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虚拟现实暴露疗法治疗焦虑障碍研究述评
2014年10月14日    评论:    分享:
    来源:第三维度
    作者:王广新 李立
    单位:北京林业大学人文学院心理学系

    摘要:虚拟现实暴露疗法(VERT)是传统的行为疗法的一种转换形式,也是经典的现实情境暴露疗法的替代性治疗形式。虚拟现实整合了即时计算机图形学、身体感觉传感、视觉成像技术,给来访者提供近似真实的、可以浸润和交互作用的虚拟环境。1992年,开展了最早的虚拟现实暴露疗法的实验。从那时开始,虚拟现实技术治疗焦虑障碍以及评估其治疗有效性的研究越来越多。随着计算机技术的飞速发展,采用虚拟现实技术开展治疗的可能性越来越高。在这些研究中,大多数研究关注焦虑障碍,也有一些研究关注采用虚拟现实技术治疗进食障碍、心理评估、疼痛控制以及康复。在焦虑相关障碍研究中,重点回顾了采用虚拟现实暴露疗法治疗幽闭恐怖症、恐高症、飞行恐怖症、创伤后应激障碍,并且回顾了虚拟现实暴露疗法的认知机制以及生理心理机制研究。虚拟现实暴露疗法还处于发展的初始阶段,需要更加规范的实验设计来研究以及验证虚拟现实暴露疗法的认知机制以及生理心理机制。

    1、引言

    目前,焦虑障碍的认知行为疗法主要包括暴露疗法(exposure therapy,EX);系统脱敏(systematic desensitization,SD);应激接种训练(Stress inclusion training, SIT);认知处理疗法(CPT);认知疗法(cognitive therapy,CT);自信训练(AT);生物反馈训练(BIO);放松训练(relax);SIT/EX联合;EX/relax/CT联合;以及CT/EX联合。[1]暴露疗法包括倾诉、想象、现场、延长、直接、虚拟现实等引发焦虑刺激、降低焦虑的方法。[2]随着暴露的进行,个体面对刺激内容的焦虑会逐渐改变,这样一直持续到焦虑降低为止。通过不停地自我暴露于恐吓刺激中,焦虑变小,伴随的逃避和回避行为也将减少。一些创伤事件受害者不愿意面对创伤提示,不愿忍受高度的焦虑和伴随暴露而暂时加重的症状。所以不是每个人都适合EX。然而,新的技术的出现,如虚拟现实可以使得创伤事件变得容易理解和接受。虚拟现实暴露疗法为治疗焦虑障碍提供了新的技术手段。虚拟现实暴露疗法(VERT)是传统的行为疗法的一种转换形式,也是经典的现实情境暴露疗法的替代性治疗形式。虚拟现实整合了即时计算机图形学、身体感觉传感、视觉成像技术,给来访者提供近似真实的、可以浸润和交互作用的虚拟环境。

    根据Foa和Kozak[3](1986)的情感加工理论,成功的暴露疗法,是用新的、更加中性化的认知结构取代旧有的、引起个体焦虑情绪的认知结构。虚拟现实暴露疗法使用虚拟现实技术,营造可以唤醒来访者焦虑情绪的虚拟环境。根据Foa和Kozak[4](1986)的观点,虚拟现实暴露疗法要确实发挥作用,需要满足三个基本条件。第一,参与者在虚拟环境中,要能有充分的浸润式体验,而不是像看电影那样(第一人称视角和第三人称视角的区别)。第二,虚拟环境要能引发来访者某种情绪反应[5](例如焦虑)。在虚拟环境中,通过虚拟现实暴露疗法使个体焦虑得到缓解,认知上发生改变,那么这种症状上的缓解和认知结构上的变化可以迁移到真实环境中,在真实环境中,不再出现回避反应,或者对于真实情境具有较高的容忍度。从这个意义上说,虚拟现实暴露疗法可以成为继现实暴露疗法之后的又一种选择。

    1992年,开展了最早的虚拟现实暴露疗法的实验。从那时开始,虚拟现实技术治疗焦虑障碍以及评估其治疗有效性的研究越来越多。随着计算机技术的飞速发展,采用虚拟现实技术开展治疗的可能性越来越高。在这些研究中,大多数研究关注焦虑障碍,也有一些研究关注采用虚拟现实技术治疗进食障碍、心理评估、疼痛控制以及康复。

    这篇文章有两个目的:第一,讨论虚拟现实暴露疗法所采用的方法和技术,第二,回顾以往采用虚拟现实技术治疗焦虑障碍的研究。

    2、虚拟现实暴露疗法治疗焦虑障碍

    在已有的虚拟现实暴露疗法的研究中,有一些是个案研究。个案研究可以使我们更加深入了解研究的流程,但是我们却不能依据个案研究得出最终结论。当然,在过去的几年中,也出现了相当多的随机组实验设计的研究报告,主要针对恐高症、创伤后应激障碍、幽闭恐怖症等。在大多数随机化实验设计的临床研究中,虚拟现实场景数目在不同的研究中有很大区别,基本上所有的研究都报告了虚拟现实场景数目。

    虚拟现实暴露疗法研究中的因变量随研究目的不同有很大差异。但是多数都与治疗的症状有关。而且,在最近的研究报告中,开始使用行为回避测验(BAT),并且开始通过追踪实验调查虚拟现实暴露疗法的长时效果。虚拟现实暴露疗法的多数研究关注特殊的恐惧症,例如,幽闭恐惧症、蜘蛛恐怖症、[7]飞行恐怖症[8]和恐高症。用虚拟现实暴露疗法治疗的其他焦虑障碍包括:创伤后应激障碍、社交恐怖症[9]、惊恐障碍。[10]

    2.1  幽闭恐怖症

    Botella(1998)开展了一项个案研究,一名幽闭恐怖症患者置身于虚拟的有8个场景的幽闭情境中。要求被试在这些场景中置留35~45分钟。这8个虚拟场景包括:(1)一个2×5米的阳台或者小花园;(2)一个4×5米的屋子(有窗户和门);(3)3×3米的房间(没有家具和窗户);(4)一个房间,其墙壁可以移动,会使房间逐渐变小,只有1米2大小。在第六个和第七个场景之间,被试会被置身于真实的、可以引起被试幽闭焦虑的情境中,不允许被试有回避反应。在后继研究中,Botella对3名幽闭恐怖症患者和1名惊恐障碍患者进行虚拟现实暴露疗法治疗。治疗场景除了8个虚拟场景之外,还包括虚拟电梯。虚拟电梯分成四种不同的场景:宽敞的电梯;狭窄的电梯;可以操作的电梯;封堵的电梯。每一个场景持续35~45分钟。研究结果显示,被试在所有的测量指标上症状都有所缓解,在实验1-3个月之后仍然能保持治疗效果。

    2.2恐高症

    已有的许多研究都比较关注虚拟现实暴露疗法治疗恐高症的有效性。在已有的研究中,有4个个案研究。有4个实验组-对照组实验研究。在所有的研究中,除了提供被试视觉和听觉刺激之外,还有触觉刺激。个案研究表明,用虚拟现实暴露疗法治疗恐高症有效[12](Kim,2000)。然而,在Kamphuis[13](2002)的个案研究中,虚拟现实暴露疗法没有取得显著的治疗效果(3个虚拟场景,每个1小时),只有把被试置身真实场景进行系统系统脱敏治疗时,病人的恐高症才有显著的改善。

    Rothbaum(1995)报告了使用虚拟现实暴露疗法的实验组-对照组研究。研究被试是有恐高症的学生。被试被随机分配到VRET(7个场景;每个场景35~45分钟,n=12),或者非治疗对照组(n=8)。虚拟场景分别是人行桥,户外阳台以及玻璃状透明透视的电梯。与对照组相比,虚拟现实暴露疗法组在缓解焦虑,克服回避反应上有显著的治疗效果。

    Emmelkamp(2001)以组内实验设计开展了针对真实环境标准化暴露疗法与VERT疗法疗效的比较研究。所有的被试(n=10)先接受两个虚拟场景(为期1小时),然后再接受两个真实场景下的暴露疗法治疗(为期1小时)。虚拟场景是高高的跳水台和游泳池,有玻璃电梯的塔楼。真实环境刺激是火灾模拟,18层楼高的阳台、五层楼的屋顶。研究发现,虚拟现实暴露疗法与真实场景暴露疗法在治疗恐高症上同样有效。由于实验设计上的顺序效应,先呈现了虚拟现实场景,然后是真实场景,所以还无法得出最终的结论。

    2.3 飞行恐怖症

    在治疗飞行恐惧方面,虚拟现实暴露疗法的优点很多。而且,与传统的暴露疗法相比,虚拟现实疗法也有巨大的优越性。虚拟飞行成本很低,飞行可以无限制的重复进行,飞行中的不同天气状况通过计算机程序可以在几秒钟之内模拟出来。

    以虚拟现实暴露疗法治疗飞行恐怖症的第一项随机实验组-对照组实验研究,随机分配被试到虚拟现实暴露疗法组、真实场景的标准化暴露疗法组以及等待名单对照组。[16]所有实验组被试都接受了8个场景的治疗过程。前4个部分包括焦虑管理,这些对于参与治疗的被试都是一样的。后4部分为暴露于机场环境中,或者是真实暴露,或者是虚拟情境暴露。虚拟情境暴露包括:通过头盔显示器向被试呈现含有视觉和听觉刺激的虚拟飞行,同时在被试的座位下面安装装置,使被试有飞行时的震动、颠簸感。真实场景的标准化暴露,被试要置身于真实的飞机飞行前情境中(检票、行李托运、坐在静止不动的飞机里面)。治疗结束之后,所有被试都要接受行为回避测验。行为回避测验结果和被试的自陈式报告都表明,与对照组相比,虚拟现实暴露疗法和标准化的真实场景暴露疗法要更加有效。在治疗之后的6个月以及12个月的追踪研究中,治疗效果保持稳定。

    在另外一项研究中,研究者比较了虚拟现实暴露疗法和放松疗法治疗飞行恐怖的疗效。飞行恐怖患者被随机分配到虚拟现实暴露疗法组,接受4个场景的虚拟飞行,或者接受相同时间的放松训练。研究结果表明,两组被试在对飞行的恐怖上症状都有所改善,但是,在被试的自陈式报告、飞行回避反应测验、恐惧生理指标都表明,虚拟现实暴露疗法组要好于放松训练组。[17]

    研究者也比较了虚拟现实暴露疗法组和想象暴露疗法在治疗飞行恐怖的疗效。研究结果发现,8个场景的虚拟现实暴露疗法要比8个场景的想象暴露疗法更加有效。而且,虚拟现实暴露疗法结合生物反馈要比单纯的虚拟现实暴露疗法组在治疗飞行恐怖上更加有效。[18]

    Mallby(2002)开展了随机化的实验组-对照组实验研究,在飞行测验中不能飞行的45名被试被随机分配到5个情境的VRET或者是安慰剂组中。在VRET组中,第一个情景历时90分钟,包括心理教育、AMT、认知技巧。后面的4个情景每个50分钟,在虚拟情景中逐级暴露(机场、飞机、开始起飞、巡航、降落)。安慰剂小组进行飞行安全教育、飞行的基本原理教育,飞行恐惧交流与会谈。治疗之后,VRET 组比GT在4~5个测量指标中有更显著的临床治疗效果。

    2.4 创伤后应激障碍

    Rothbaum(1999)等人用虚拟现实暴露疗法治疗了越南战争创伤后应激障碍患者,这些越南战争创伤后应激障碍患者的一个共同反应是:他们对直升飞机的声音有非常强烈的情感反应。虚拟现实疗法对治疗这些创伤后应激障碍患者提供了一种新的治疗途径。研究被试是美国人,中产阶级,符合DSM-Ⅳ诊断标准。失业,并且接受美国退役中心管理局的补助金。治疗一共分成14次。第一次是搜集信息,让来访者了解治疗原理,从情感加工的角度阐述治疗原理,教会来访者呼吸放松方法,来访者熟练使用虚拟现实设备。在第2次和第3次咨询中,把来访者暴露于虚拟的丛林环境和虚拟直升机中。虚拟丛林环境包括声音效果(枪声、直升飞机声音、地雷爆炸声、男人喊叫声)和视觉效果(直升飞机飞过头顶,起飞)。在虚拟直升飞机中包括声音效果(马达声、机关枪、爆炸声、男人喊叫声),视觉效果(直升飞机内部控制仪表、导航员、从直升飞机能看到外面景观)。研究表明,虚拟现实暴露疗法对于治疗越南战争创伤后应激障碍非常有效。

    Defede和Hoffman(2002)开发了一套虚拟现实环境。通过虚拟现实暴露疗法治疗2001年9.11世贸中心的创伤后应激障碍患者。在这个小样本研究中,使用虚拟现实暴露疗法的10人中,有9个人的创伤后应激障碍症状得以缓解。7人接受虚拟现实暴露疗法后,不再有PTSD症状。有5人曾经接受过传统的心理治疗,但是效果不佳,在接受虚拟现实疗法之后,PTSD症状的25%~50%得以缓解。在接受虚拟现实暴露疗法6个月之后,进行追踪测验,VRET的治疗效果仍然很稳定。

    Wood (2007)报告了使用虚拟现实暴露疗法治疗战斗相关创伤后应激障碍的个案研究。据估计,有830.000名参加过越南战争士兵有慢性战斗相关创伤后应激障碍。2007年,美国海军研究中心(ONR)授权位于圣地亚哥的虚拟现实医疗中心(VRMC)设计随机化研究,以比较虚拟现实暴露疗法和认知行为团体疗法的疗效。Wood(2007)的个案报告正是这一系列研究的一部分。虚拟现实医疗中心(VRMC)的虚拟现实系统由3个子系统组成:第一个子系统通过头盔显示器、耳麦等设备向被试呈现视觉和听觉刺激;第二个子系统有治疗师可以控制的菜单和程序,可以根据治疗进展在虚拟环境中加入唤醒元素(战斗场景、战斗背景声音、车辆、飞机声音);第三个子系统是生理监测和反馈系统。研究被试是来自阿富汗和伊拉克战争中患有创伤后应激障碍的美军士兵。研究者使用PTSD量表(军队版)、病人健康问卷(PHQ-9)、贝克焦虑量表(BAI)以及生理指标作为衡量虚拟现实暴露疗法效果的测量指标。研究表明,使用虚拟现实疗法之前和治疗之后相比,被试在PTSD,PHQ-9、BAI等心理指标,皮肤电、心率等生理有显著性的下降。结果显示虚拟现实暴露疗法在治疗战斗相关创伤后应激障碍效果很显著。

    Rizzo等人使用虚拟现实暴露疗法治疗14名在伊拉克服役的美军现役士兵。这14名美军士兵都符合PTSD的诊断标准。经过治疗,这14名美军士兵的PTSD症状和抑郁症状都得到了显著改善,并且这种改善具有统计学意义上和临床意义上的显著性。治疗3个月之后,进行跟踪评估,治疗效果仍然十分稳定。Reger和Gahum等人报告了一项运用虚拟现实暴露疗法的个案研究,研究显示,患有PTSD的美军士兵,在经过VRE治疗之后,PTSD症状得到了显著改善。

    2010年,Ready等人进行了一项研究,试图比较虚拟现实暴露疗法与以问题为中心疗法在治疗PTSD上的疗效。其被试为11名参与过越战的美军退役军人(符合创伤后应激障碍的诊断标准)。11名被试被随机分配到虚拟现实暴露疗法组(虚拟越战战争情境)和以现实问题为中心疗法组(回避创伤内容,采用问题解决策略)。研究者聘用独立评估人(不知晓治疗的分组和过程),在治疗开始之前,治疗之后,治疗之后6个月对11名被试的治疗效果进行评估。可能是由于研究样本量的原因,该研究并没有发现虚拟现实暴露疗法疗法与以现实问题为中心疗法在治疗PTSD上的显著差异。

    3、虚拟现实暴露疗法的机制

    虚拟现实暴露疗法被认为是认知行为疗法的有机组成部分,是认知行为疗法的自然扩展。到目前为止,几乎很少有研究涉及到虚拟现实暴露疗法的内在机制。根据Foa和Kozak的情感加工理论,在治疗过程中,来访者的恐惧记忆要被激活。在这部分,简要回顾虚拟现实暴露疗法的认知机制、生理心理机制研究。

    3.1 虚拟现实暴露疗法的认知机制

    以往研究在分析虚拟现实暴露疗法的认知机制时,使用了多种方法,包括对恐怖刺激的自动加工,通过评估来访者自我效能感以及自我评价的变化来评估来访者认知的改变。

    针对虚拟现实暴露疗法的恐惧刺激自动加工的第一项研究,其被试是蜘蛛恐怖症患者(n=28)。[25]虚拟现实情境以3个难度等级呈现:一级:在墙上挂一些加框的小蜘蛛图片,还有静止不动的虚拟小活蜘蛛;二级:蜘蛛体积从15厘米到30厘米不等,在远离被试或其周围活动;三级:会出现无数的大小不一的蜘蛛,一般都直接爬向被试,其中有些还会有攻击性行为(当被试进入房间就很快地爬到他们脚边……)。在图片Stroop任务中,通过滤色,每个图成为4种不同颜色。每名被试看到8张图(4张空白),其余是:兔子(正向情绪);奶牛(中性情绪);蜘蛛(负向情绪);空白屏(基准线)。实验的目的是更好地区分情绪对反应时的影响。研究表明,蜘蛛的威胁干扰效应显著性降低,但是兔子的积极干扰效应却没有。研究者进而推论认为,虚拟现实暴露疗法对于恐怖刺激的信息加工有显著影响。

    在另外一项研究中,研究者分析了被试的自我效能感和恐惧相关信念。[26]结果表明,自我效能的变化可以很好的预测被试的治疗效果(自陈式报告)。而恐怖相关信念的改变并不能作为预测治疗效果的一个很好的预测因子。但是,实验者在行为回避测验中(BAT)发现了相反的模式,恐怖相关信念对于预测回避行为是很好的预测因子。因此,在虚拟现实暴露疗法中,自我效能感和恐怖相关信念都很重要,只不过在虚拟现实暴露疗法中,它们扮演了不同的角色。

    在其他的虚拟现实暴露疗法认知机制研究中,有研究者把积极的自我评价和消极的自我评价作为考察的认知变量。[27]积极的自我评价是一种对情境的主动控制感,而消极的自我评价可能会导致个体出现回避反应。在一项针对飞行恐惧(n=14)和恐高症(n=20)的研究中,在治疗过程中,研究者评估了被试的自我效能以及消极的自我评价。被试接受了4个星期的虚拟现实暴露疗法治疗(一共4个虚拟现实场景,每个场景50分钟)。研究结果表明,在接受虚拟现实暴露疗法后,被试的自我评价有了显著性的变化:4个场景的虚拟现实暴露疗法显著降低了被试的焦虑感,增强了被试的自我效能感,被试的消极自我评价降低。

    3.2 虚拟现实暴露疗法中的生理心理机制

    相比较认知机制研究,虚拟现实暴露疗法的生理心理机制更加广泛而深入。生理指标的测量是为了监控情绪的变化。测量指标通常包括心率、皮肤电、皮温等指标,用以判断个体在虚拟现实暴露疗法中的生理唤醒水平和习惯化过程。

    采用恐高量表筛选出的86个大学生。[28]根据分值把被试分成高焦虑组(n=11)和低焦虑组(n=9)。给被试呈现虚拟现实条件下的电梯(高度刺激)。生理心理测量指标包括一个标准的心电图;皮肤电水平;非利手的血压水平;耳垂的脉冲;指尖的皮温;呼吸方式:胸式呼吸或者腹式呼吸。研究假设是:在虚拟暴露治疗中,行为激活系统不发挥作用,行为抑制系统发挥作用。皮肤电系统(行为抑制系统激活指标)更能直接反应虚拟现实的变化,而心电系统(行为激活系统激活指标)的变化小。区分心脏系统和呼吸系统各项指标在临床检验的效力。行为抑制系统和行为激活系统的反应方式在真实暴露和虚拟暴露的不同。研究结果验证了研究假设,在虚拟现实暴露疗法中,高焦虑组有很强的皮肤电反应。心率是真实暴露的核心监测指标,但是在虚拟现实暴露治疗中却变化不明显。因此表明,真实暴露激活了行为激活系统和行为抑制系统,而虚拟暴露则只激活了行为抑制系统。虚拟现实暴露疗法与现实暴露疗法相比,可能有不同的生理心理机制。

    行为激活系统/抑制系统的理论框架支持了早期的一项小样本研究。[29]在这个小样本研究中,9名被试(非恐怖症)沉浸在令人恐怖的虚拟空旷广场中,以调查他们在虚拟情境中的生理心理变化模式。生理心理测量指标为心率和皮肤电。研究表明,在虚拟现实条件中,心率无显著性变化。当然,对这一结果的解释要小心,因为样本量比较小,所以一个异常值就有可能影响到整个研究结果。另外,皮肤电是一个非常敏感的指标,受到很多因素影响,例如身体运动会影响到皮肤电。另外一项研究发现,虚拟飞行中恐怖组(n=33)和非恐怖组(n=22)心率指标无显著性差异。而在皮肤电指标上,恐怖组和非恐怖组则有显著性差别。当然,要想得出确切的结论还需要执行更加严格的方法学标准(比如控制被试的运动),以调查虚拟现实暴露疗法中的具体的生理唤醒过程。[30]

    在一项准实验设计中,研究者比较了在虚拟现实暴露疗法过程中,高焦虑组(n=15,害怕隧道)和对照组(n=15)的生理心理指标。对隧道高焦虑的被试经历了三种不同的虚拟情境,这三种不同的虚拟情境造成被试的焦虑唤醒程度不同。研究表明,只有在最能唤起被试焦虑情境的高焦虑组中,被试的心率与对照组相比有显著性差异。[31]而且,在皮肤电水平上,高焦虑组与对照组没有显著性差异。该研究结论与已有的研究不同,因此,在虚拟现实暴露疗法的生理心理机制上,还需要更加多的实验研究。

    4、总结与展望

    这项研究回顾使得我们对虚拟现实暴露疗法有了一个相对清醒的认知。在飞行恐怖症和恐高症领域,有充分的研究证据表明虚拟现实暴露疗法的有效性。但是对更为复杂的焦虑障碍(惊恐障碍和社交焦虑),初步的研究结果表明,虚拟现实暴露疗法是很有希望的,但是,还需要进一步的实验研究加以验证。在创伤后应激障碍领域,初步的研究结果表明,虚拟现实暴露疗法可以作为一种新的治疗尝试,并且取得了初步的疗效,但是问题在于:在患者患有创伤后应激障碍多久开始使用虚拟现实技术治疗?用虚拟现实暴露疗法治疗退伍老兵的创伤后应激障碍看起来比较现实、可行,因为其创伤性经历多是和战争情境有关。而其他的创伤性事件就可能太独特了,很难在虚拟环境中重建。所以,针对创伤后应激障碍的虚拟现实暴露治疗,要考虑的问题是,虚拟情境究竟要多么真实?是越真实越好吗?还是仅仅能触发患者的创伤性记忆就已经足够?虚拟现实暴露疗法能否应用于大规模灾难性事件的创伤后应激障碍患者(如海啸和地震)?[32,33]目前看来,针对大规模灾难性事件的创伤后应激障碍患者的虚拟现实暴露疗法研究很少。

    研究表明,虚拟现实暴露疗法不单纯是现实暴露疗法的延伸和扩展,二者在认知加工机制和生理心理等机制方面就有差异。针对虚拟现实暴露疗法,今后的研究不仅要重视其疗效研究,更应该重视过程研究,重视虚拟现实暴露疗法的认知机制。综上,虚拟现实暴露疗法的认知机制研究还处于起步期。仅有的几项研究使用多种方法探讨了虚拟现实暴露疗法中的认知变化,强调了虚拟现实暴露疗法的认知加工过程,但是这些研究结论还不是确定性的。人们对Stroop任务是否为自动加工过程的良好预测因子还存在疑问。[34,35]在未来的研究中,还需要有更多的研究去揭示虚拟现实暴露过程中被试自我效能和自我评价的变化。如果人们进一步考虑虚拟现实暴露疗法中的自我效能、自我陈述报告的变化,也许能得出更加有说服力的结论。更需要设计严谨的实验,以验证虚拟现实暴露疗法认知机制的中介变量和调节变量。

    到目前为止,虚拟现实暴露疗法治疗焦虑障碍的生理心理机制尚不明确。因为从已有研究中尚不能得出一致性的研究结论。就目前的研究来看,似乎在虚拟现实暴露疗法中,皮肤电的变化更为显著,而心率的变化不显著。但是在另外一项研究中,出现了反例。所以,在虚拟现实暴露疗法的生理心理机制研究中,还需要更加复杂、严格的实验设计,直接比较虚拟现实暴露疗法与真实情景暴露疗法,并且控制其他无关变量。

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标签:暴露疗法焦虑医学医疗
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