虚拟现实技术对注意力缺陷多动障碍儿童的评估与治疗

Assessment and Treatment of Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder with Virtual Reality Technology

摘要: 虚拟现实(VR)技术因具有沉浸性、交互性以及构想性三个特点，使其能够广泛的应用于心理健康领域。相较于传统的评估与治疗方式，VR技术具有更好的生态效度、客观性以及有效性，文章将叙述VR在注意力缺陷多动障碍儿童的评估与治疗作用。未来研究可致力于进行开发与完善相关的VR游戏、联合其他治疗方式，提高治疗效果，为注意力缺陷多动障碍的评估与治疗提供更为有效的方式。

Abstract: Virtual reality (VR) technology is characterized by immersion, interactivity, and conceptualization, which allows it to be widely used in the mental health field. Compared with traditional assessment and treatment methods, VR technology has better ecological validity, objectivity, and effectiveness, and this paper describes the role of VR in the assessment and treatment of children with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). Future research can be devoted to the development and improvement of related VR games, combined with other therapeutic modalities, to improve the therapeutic effect, and to provide a more effective ways of assessment and treatment of ADHD.

1. 引言

注意力缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD)又称为多动症，多发于儿童、青少年人群等，其主要的临床表现为注意缺陷、多动、冲动行为以及自制力差等症状[1]。同时ADHD儿童普遍存在品行障碍、对立违抗性障碍、教育与心境障碍以及功能性损伤等问题，并且会出现人格障碍，甚至会出现违法犯罪行为[2]。目前，对ADHD产生原因并无明确的定论，导致患上ADHD有许多因素，大致可以分为遗传因素和环境因素[3]。遗传因素如家族中有人患有ADHD相关症状，那么下一代患有ADHD的可能性会增加[4]，同时社会因素如家庭教养方式、环境因素以及摄入营养等都会产生影响[5]-[7]。随着年龄的增长，ADHD症状会不断改善好转，甚至与正常人一致，但是有一部分的儿童在成年之后仍然会受到ADHD症状的影响，并且伴随一生[8]。

虚拟现实技术是通过计算机技术模拟出与现实世界相似的环境，并且通过头戴式显示器、传感设备以及其他设备，使得个体能沉浸到虚拟环境中，并且可以与虚拟环境进行互动[9]。当前VR设备主要分为三类：Cardboard类、VR一体类以及PC端VR类，前两类的效果都为入门级，只能进行简单的互动以及观看图片等，但价格较低，普及较广，而最后一类具有更高的体验感、自主感以及交互体验，但操作与设备复杂、价格高昂等缺点[10]。但随着VR技术逐渐成熟，并且朝着视觉、嗅觉、听觉以及触觉等多感官沉浸式体验方向发展，硬件也不断缩小，更加便捷。同时5G的出现和网络不断的发展，使VR具有高宽带和低延迟的特点，该特点让VR更好的应用于生活中，如在2019年中首次采用5G和VR结合进行春晚直播，并取得了广泛的好评。如今国家政策也支持VR发展，如《中国虚拟现实应用状况白皮书(2018)》对VR的现状和不足进行讨论与分析，并且为今后发展指明前路[10]。

虚拟现实技术具有沉浸性、交互性以及构想性三个特点，可以通过这些特点模拟不同环境，如恐惧、焦虑以及放松的虚拟情境[11]。三元交互决定论强调人、环境以及行为三者之间是相互作用又相互影响的关系[12]。VR技术的特点可以将人、环境以及行为更为紧密的结合。在传统的心理诊断与治疗中，人本主义过度的强调人的作用，忽视了其他因素，而行为主义则是过度强调行为与环境之间起决定性因素，忽视人的主观能动性。VR的加入能够弥补环境的缺失，让心理评估与治疗更准确。

相较于传统技术，VR具有更加真实的现场感和个性化训练环境，可以建立起有效的人际信息交互通道并且可以提供各种不同的环境，因此虚拟现实技术在心理健康领域应用十分广泛，例如在惊恐障碍患者的治疗中，阿拉腾巴根和刘相辰发现VR联合药物治疗会比单独的治疗具有更高的好转率，能够有效改善患者的焦虑状态[13]。在抑郁症的治疗中，刘钦业等人通过VR技术构建虚拟情境，抑郁症患者不仅可以通过呐喊的方式缓解抑郁情绪，而且还可以加强他们对自然环境向往的情绪[14]。在边缘性人格障碍的治疗中，凌辉等人通过VR技术创造矫正性环境，改变边缘性人格患者的体验，进而改善其症状[15]。在强迫症的治疗中，Cullen等人通过用VR模拟肮脏污染的环境，使得强迫症患者置身于该环境中，并且根据不同情况针对定制不同的暴露任务，结果发现VR能够有效地激发强迫症的症状，如焦虑，同时发现虚拟暴露有利于个体参与和坚持任务[16]。在创伤后应激障碍的研究治疗中，Gonc等人总结发现，虚拟暴露疗法与传统暴露疗法在针对于创伤后应激障碍的治疗中一样有效，尤其VR技术对于传统暴露疗法有抵抗的个体更为有效[17]。相较于传统的心理咨询与治疗，VR可以模拟各种各样的环境让患者置身其中，当患者感受到不适时，可以随时中断，并且可以根据患者的实际情况调整难度或暴露程度，使患者逐渐脱敏。

目前VR在ADHD领域的研究还正处于探索阶段，VR对于AHDH的作用主要是集中于评估与治疗两个方面。

2. 注意力缺陷多动障碍儿童评估

2.1. 传统注意力缺陷多动障碍儿童评估

在传统的ADHD评估中主要是临床结构性会谈，并采用量表进行辅助诊断，临床结构性会谈主要是依据美国精神病学会所出版的《精神障碍诊断与统计手册》，并且已经广泛应用于临床[18]。为了更客观了解儿童情况，医生会结合儿童在不同环境下的表现情况进行综合评定，例如家庭或学校等。并且通常会结合采用父母或教师量表，但父母或教师往往会受到自己的观点或对问题避重就轻的描述，容易导致医生误诊[19]。

第二种的传统评估ADHD儿童的方式为基于操作性神经心理测验的诊断以连续行为任务测试(Continuous Performance Test, CPT)为代表，CPT测试要求个体在测试过程中完成一系列的任务，该任务会呈现一系列视觉或听觉的刺激，要求被试对特定目标做出反应，而避免对非目标做出反应，并且记录个体的正确率、错误率、遗漏作答率、反应时间、作答时间等，分析个体的注意力缺陷、多动和冲动成分[20]。

以上两种方法在评估儿童是否患有ADHD中使用广泛，但都有一些不足，如临床结构性会谈会受限于儿童的认知发展水平，而CPT测试则受限于测验自身，该测验评估的灵敏度与特异度不稳定，生态效度低[21] [22]。

2.2. VR与注意力缺陷多动障碍儿童评估

相较于传统的评估方式，VR技术通过高度模拟现实场景，让儿童置身于该场景中，产生身临其境的感觉，不仅可以提高生态效度，而且可以提高儿童的积极性，从一个被动评价者变成一个主动积极的参与者。

有许多研究发现采用VR技术能够评估儿童是否患有多动症的症状，VR会构建与儿童日常生活相关的情境，如教室[23]-[25]，操场[26]等，观察ADHD儿童在不同的情境下的表现来进行评估。例如，Rizzo等人比较评估正常儿童和ADHD儿童，通过构建虚拟教室，评估持续注意力、注意力分散、多动成分(如头部转动、大动作等)和冲动非任务行为，发现ADHD儿童在干扰情况下遗漏的错误更多，反应时更长、执行错误更多并且身体行为更多，同时也证明VR技术可以有效的评估ADHD儿童[23]。Yeh等人构建一个虚拟教室，在此基础上将细节处理的更加细致，增加了许多干扰因素，并且加入听力测试、CPT测试、执行测试、和视觉记忆测试，提供自然的人机交互模式和全景功能，使得更加符合实际[25]。Prasons等人发现VR的虚拟教室课堂与传统的评估ADHD的方式存在相关，也证明了VR评估ADHD症状的可行性[27]。随着技术的发展，有研究者建构其他情境，如邓婉婷通过建构一个蓝天白云的操场，并且采用不同难度的舒尔特方格测试注意力，该方法有效的区分AHDH儿童与正常儿童[26]。也有研究者将VR与其他的技术进行结合[28] [29]，如Lee等人建构虚拟教室，并且将眼动追踪和EEG信号采集技术相结合，对ADHD患者进行诊断评估和测试[28]。

上述研究表明，将VR技术应用于评估正常儿童与ADHD儿童是切实可行的。相较于现实场景，VR所建构的虚拟场景可以更好地控制额外变量，提高生态效度。并且可以实时监控到儿童在虚拟环境中行为，如头部动作、大动作等，使得评估更加准确。但是VR技术评估中，过于关注执行结果的量化与测量，有研究表明这些执行结果与ADHD量表之间没有很高的相关性。总而言之，VR技术能够运用于评估是否患有多动症是一种有效的方式。

3. 注意力缺陷多动障碍儿童治疗

3.1. 传统注意力缺陷多动障碍儿童治疗

如今对于ADHD的治疗分为药物治疗与非药物治疗，药物治疗多采用盐酸哌甲酯与盐酸托莫西汀，有研究者对比盐酸托莫西汀与盐酸哌甲酯的效果以及不良反应进行比较，发现盐酸托莫西汀对于治疗ADHD的效果更好[30]。虽然药物治疗见效较快，但是具有多种的副作用，如失眠、厌食、头痛、腹痛或药物依赖性等风险。

而传统的非药物治疗包含针对各种功能缺陷的训练，如感统训练、箱庭疗法、家庭治疗及团体心理团辅等。非药物治疗针对性强，例如可以通过社交技能训练人际交往能力，使得儿童更好地融入社会与学校[31]，塑造效果更好，能够帮助儿童纠正不良心理和行为，但是起效慢，并且需要大量的时间精力以及金钱的消耗。

ADHD的训练多数都是特定行为相关联，因此针对性强，如注意力不集中、多动以及行为冲动等，对于这些的训练往往采用小班制或一对一的方式进行训练，往往培训者的能力会直接影响到效果，同时也会受到儿童自身因素、环境以及培训器材等影响。

3.2. VR与注意力缺陷多动障碍儿童治疗

而虚拟现实技术能够让儿童在虚拟的环境中进行学习以及训练，可以针对不同的情况设定不同的情境，一方面可以提升儿童的兴趣，另一方面不会受到时间与空间的限制。如今培养ADHD儿童的能力有注意集中、扫视、制定与执行计划、抑制无关反应、反应时间、短期记忆、判断、身体协调等方面。多动症的儿童往往伴随着认知能力较低，在设计活动时都要通俗易懂，而且需要能够吸引儿童持续参与，并且将上述的培养方面融入到活动中，所以这不仅仅是一个活动，更是一个“艺术”的治疗过程。

方浩等人基于Stroop范式与Simon范式、停止信号任务、GO/NOGO范式以及抑制冲突任务的游戏机制，通过人机交互，在虚拟情境中完成任务，发现所有儿童都能了解规则并且成功率达到80%以上，能够起到很好的干预效果，并且儿童对于该游戏十分满意[32]。Andrea等人招募20名精神运动治疗师评估VR游戏干预的有效性，该游戏流程通俗易懂，即在特定时间内找到特定物体并放到篮子里，游戏的难度不同，能够适应不同能力的儿童，通过访谈发现，所有参与者都对该游戏感到满意[33]。同时也有研究发现基于虚拟现实的干预措施在提高持续注意力方面更为有效，注意警惕性措施有所改善，增加了正确反应的数量，减少了遗漏错误的数量[34]。蔡晶晶采用VR的执行功能障碍训练，发现能够有效抑制正在进行的反应、之前被强化的反应和与目标冲突的反应，同时能够改善儿童的注意缺陷、行为障碍以及智力[35]。钱秀莲采用药物联合VR技术对ADHD儿童进行训练，研究结果发现，经过VR训练的ADHD儿童的注意缺陷、多动冲动以及对立违抗等都低于单独的药物治疗[36]。上述研究表明，VR技术在ADHD儿童的治疗或康复训练有着良好的效果。

4. 未来展望

VR技术作为ADHD儿童的评估与训练具有巨大前景，由于有些客观因素，导致存在一些局限，例如在设备方面，如果该技术大量应用于ADHD的评估和训练，则需要更加新颖、便利和便宜的设备。另外可以结合其他的设备，如心率仪、体感检测仪等，来监测其他情况来完成任务。在技术方面，需要不断地进行改进，应根据ADHD儿童的年龄、症状程度以及需求进行个性化治疗，尤其是需要使得游戏多样化和个性化。在治疗方面，可以将VR技术与药物治疗或者非药物治疗进行联合治疗，联合治疗的效果会比单独治疗更有效。VR技术也可以应用于其他心理疾病的治疗，心理治疗与新兴科技相结合的跨学科研究将会是未来的主旋律。