虛擬現實心理放松系統干預大學生焦慮情緒的研究

張志松　李福華

(淮北師范大學教育學院/信息學院，淮北　235000)

隨著社會的快速發展，人們的生活節奏明顯加快，心理壓力隨之加重，心理行為異常和常見精神障礙人數逐年增加。政府高度重視國民心理健康服務工作。2016年22個部委聯合下文的《關于加強心理健康服務的指導意見》(國衛疾控發〔2016〕77號)中，將建立心理健康服務體系、加強心理健康問題的相關基礎性研究、規范發展各類有針對性的心理咨詢和治療服務，關注重點人群心理健康工作、提高突發事件心理危機的干預能力和水平等工作提高到關系社會持續穩定、國家長治久安的高度。

大學生心理健康水平是國民心理水平的重要組成部分，關系著國家未來的發展。關注大學生心理健康，減少其心理問題的發生，提升其心理能力，應該是高校的重要工作內容之一。而當代大學生作為身心都有待成長的特殊群體，承受著來自學習、戀愛、經濟和就業等方面越來越多的壓力，消極情緒成為大學生心理問題的主要方面。研究表明，大學生以焦慮為代表的消極情緒現狀不容樂觀。改善大學生消極情緒，已經成為當前大學生心理健康教育的關注點之一。

目前關于大學生情緒的現狀研究表明大學生消極情緒現狀不容樂觀。屈智勇(2008)通過對9641名大學生進行問卷調查,發現約有24%的人存在抑郁傾向。孫良(2010)研究表明，10340名醫科大學學生的焦慮檢出率為14.3%，抑郁檢出率為16.8%；不同性別之間焦慮、抑郁狀況有明顯差異；二年級醫學生以及家庭經濟狀況差的醫科大學生焦慮檢出率比較高。張鳳梅(2014)對833名大學生進行調查，抑郁情緒檢出率為19.33%，焦慮情緒檢出率為10.20%。武曉升(2016)研究表明，大學生焦慮比例為8%。房富利(2015)對包括新疆大學在內的6所在新疆的本科高等院校的1218名少數民族女大學生進行調查后，發現新疆高校的女大學生心理健康程度低于全國水平，提出需要特別關注新疆少數民族女大學生的心理健康促進工作。張雅涵(2017)關于大學生的焦慮心理調查表明，29.39%的大學生焦慮水平高于全國常模，其中中度和重度焦慮的比例占9.02%。劉陽(2017)調查了廣西279名貧困大學生，認為貧困大學生心理健康狀況相對較差。

在干預研究方面，倪士光(2008)發現團體心理輔導技術對于提升貧困大學生的自信心有明顯效果。王鳳姿(2012)研究發現，通過團體輔導技術，可以減少焦慮、抑郁等等情緒。陳開梅(2016)對210名大學生進行研究后認為課外體育對改善包括自卑心理在內的消極心理有一定的積極意義。陳栩(2016)利用以積極心理學為理論導向的團體心理輔導對56名有抑郁傾向的大學生進行干預后發現有較好的效果。陳曉(2017)利用正念冥想訓練對40名大學生進行為期8周的干預，發現能一定程度上提升被試的心理健康和睡眠質量。

綜上所述，目前國內關于大學生焦慮情緒的現狀調查研究較多，結果不盡相同，但檢出率都偏高；但是專門針對大學生消極情緒的干預研究相對較少，方法單一?，F有干預方法多集中在團體輔導、體育鍛煉、冥想等方面。關注大學生心理健康，探索新的干預方式和手段，是時代發展對高校心理健康教育工作提出的新的要求。

一、系統描述

1 研發背景

虛擬現實(Virtual Reality)技術又稱虛擬仿真技術，簡稱VR，就是用一個虛擬的系統模仿另一個真實系統的技術，是20世紀80年代新崛起的一種綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環境——虛擬環境，可以逼真地模擬現實世界(甚至是不存在的)的事物和環境，會有“身臨其境”的感覺，并可親自操作，自然地與虛擬環境進行互動。這項技術具有沉浸性、交互性、虛幻性、逼真性等特點。成為繼數學推理、科學實驗之后人類認識自然界客觀規律的第三類基本方法，而且正在發展成為人類認識、改造和創造客觀世界的一項通用性、戰略性技術。

目前虛擬現實技術發展迅速，在國外已開始有人嘗試在將該技術用于心理疾病的治療研究中。Malbos(2013)等利用VR技術對6例幽閉恐懼癥患者進行治療，發現對創傷后應激障礙有比較明顯療效。A.Fleming Seay等人開發了虛擬現實冥想室系統，該系統由虛擬頭盔，生物反饋設備和高性能計算機系統組成，包括太陽升起或降落等場景，分別運用肌肉放松，皮膚電反應和呼吸冥想來控制虛擬世界，以達到冥想放松的目的。西班牙的Psious公司(2015)開發了一款治療恐高癥的VR裝置app，治療師可以利用此app為患者進行虛擬實境治療，這項技術有望擴大為強迫癥或是有創傷后壓力癥候群的患者提供干預治療。英國倫敦大學學院(UCL)、西班牙巴塞羅那大學和英國德比大學的心理學家和計算機科學家們發表了一項研究，提出利用虛擬現實技術可以提升自我接納水平的心理治療新方法——“化身實驗”，在該試驗的過程中，被試者可以通過虛擬現實技術化身為安撫者、被安撫者、第三人視角接受治療，研究結果顯示該項技術能有效降低被試自我批評程度和提升自我同情能力。加拿大蒙特利爾研究團隊開發出了一項虛擬現實系統，用于性功能障礙癥方面的治療。

綜上所述，目前國外將VR技術應用到心理干預的研究方興未艾，很多有價值的研究設想被提出，相關產品也陸續被開發出來。與國外相比，目前國內相關研究較少。虛擬現實作為一項發展中的、具有不可估量的應用價值的新技術，其在心理學尤其是心理治療領域的應用前景非常值得關注。

本研究使用與企業合作研發的虛擬現實心理放松訓練系統(VRPsyRIS)，探究虛擬現實技術干預大學生消極情緒的有效性和可能性，尋求大學生心理干預的新的方式和途徑。本軟件設計的功能目標是通過類似游戲的方式，讓被試沉浸其中，通過虛擬環境與自身狀態的交互，達到放松身心、促進健康的目的。游戲對于放松情緒、促進身心健康的效果早有相關研究予以驗證。陳益(2003)研究表明游戲對于提升游戲者的專注力、改善情緒狀態有明顯促進作用。她認為游戲狀態是一種全然放松投入且完全專注的狀態，這種狀態與冥想、坐禪、瑜伽等狀態相通。在這種狀態下，個體獲得的是一種獨特的高峰體驗，身心全然放松，潛能得以激發，健康水平得以提升。EladDafny(2014)指出個體在全然投入游戲狀態的時候，腦內的β-內腓肽物質會增加分泌。被稱之為“快感荷爾蒙”的內腓肽能提升大腦細胞間的信息交換和傳輸效率，并能幫助人們保持年輕快樂的狀態，使得個體身心長時間處于輕松愉悅的狀態中，免疫系統能力得以提升。

與傳統電腦游戲相比，虛擬現實心理放松系統有著較大優勢。首先，該系統是在虛擬現實場景中進行游戲，其沉浸性和真實感是傳統電腦游戲所無法比擬的。其次，系統本身呈現的就是讓被試感覺非常放松愉快的場景，即使被試佩戴頭盔后什么都不做，也能達到身心放松的效果。再次，該系統是通過虛擬場景和身心狀態的實時交互來進行互動的，這樣被試能根據環境的變化隨時調整自己的狀態，治療效果立竿見影?；谶@些特征，本系統應該具有很好的治療效果。

2 基本原理及軟件架構

心理放松技術是心理治療和團體輔導中常用的技術方法。心理放松技術一般主張人的身體和心理是一體的，通過肌肉和身體的放松，能達到放松情緒和心靈的目的。

個體的神經系統包括自主神經系統和非自主神經系統，其中自主神經系統又叫植物神經系統，包括交感神經和副交感神經系兩個系統。當人在緊張和焦慮的時候，交感神經系統控制著我們的生理反應，身體會有出汗、心跳加快、呼吸急促等生理特征。要想讓個體放松下來，需要副交感系統充分發揮抑制和調節作用，來減少交感神經的興奮。但是由于自主神經系統不受有意識的直接支配，所以通過調整個體的身體狀態，放松肌肉和整個身體，通過這些生理的改變來影響自主神經系統，從而達到緩解焦慮和緊張情緒的目的。

各類心理放松技術大部分都是基于上述理論發展出來的。目前較為流行的有冥想放松、呼吸放松、催眠放松、生物反饋訓練放松、音樂放松、禪修放松等心理放松技術。

此套系統以呼吸放松、音樂放松、生物反饋技術、游戲治療等心理學理論為背景，以高配置電腦作為計算源，以HTC VIVE虛擬現實設備為硬件基礎，以Unity3D游戲開發引擎為軟件開發基礎，構建虛擬現實心理放松訓練系統的軟件框架，進行3D場景建模，創設接近現實的虛擬沉浸空間。在人機交互的設計上，主要是以 Lighthouse 光學跟蹤技術和集成藍牙數據傳輸的腦電采集系統為基礎，通過腦電的改變來控制場景的變化，實現人與場景的自然逼真的交互性體驗。以實現被治療者能夠在較短時間內快速達到放松身心的效果。系統還可以進行場景數據和生理數據的保存及后期處理(如圖1所示)。

軟件架構主要包括如下部分：

(1)虛擬現實模塊

主要是通過Unity Technologies的Unity3D、3DMAX等軟件進行3D建模和場景實現。

在場景設計上，目前完成了5個治療場景的建模和測試。例如第一場景為“泛舟湖上”：當被試佩戴頭盔，進入的是一個藍天白云、鳥語花香的自然環境，在場景中央有個綠波蕩漾的湖。被試在非常舒緩的背景音樂中，可以在場景中自由漫步，會有語音不斷提醒被試調整呼吸及放松身體。當被試身心放松到一定程度，優勢腦波為α波的時候，就可以駕小船在湖中緩慢行駛。隨著時間增加，如果被試的腦波由α波向θ波甚至δ波轉變的時候，湖面會更加平靜，小船搖晃的更加輕柔，被試會得到更放松的環境反饋。反之湖面波浪會加大，小窗搖晃會劇烈，陽光也會減弱。通過這種場景和生理數據的不斷交互，被試會完全沉浸于場景體驗，達到放松和治療的目的。

(2)生理參數采集模塊

采用思知銳科技公司開發的腦波傳感器開源硬件套裝。其腦波傳感技術核心TGAM由美國神念科技研制，配備藍牙V4.0+EDR雙模藍牙適配器，使用Bluesoleil 10國際版藍牙軟件，實現了腦波設備與電腦之間的無線數據傳輸(如圖2所示)。與傳統腦波設備相比，藍牙傳輸設備無需使用數據線連接腦波設備與電腦，擴大了被試的活動范圍。

(3)數據采集、數據分析模塊

該模塊主要包括數據采集模塊和數據分析模塊。其中數據采集模塊是主要包括個人基本信息諸如姓名、年齡、健康狀況的前期采集，以及實時記錄實驗過程中的個人生理數據。數據分析模塊主要進行實驗結束后對被試進行實驗時長、生理數據走勢、實驗結果等統計等輸出。

二、研究設計

1研究對象

本研究采用校園招募和心理咨詢來訪者相結合的方式招募被試。其中校園招募主要通過心理健康教育專題講座、校園內張貼公告、在學生QQ群中發布公告等方式招募志愿者。同時，在接待心理咨詢的過程中，發現的焦慮感較強的大學生來訪者，主動邀請他們參與此次實驗。通過SAS測試和訪談，最終確定了50人(SAS大于或等于50分)參與實驗，形成樣本群體，其中男生21人(45.8%)，女生29人(54.2%)，隨機分成實驗組和對照組，樣本具體情況見表1。

表1　樣本基本情況

2研究工具

(1)焦慮自評量表(SAS,Self-Rating Anxiety Scale)

該量表由Zung編制于1971年，含有20個條目，用于評定焦慮的主觀感受，各條目分4級評定，累積各條目得分為總粗分，粗分×1.25得標準分。按照中國常模結果(劉賢臣，1997年)，SAS標準分的分界值為50分，其中50—59分為輕度焦慮，60—69分為中度焦慮，70分以上為重度焦慮。

(2)虛擬現實心理放松訓練系統(VRPsyRIS)

本系統為研究團隊與蘇州富鑫林光電有限公司聯合研發，嘗試將虛擬現實技術應用到心理治療中。其基本原理是通過腦電生理數據反饋來影響和操控虛擬現實場景，達到心理放松訓練的目的。系統的硬件運行環境包括基于HTC的虛擬現實頭盔系統、思知銳的生理數據采集及反饋系統、高性能的計算機系統等。系統的軟件模塊主要包括基礎信息采集模塊、虛擬現實場景模塊、生理參數采集模塊、數據分析模塊等。

3干預方案

本研究采用實驗法，對實驗組進行每周2次放松訓練干預，每次40分鐘左右，整個干預過程持續4周。干預結束后，對兩組被試進行復測。干預地點在學校虛擬現實心理放松訓練室內，環境安靜且安全。組織者有多年的大學生心理健康教育工作經驗和心理咨詢經驗。具體軟件虛擬場景情況見表2。

表2　虛擬仿真心理放松訓練系統場景設計表

三、結果與分析

1 實驗組與對照組的組間前測結果分析

在干預前，50名被試焦慮程度都偏高。隨機分組的組間差異均不顯著，可以把實驗組和對照組作為同質樣本來對待。見表3。

表3　實驗組與對照組前測的差異性檢驗

2實驗組與對照組的組間后測結果分析

實驗組經過8次虛擬現實心理放松訓練干預后，與控制組相比較，SAS得分有較大幅度下降，差異均極為顯著。見表4。

表4　實驗組與對照組后測的差異性檢驗

3實驗組與對照組的組內前測和后測結果分析經過干預后，實驗組的的焦慮水平較干預前有大幅度的下降，且差異顯著。而對照組的焦慮水平后測較前測有略微下降，但差異不顯著。見表5。

表5　組內前測與后測的差異性檢驗

四、討論和建議

1 虛擬現實心理放松訓練技術干預能較好改善大學生消極情緒

焦慮情緒作為大學生消極情緒的主要表現內容，已經成為高校心理健康教育工作關注的重點之一。本研究通過實驗組和控制組的前后比較研究，發現虛擬現實心理放松訓練干預技術能有效的幫助大學生擺脫焦慮情緒困擾，更有效地適應大學生活。就具體分值而言，實驗組中25人的SAS后測得分較前測分數均有較大幅度下降。其中有15人的SAS分值下降到正常值內(男生6人，女生9人)。虛擬現實心理放松訓練技術對緩解焦慮情緒的作用非常明顯。

2虛擬現實心理放松技術在大學生心理健康教育工作中有推廣價值

大學生心理能力的發展應該得到高校乃至全社會的關注。作者在多年的高校心理健康教育工作中，深感現有咨詢和輔導方法效果的有限性，很多個案問題無法通過咨詢和輔導來解決。探尋新的干預技術和方法，是社會發展的必然要求。大學生和其他群體相比較，更容易接受新的事物，對新技術和方法有著更大的好奇心和探索欲望，而虛擬現實技術正好滿足他們的需要。在實驗過程中，被試均對這套系統表現出濃厚的興趣。本實驗在消除大學生焦慮及抑郁情緒、塑造積極心理品質的實踐中驗證了虛擬現實心理放松訓練技術的有效性和實用性，具有較強的可操作性和推廣價值?？梢詮V泛地應用到包括大學生在內的各類群體的心理干預中。

3虛擬現實心理放松系統推廣的障礙及解決辦法

由于虛擬現實技術尚在發展階段，目前應用主要集中在游戲和觀影行業，在其他層面的應用較少，在包括心理學在內的各領域的應用還處于摸索階段，故此項干預技術的推廣面臨一定的困境。首先，虛擬現實的硬件水平有待提高。目前虛擬現實的硬件水平有待提高，比如分辨率、各種感官反饋的逼真性等有待進一步提高，虛擬設備對計算機的硬件配備要求偏高等，都有待進一步解決。且目前的虛擬現實硬件缺乏行業統一標準，現在市面上主流的VR設備有HTC的HTC Vive、Facebook的Oculus Rift、微軟的HoloLens、索尼的PlayStation VR、三星的Gear VR和谷歌Daydream View等等。由于沒有統一的行業標準和規范，使得基于某個廠商硬件標準開發出來的軟件在其他虛擬設備中的使用面臨兼容性問題。其次，軟件自身有待豐富完善。此套虛擬現實心理放松系統的開發由于沒有先例，研發團隊在摸索中研發出本套系統，投入了大量的資金和人力。經過此次實驗，驗證了該系統的有效性，也發現了許多問題。比如虛擬場景數量有待增加、畫面的細膩程度有待提高、生理反饋控制與場景轉換有待優化等等。

解決上述問題，需要政府大力支持。政府應該把VR產業作為新的經濟增長點，從政策層面上大力扶持，鼓勵相關科研院所和企業勇于創新，大膽探索；要由政府倡導VR行業建立統一的產品標準，增加各產品之間的兼容性。本研究團隊將根據此次試驗結果，對該系統加以優化，推出更穩定更有效的版本，同時在此基礎上，開展利用虛擬現實技術干預各類心理問題的可行性研究。

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