金偉，黃清，瞿發(fā)林

解放軍聯(lián)勤保障部隊第九〇四醫(yī)院 （江蘇常州 213003）

國內(nèi)外研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，遭遇創(chuàng)傷性事件者中創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（post-traumatic stress disorder，PTSD）的發(fā)病率為10%～20%，終生患病率為8%（女性為10%，男性為5%），且大約50%的患者為慢性病程，約1/3患者的病程超過10年[1-2]。由于存在病程遷延和共病率高的特點(diǎn)，PTSD 所造成的社會負(fù)擔(dān)也是十分沉重的。眼動脫敏是快速、簡單、安全、高效地實(shí)時干預(yù)這類患者和控制發(fā)病率最有效的手段[3-4]。目前，現(xiàn)有技術(shù)主要是通過外置的光源引導(dǎo)患者進(jìn)行眼動訓(xùn)練，訓(xùn)練過程中存在依從性不高、難以實(shí)時追蹤及無法量化評估等問題，從而影響下次訓(xùn)練治療的有效開展[5]。

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）技術(shù)是連接人與虛擬技術(shù)世界的鑰匙，它是利用電腦將人置于一個三維空間，使其感受模擬的觸覺、視覺、聽覺，可以無限地觀察產(chǎn)生的景象。2005年，英國的一項研究發(fā)現(xiàn)，VR 技術(shù)對于自閉癥有一定的治療作用，90%的自閉癥患者能準(zhǔn)確辨認(rèn)虛擬世界中的人類表情。基于沉浸感、交互性及想象性的特性，VR 技術(shù)可以使患者的聽覺和視覺更好地帶入其中，使患者在虛擬世界中自然地交流、動作，并能構(gòu)建其認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其現(xiàn)實(shí)世界，并且VR 不受時間、空間的影響，極其適合心理學(xué)中的治療。本研究針對以上問題，基于VR 技術(shù)研制了一種眼動脫敏訓(xùn)練儀，用于PTSD 患者的研究，使患者置于一個虛擬環(huán)境，讓其與虛擬世界人物進(jìn)行交互，通過整體環(huán)境影響患者的情緒、想法，從根本上消除其不良情緒，從而達(dá)到干預(yù)治療的目的[6-8]。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體設(shè)計

眼動脫敏訓(xùn)練儀的整體設(shè)計見圖1。整個儀器的CPU處理模塊按功能結(jié)構(gòu)可分為七部分，包括腦電傳感模塊、眼動追蹤模塊、VR 視頻模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲模塊、顯示模塊及電源模塊。其中腦電傳感模塊實(shí)現(xiàn)對患者精神狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測；眼動追蹤模塊實(shí)現(xiàn)對患者眼動狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測；VR 視頻模塊實(shí)現(xiàn)對患者訓(xùn)練場景的呈現(xiàn)；數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對患者監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析、評估；存儲模塊實(shí)現(xiàn)對患者腦電、眼動信息和訓(xùn)練記錄的存儲；顯示模塊實(shí)現(xiàn)對患者監(jiān)測數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)；電源模塊實(shí)現(xiàn)對儀器運(yùn)行的供電。

圖1 眼動脫敏訓(xùn)練儀的整體設(shè)計

1.2 整體結(jié)構(gòu)

眼動脫敏訓(xùn)練儀的整體結(jié)構(gòu)見圖2。該儀器主要由VR眼鏡、顯示器系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)組成。

圖2 眼動脫敏訓(xùn)練儀的整體結(jié)構(gòu)

1.2.1 VR 眼鏡

VR 眼鏡主要由VR 頭戴式耳機(jī)、固定帶及腦電傳感器組成，其一端安裝有固定帶，固定帶上安裝有9個腦電傳感器。VR 眼鏡內(nèi)部設(shè)有體感攝像機(jī)，體感攝像機(jī)由存儲模塊、控制模塊和眼動追蹤儀組成，其中存儲模塊與控制模塊雙向電性連接，腦電傳感器的輸出端與控制模塊的輸入端單向電性連接，眼動追蹤儀的輸出端與控制模塊的輸入端單向電性連接，USB 端口與控制模塊雙向電性連接。腦電傳感器、眼動追蹤儀分別對患者的腦電和眼動狀態(tài)進(jìn)行檢測并傳輸至控制模塊，控制模塊將反饋的信息通過USB 端口傳送給主機(jī)。VR 眼鏡結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，體感攝像機(jī)原理示意圖見圖4。

圖3 VR 眼鏡結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 體感攝像機(jī)原理示意圖

1.2.2 顯示器系統(tǒng)

顯示器系統(tǒng)由顯示器與底座組成，顯示器的下方設(shè)置有顯示器底座，且顯示器底座與顯示器為一體結(jié)構(gòu)。

1.2.3 主機(jī)系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)主要由七部分組成，包括主板、CPU、顯卡、內(nèi)存條、電源、硬盤及USB 端口。

1.3 工作原理

眼動脫敏訓(xùn)練儀的工作原理見圖5。在訓(xùn)練過程中，CPU 通過主板將測試動畫傳輸給VR 眼鏡，VR 眼鏡接收到動畫視頻后進(jìn)行顯示，并將患者腦電和眼動信息通過USB 端口傳輸給主板，由主板傳輸給CPU，CPU 進(jìn)行快速運(yùn)算并傳輸給顯示器進(jìn)行顯示。

圖5 眼動脫敏訓(xùn)練儀的工作原理

2 操作流程

第一步：打開主機(jī)并運(yùn)行軟件系統(tǒng)，患者佩戴VR 眼鏡，確保VR 眼鏡固定帶上的腦電傳感器與頭皮貼合，然后開始訓(xùn)練。第二步：VR 眼鏡呈現(xiàn)熱身場景，腦電傳感器和眼動追蹤儀同步后臺采集數(shù)據(jù)，結(jié)束后評估出訓(xùn)練閾值。第三步：VR 眼鏡呈現(xiàn)訓(xùn)練場景，眼動追蹤儀根據(jù)呈現(xiàn)的訓(xùn)練場景進(jìn)行反饋訓(xùn)練，心理治療醫(yī)師或訓(xùn)練評估師可以根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時后臺同步采集數(shù)據(jù)，顯示器全程實(shí)時顯示數(shù)據(jù)，待結(jié)束后，評估眼動追蹤儀采集的數(shù)據(jù)。第四步：VR 眼鏡呈現(xiàn)恢復(fù)場景，訓(xùn)練全程完成。

3 主要技術(shù)參數(shù)

（1）CPU：采用Intel 酷睿i5 8400。（2）顯卡：采用藍(lán)寶石RX 580。（3）硬盤：采用希捷Barracuda。

4 評估方案

（1）熱身場景：心理治療醫(yī)師或訓(xùn)練評估師根據(jù)腦電和眼動采集數(shù)據(jù)的分析結(jié)果評估出閾值（分值0～10分），即開始訓(xùn)練時的痛苦程度。（2）訓(xùn)練場景：心理治療醫(yī)師或訓(xùn)練評估師對患者腦電和眼動采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并進(jìn)行動態(tài)分析。（3）恢復(fù)場景：心理治療醫(yī)師或訓(xùn)練評估師根據(jù)腦電和眼動采集數(shù)據(jù)的分析結(jié)果評估出閾值（分值0～10分），即結(jié)束訓(xùn)練時的痛苦程度。（4）根據(jù)開始、結(jié)束訓(xùn)練時的分值差，評估本次訓(xùn)練效果。

5 應(yīng)用效果

通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的眼動脫敏治療技術(shù)相比，該儀器實(shí)現(xiàn)了快速、簡單、高效的實(shí)時干預(yù)，且具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）患者依從性高：采用VR 眼鏡為輸出方式，患者可以完全沉浸在訓(xùn)練設(shè)置中，使訓(xùn)練過程中更加準(zhǔn)確和可靠，患者的依從性更高。（2）可實(shí)時追蹤：通過VR 眼鏡內(nèi)置的眼動追蹤儀，可實(shí)時引導(dǎo)患者的眼動過程，達(dá)到訓(xùn)練效果最大化[9]。（3）可實(shí)現(xiàn)量化評估：通過VR 眼鏡固定帶上的腦電傳感器可在訓(xùn)練過程中實(shí)時收集患者的腦電和眼動信息，從而對訓(xùn)練效果進(jìn)行量化評估[10]。（4）安全性高：通過設(shè)置腦電傳感器可以實(shí)時監(jiān)測患者的腦電變化，實(shí)現(xiàn)對患者精神狀態(tài)的實(shí)時觀察，保證患者訓(xùn)練時的安全。

6 下一步研究方向

PTSD 是部隊平戰(zhàn)時的多發(fā)病之一，緊張的軍營生活、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練殘酷的場面等因素均可導(dǎo)致戰(zhàn)士由于心理負(fù)擔(dān)過重而誘發(fā)各種心理疾病，如得不到及時治療，不僅戰(zhàn)士個人痛苦，也擾亂了部隊的正常秩序，特別是戰(zhàn)時，戰(zhàn)爭的殘酷性更容易誘發(fā)心理疾病，使部隊的非戰(zhàn)斗減員增加，直接影響部隊的戰(zhàn)斗力[11]。目前，該儀器主要用于社會上遭遇創(chuàng)傷性事件后的PTSD 患者的訓(xùn)練治療，下一步，我們將在現(xiàn)有眼動脫敏治療研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，在戰(zhàn)時傷病救治領(lǐng)域中開展研究，應(yīng)用于部隊精神心理防治。

7 小結(jié)

本研究研制的眼動脫敏訓(xùn)練儀運(yùn)用VR 形式，并采用三段式的評估訓(xùn)練步驟，使患者以最舒服的方式沉浸在訓(xùn)練過程中，通過實(shí)時的數(shù)據(jù)采集和反饋，方便心理治療醫(yī)師或訓(xùn)練評估師最大化地把控訓(xùn)練過程，達(dá)到最佳的訓(xùn)練效果。經(jīng)臨床試用觀察，該儀器可以很好地適應(yīng)患者的個人心理狀況，提高治療效果，可作為醫(yī)院開展心理疾病治療的輔助設(shè)備。