觸覺反饋（觸摸時的力反饋）在VRET 上的附加價值很小。在VRET中存在感有助于喚起恐懼情緒，Matthew 和Page 的研究證實了這一點，并且他們還發現存在感會受虛擬環境中刺激元素數量的影響以及存在感和治療結果間沒有直接關系［23］。從以上研究中，可以發現當進行VRET 干預治療時，通過一些感官刺激讓患者獲得更多不存在危險的刺激反應信息和促進患者建立強烈的自我效能感能最大化VRET 的有效性，提高治療效果。

3 研究階段與效果

VRET 在蜘蛛恐懼癥中的研究大致經歷了三個階段。

3.1 早期階段：探索VRET 可行性

早期階段主要指19 世紀末到2007 年，VR 頭戴顯示器設備初步發展，逐漸擺脫了固定式VR 設備的限制，主要進行VRET 應用于蜘蛛恐懼癥的探索性研究。如Carlin 應用HMD 進行首次VRET治療蜘蛛恐怖癥的研究，將VR 技術和脫敏治療結合，治愈了一名患有嚴重蜘蛛恐怖癥20 年的37歲婦女［24］。Garcia 和Hoffman 將VR 技術與傳統治療方法CBT 相結合，對23 名患者進行對照研究［25］。通過恐懼蜘蛛問卷，行為回避測試（behavioral approach test, BAT），獨立評估師和臨床醫生進行評估。結果顯示，在VRET 組中83%的患者臨床表現顯著改善。這些研究者初步證明了VRET應用于蜘蛛恐懼癥治療的可行性，實現了傳統暴露治療向虛擬暴露治療的轉變，這一時期主要對虛擬暴露治療進行臨床應用的嘗試。

3.2 發展階段：檢驗VRET 有效性

發展階段主要指2008-2018 年，VR 硬件和軟件快速發展，逐漸成為了新的產業，應用在自閉癥、抑郁癥和焦慮癥等心理治療領域。研究者們為檢驗VRET 在蜘蛛恐懼癥中的有效性開展了眾多的對照研究。

虛擬現實刺激參數影響著VRET 的有效性，如形態、種類、數量、場景差異和控制等。Youssef［26］從改變蜘蛛形態、添加多重刺激這些變量中探究VRET 的應用效果。Youssef［27］還分別采用VRET和傳統暴露治療兩種方法，研究治療前將恐懼情緒激活對療效的影響。研究表明，VRET 之前恐懼重新激活對療效沒有益處。該研究有利于我們優化VR 干預設計，同時讓治療結構更加清晰。2017 年，Healey 和Mansell 等［28］從控制方面探究了VRET的效果。以上研究者們證明了VRET 的有效性，推動了虛擬暴露治療在臨床應用中的發展，該時期主要對VRET 治療效果進行更加系統的干預設計。

3.3 成熟階段：VRET 單獨作用

2019 年起研究者們開始驗證VRET 在蜘蛛恐懼癥中的單獨作用，這也預示著VRET 在蜘蛛恐懼癥中的應用步入成熟階段。一方面，如今的研究開始將傳統方法對VRET 的影響剝離。如Schwarzmeier 和Leehr［29］等研究者將CBT 對VRET 的影響剝離，考察VRET 單獨作用的效果。研究納入204 例患者，從臨床、神經影像和遺傳數據等方面進行全面的療效評估。另一方面，將VRET 單獨作用的效果與其他療法相對照，證實了VRET 單獨作用的有效性。如Carlos［30］檢驗了三種暴露療法：傳統暴露治療、VRET 和增強現實暴露療法(Augmented Reality Exposure Therapy，ARET) 治療小動物類型恐懼癥的療效。研究表明［31］，三種暴露療法治療小動物恐懼癥在行為和心理上同樣有效，其中VRET 和ARET 都是單獨作用的行為暴露。總體來說，成熟階段VRET 在蜘蛛恐懼癥中的應用多采用現代的、市場成熟的VR HMD，研究重點是證實VRET 單獨作用的效果，研究趨勢是從實驗研究，向更便捷、更完善和更適合臨床應用方面轉變。

4 研究展望

VRET 應用于蜘蛛恐懼癥治療領域的研究具有廣闊的應用前景，盡管大部分的研究報告結果顯示VRET 應用于蜘蛛恐懼癥具有顯著療效，但這種治療方式在國內尚未納入臨床指導。未來還需大規模的臨床及基礎研究來驗證VRET 在蜘蛛恐懼癥中臨床應用的有效性，以改善VRET 在臨床上的推廣。在未來VRET 應用于蜘蛛恐懼癥的研究中，可從以下方面探索。

（1）考慮第三人稱視角的作用機制，提供多角度的治療體驗。第三人稱視角的虛擬暴露治療可以提供給患者一個全新的視角，在大腦評估恐懼刺激時可以從第三視角審視自己，從而更快的發現和改變不合理的認知結構。

（2）VRET 治療系統中考慮人因工程［32］。在VRET 改變患者認知結構的過程中，患者帶上VR 眼鏡在實驗環境下面對虛擬暴露刺激進行治療，期間涉及一些人為因素（如：生理狀態）、機器因素（如：刷新率）、環境因素（如：噪聲），這些因素或多或少地影響著治療效果。

（3）設計自主化VRET，以擺脫對治療師的依賴。VRET 在臨床傳播中存在障礙，是因為結構性障礙（時間、保險或后勤等）和治療師障礙（治療師少患者多，治療師對VRET 的消極態度或對方法不夠熟悉等）［33］。要解決這個問題，可以考慮設計自主化VRET 治療系統。將治療師的角色設計到VRET 中。