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虚拟现实应用于心理疾病的治疗摘要：虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。国外许多临床心理学家已经运用虚拟现实治疗焦虑障碍等多种心理疾病取得了一定的成效。本文介绍了虚拟现实的概念和发展历史以及在心理问题治疗方面应用，分析了虚拟现实技术的特点，展望了其在心理治疗领域的发展前景。关键词：虚拟现实；心理疾病；治疗一、虚拟现实1．什么是虚拟现实虚拟现实（VR）是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。使用者不仅是以视觉和思维介入虚拟环境，而且更是以完整的生物个体融入到虚拟系统，在此过程中，个体的各种感知活动如视觉、听觉和触觉，以及悲喜、悲伤、紧张与恐惧等情绪反应，都将得到充分表达。它与传统的模拟的技术完全不同，是将模拟环境、失敬系统和仿真系统结合为一体，利用各种传感装置把使用者与计算机生成的虚拟现实连接在一起，让使用者完全沉浸在虚拟的多维世界中。它强调的是：逼真的感觉、自然的交互作用、独特的想象性。2．虚拟现实心理治疗的发展现状虚拟现实是比较先进的综合性计算机人工智能手段，它能够通过计算机图形(CG)技术和传感技术等工具营造出一个想象空间。而这种包含视觉、听觉和触觉多元化体验的想象空间往往是真实世界里很难实现、甚至是不可能实现的。对有心理疾病或障碍的人群来说，更多的是人们不愿去面对的现实体验。虚拟现实则能够在心理治疗上为心理医生和患者搭建一个桥梁，使心理治疗能够在虚拟现实的帮助下更好地进行。虚拟现实下的心理治疗方法由于其技术因素，决定了它省时省力，节省能源体力，更具真实感，效果明显等重要特点。现在已经出现了针对特殊心理疾病开发的虚拟现实心理治疗系统。诺丁汉大学社交研究及精神病学研究小组对用虚拟现实系统治疗不同的恐惧症进行了研究。美国加州Kaiser-Permanente医疗小组开发了一套将虚拟现实技术应用于恐高症治疗的试验系统，并且使得90%的参加者达到了治疗目标。在虚拟现实技术发展的推动下，出现了很多的虚拟现实心理治疗的实例。这些虚拟现实心理治疗有些只是利用了虚拟现实的基本原理，如C.Botella等人对幽闭恐怖症的治疗、BrendaK等人对飞行恐怖症的治疗等[3-4]。还有一些更为接近实际意义虚拟现实的心理治疗方法和辅助工具设计，它们基本以软件设计为主，对虚拟环境进行建模和重绘，通过视觉效果器和触觉效果器等手段来实现互动。如治疗注意缺陷多动障碍、恐高症、创伤后应激失调等。这种虚拟现实心理治疗软件的开发，.由于其针对性太强，往往使治疗的患者对象群体比较单一。但与非虚拟现实的治疗效果相比，作用效果十分明显。虚拟现实应用的发展推动力来源于计算机虚拟现实技术的发展。随着科技及心理学理论的发展，虚拟现实技术心理治疗领域开始得到广泛应用，并且向适用范围广、更真实、互动性和沉浸感更强的趋势发展，将彻底革新基于想象世界的心理治疗现状。3．虚拟现实的特点虚拟现实系统应具有以下三个特征:交互性（Interactivity)、想象性(Imagination)和沉浸感(Immersion)。这三个重要特征与其相邻近的技术(如多媒体技术、计算机可视化技术等)相区别。沉浸感，是指计算机生成的虚拟世界能给人一种身临其境的感觉，如同进入了一个真实的客观世界；交互性，是指人能够很自然地跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流；想象性，是指虚拟环境可使人沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而深化概念并萌发新意。因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。虚拟现实的最主要的技术特征是沉浸感，即投入感。虚拟现实的追求目标是力图使用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态，有身临其境的感觉，即所谓“沉浸感”。导致“沉浸感”的原因是用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉。为此，必须具备图像、交互、行为三种基本的技术要素(如图1)[5]。图1虚拟现实技术要素利用沉浸功能，使用户暂时与现实环境隔离，投入到虚拟环境中，从而能更真实地注视数据。虚拟现实界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据，以便正确地创建虚拟环境，这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据。因此，虚拟现实技术从根本上改变了人与计算机系统的交互操作方式。而对于心理治疗的具体问题，虚拟现实技术还要具有安全性。虚拟现实技术可以营造一个安全可靠的新环境，有助于患者完全受保护的资讯室环境，与有别于患者感到威胁的现实环境。他它能模拟很危险或挑战性很强的情景，提供一个安全的学习环境。在虚拟环境中，使用者可以通过体验错误来提高学习和自我察觉能力。可以不断变换场景，各种困难、失误、无法预测的事件和戏剧性的结果都可以反复练习，而“实际上”不会造成任何伤害。患者在虚拟环境中感觉安全，再加上有治疗师的支持，可以毫无困难的面对自己的障碍。与传统疗法不同，虚拟现实提供的安全环境可以让患者大胆地去体验和探索。二、虚拟现实技术在心理疾病治疗方面的应用1．创伤后应激性障碍治疗创伤后应激障碍(Posttraumaticstressdisorder,PTSD)是人们在遭受创伤性事故或重大灾难后较常出现的一种心理疾病。这类疾病的理想疗法是情景暴露法,但在以前的治疗条件下很难使个体当时遭受创伤和灾难的情景得到重现,而运用VR技术可以比较好地解决这一难题。罗森鲍姆等人运用VR技术对患PTSD症的越战老兵进行了治疗,其具体方法是把这些老兵置于和越战相似的虚拟情景下,使他们重新体验当时在越战中受伤的经历。治疗中所采用的主要虚拟情景分别是一片被丛林包围的旷野和一架“休伊”直升飞机,在经过一段时间的治疗后这些老兵的病情有了明显好转[6]。2．厌食症治疗厌食症有多种病因,有些厌食症患者则是由于误认为自己过于肥胖而不愿进食才患病的,VR技术可用于纠正此类患者对自己体形的态度。Riva等人利用VR技术制作了模拟厌食症患者的虚拟人,然后让患者观看这种虚拟人成功完成各种对体形有严格要求的任务,如钻狭小的通道等。经过训练,患者端正了对自己体形的认识,能以积极的态度配合治疗。3．注意缺陷障碍诊断VR系统可通过头盔显示装置精确地向用户呈现各种视觉和听觉刺激,并记录被试作出的反应,近几年VR技术已被逐渐用于诊断儿童的注意缺陷障(Attentiondeficitdisorder,ADD)。里佐(Rizzo)等人借助VR技术建造了一间包含桌椅、黑板等教学设施和一位女教师的虚拟教室,以此进行有关儿童注意力的研究。他们把一些儿童置于虚拟教室中,让他们对由虚拟黑板和虚拟教师给出的视觉、听觉信号做出反应,同时他们还控制虚拟教室中出现的一系列噪音作为干扰刺激。实验结果显示,这种测试方法可有效地区分出ADD儿童和正常儿童,并且采用这种虚拟的教学环境更容易得到儿童的配合,诊断结果要比采用传统方法更为可靠。4．精神分裂症治疗在精神分裂症治疗中,VR技术主要被用于模拟精神分裂患者较常出现的各种幻觉。临床心理学家和精神病学家试图通过向精神分裂患者呈示虚拟幻觉而使他们了解幻觉的产生纯属病态,必须接受专门的治疗才能克服和消除;同时也希望通过这种技术手段使那些无法彻底医治的精神分裂患者能够适应于平时生活中所产生的各种幻觉。而要使这种治疗方法真正起作用,一个重要的方面是需要根据不同病人产生幻觉的特点制作出相应的虚拟幻觉,这在技术上提出了很高的要求。目前,这种疗法尚处于试验阶段。5．VR技术在社交焦虑症治疗中的应用在恐惧症的治疗中,VR技术被用于建立虚拟的自然情.景,而在社交焦虑症的治疗中VR技术则被用于建立虚拟的社交情景,患者被置于虚拟社交情景中接受治疗。虚拟社交情景中需要设置虚拟人物,并且这些虚拟人物应具有一定的“知觉”和适当的“表情反应”来实现与患者的社交活动。据国外文献报道,最新的VR技术已初步具有这样的功能。罗伊(Roy)等人进一步把VR技术用于社交焦虑症的治疗。他们使用VR技术建立了4种不同的虚拟社交情景:在虚拟会议室里对着虚拟听众发言、与虚拟朋友聊天、在虚拟咖啡店里受到虚拟顾客和服务员的关注、受试者自身利益受到虚拟人物的侵犯。研究者把1名患有严重社交焦虑的女病人置于这4种不同的虚拟情景中,然后采用行为认知疗法和暴露疗法对其进行了多次治疗。在治疗过程中发现,患者在各种虚拟社交情景中出现的心理与生理反应和现实生活中的基本相同,经过一段时间治疗,患者的社交焦虑症状得到了明显的减轻,随后的复查也表明治疗效果相当稳定。三、虚拟现实心理治疗系统设计虚拟现实心理治疗系统应具备虚拟现实的功能和特点。以人的沉浸感为目标，通过对实时图像处理技术和效果器功能实现的研究，设计了虚拟现实的心理治疗系统。1．系统的心理学原理虚拟现实心理治疗系统的心理学原理是源于美国《科学》杂志在2007年8月24日发表了一篇关于“心灵出窍”的文章。文章指出利用简单的虚拟现实技术，科学家刻意欺骗了人们的大脑，使他们产生了少有的体外经历(out-of-bodyexperiences)和自觉意(Self-Consciousness)，即一个人能够感受到他正在从自己的身体之外“看到”自己和周围环境。被实验人感到自己的灵魂离开了肉体，并从外部观察着自己的身体。这一研究成果揭示了人类大脑在整合各种感官信息的过程中是如何产生混乱的。英国伦敦大学学院的HenlikEhrsson和瑞士联邦技术研究院的OlafBlanke分别领导了两项实验证明了“心灵出窍”的现象，即通过简单的方法就可以轻易欺骗我们的大脑。实验的装置设置如图2所示。图2“心灵出窍”实验示意图实验的具体过程为：（1）健康状况良好的被实验人坐在椅子上，并在其后方2米处安放摄像机，用来拍摄其背部姿态。然后再让被实验人戴上一幅特殊的眼镜，通过该眼镜中的屏幕，被实验人能看到摄像机拍摄的图像。（2）在摄像机前上下挥动棍子，同时用棍子接触被实验人胸部并作相同动作后，多数被实验人都回答说，感觉自己的身体位于摄像机前方，自己好像是在从后面看着别人一样。（3）在体验环节(2)后，研究人员又用一把锤子向摄像机挥去，被实验人都做出了感到恐惧的神经反射。这可以解释成被实验人感觉自己的身体处在摄像机前而做出的反应。实验的结果证明，在视觉和触觉被分离后，大脑的感官信息处理变得混乱，于是大脑创造出一个幻觉，使人感受到了一具并不真实存在的身体。根据这一心理学原理，设计虚拟现实心理治疗系统。将虚拟现实技术和心理实验方法应用在心理治疗上，使体验者省去了冥想的时间，以虚拟眼镜为媒介直接看到自己身处虚拟环境之中。通过感官刺激，更直观更深刻地感受虚拟的心理治疗环境。配合心理医师的引导，进而达到时间短效果明显的目标。2．系统的效果和结构需求分析本系统是一个辅助心理治疗设备，为了更好地达到理想的心理治疗效果，采用简单沉浸式虚拟现实设计。它的主要任务是给实验者或心理疾病患者提供一个虚拟平台。通过这个虚拟平台，接受治疗的患者可以免去闭目冥想的阶段，要求使患者能通过虚拟视觉设备直接看到虚拟的冥想景象，即用视觉刺激代替想象空间，从而达到省时高效、真实感强、无需训练的目的。系统首先要求患者