虚拟现实技术在癌症病人症状管理中应用及发展前景

苏晓雨，王青青，刘风侠

河北医科大学第四医院，河北 050000

最新发布的《2020 全球癌症统计报告》[1]显示，2020 年全球新发癌症病例数高达1 930 万例，新发死亡人数高达996 万例。随着医疗诊治水平的提升及生物-心理-社会医学模式的转变，实施癌症早期预防、早期发现和早期治疗管理策略，病人5 年生存率可提高至68%[2]。与传统癌症症状管理干预比较，虚拟现实(virtual reality，VR)凭借其构想性、沉浸性、分散注意力及交互性优势，在减轻癌症病人抑郁、疲劳、焦虑、疼痛与认知功能障碍等症状负担方面安全、有效，探索VR技术在癌症症状管理中潜在的交叉治疗是非常重要的[3]。症状管理是提高癌症病人生存质量的核心，本研究立足国内外癌症症状管理新视角，对VR 技术概述、VR 在癌症相关症状管理中作用机制与临床应用效果等方面进行综述，以期为未来癌症症状管理研究提供新方向。

1 国内外癌症病人症状管理现状

研究表明，目前国内外癌症症状管理研究领域主要集中在中国、美国及英国等国家，前沿热点主要聚焦癌症症状管理、干预措施及远程管理等方面，重点已从探索癌症症状管理类型影响因素等横断面研究转向探索症状不同时间点变化轨迹的纵向研究[4]。行为认知疗法、正念减压疗法、综合症状管理等措施可显著减轻癌症病人焦虑、抑郁等症状，但癌症症状管理干预效果参差不齐[5]。癌症病人前哨症状存在普遍性、驱动性、敏感性等特点，逐渐受到学者关注，但国内外开展的癌症病人前哨症状相关研究较少，多关注肺癌、乳腺癌等人群[6]，缺乏其他癌种病人的相关研究。临床识别癌症症状常采用的方法包括聚类分析、公因子分析、主成分分析及潜在剖面分析，而利用网络分析方法识别癌症症状的研究较少[7]。识别中心症状和潜在机制将指导有效的症状管理。因此，未来的研究应侧重于开发综合干预措施，管理中心症状及前哨症状。

2 VR 概述及国内外应用现状

2.1 VR 概念发展及分类 VR 技术主要包含虚拟环境、输入设备及输出设备三大核心技术部分，利用计算机仿真系统或移动设备创设虚拟的三维动态场景，借助头戴式显示器，让参与者实现视听等多感官功能与虚拟环境的交互，增加参与者的视觉深度及沉浸感，VR 具备多模式感知、虚拟元素交互以及位置跟踪的实时仿真等功能优势[8]。VR 从概念层面划分为虚拟现实、增强现实及混合现实3 类；从功能角度划分为沉浸式与非沉浸式两类，其中沉浸式VR 有两种类型，一种是VR 头戴式显示器，让参与者沉浸在VR 创设的虚拟情景中，根据声音、光线等变化，利用头戴式显示器及手柄完成多项指定操作，如站立式、坐式等训练，VR系统可以给出动态反馈，增加训练的乐趣[9]；另一种是VR 康复训练系统，主要包括传感器件、认知康复评估与训练系统等，开展针对性的单维度认知训练和基于日常情景的认知组合训练，有助于改善病人的认知功能。曾迎春等[10]开发的老年癌症病人认知评估和沉浸式怀旧疗法康复系统处于领先水平。护理人员应根据临床治疗及病人需求动态选择适合、成本效益好、安全性高的VR 技术。

2.2 国内外VR 技术发展现状 近年来，国内外VR技术主要应用于烧伤病人[11]、慢性病病人认知与康复训练[12]、外科教学[13]、远程培训[14]及癌症病人症状管理[15]等领域，其中发达国家VR 技术应用较多，研究方法以量性研究常见，辅以质性研究与混合性研究方法，采用定性、定量综合研究探讨基于VR 干预对病人的体验[16]。国内VR 技术在医疗卫生保健领域处于积极探索阶段，开展基于VR 技术质性研究及混合性研究尚不足，开展量性研究结合质性研究的综合性研究有利于全面了解病人在VR 干预中的感知体验，为病人制定全方位、个体化的心理护理措施。因此，未来应进一步完善VR 相关研究方法类型，深入探索癌症病人对VR 技术的感知体验，正确疏导癌症病人的不良情绪。

3 VR 技术在癌症病人症状管理中的作用机制及应用效果

3.1 减轻疼痛 VR 通过与虚拟世界交互增加病人沉浸感并分散病人的注意力，与副交感神经反应诱导个体疼痛耐受限度增加，从而减轻病人疼痛反应[17]。Birnie 等[18]在17 例癌症患儿接受静脉装置置入治疗期间，开展视听VR 干预训练，多数参与者在使用VR 干预时感到快乐和放松。结果证实：交互式VR 分心干预，可减轻儿童和青少年癌症病人的程序性疼痛。Wong 等[19]研究也表明：VR 技术可以安全、有效地缓解接受手术的癌症患儿的疼痛。House 等[20]采用结合VR 认知和物理康复的上肢VR 康复系统对6 例乳腺癌术后病人的抑郁、疼痛、认知功能进行干预，每周2 次，共8 周。结果表明：训练后病人疼痛强度下降20%，抑郁症状、认知功能、三角肌功能也得到改善。Bani 等[21]将80 例约旦成年乳腺癌女性病人随机分成接受沉浸式VR 加吗啡的干预组和单独使用吗啡的对照组，干预组病人戴上VR 头戴式显示器和耳机，将乳腺癌病人转移到可以潜水的海洋或者坐在沙滩上两种场景，减少处理疼痛信号的注意力，产生愉悦的感觉。研究结果表明：沉浸式VR 加吗啡治疗可以降低病人的疼痛自我报告得分，疼痛控制效果优于对照组。Glennon 等[22]采用VR 技术，将接受骨髓穿刺与活检的97 例成年癌症病人分为佩戴虚拟现实眼镜组和不佩戴组，结果表明，两组病人焦虑与疼痛水平均有下降但差异无统计学意义。综上所述，VR 技术可以辅助治疗癌症病人慢性疼痛。

3.2 缓解癌因性疲乏 VR 作为一种缓和医学新型治疗方法，是辅助缓解癌因性疲乏的重要手段，且明显优于现有的药物治疗选择[23]。Schneider 等[24-25]研究表明：20 例女性乳腺癌化疗期间接受VR 转移注意力干预，提供深海潜水、解谜团等多种虚拟场景，结果显示：干预后乳腺癌病人症状困扰和疲劳明显减轻，VR 干预有助于降低乳腺癌病人相关困扰水平且在临床中易于实施。因此，了解预测干预措施反应的因素可以帮助临床医生制定应对策略，以满足每个病人的需求。Hoffman 等[26]基于VR 技术对7 例开胸后非小细胞肺癌病人开展以家庭为基础的光强度步行与平衡运动干预，运动期间佩戴计步器，每周可根据自身运动情况增加步行时间，同时护士进行随访，加强癌症相关疲劳自我管理教育和运动安全注意事项，结果显示：术后癌因性疲乏严重程度得分为4.8 分，运动干预后降至1.9 分，表明以家庭为基础、轻度步行和平衡运动的VR干预是安全可行、耐受性良好、易于接受的无创性操作，可明显改善开胸后非小细胞肺癌病人癌因性疲乏自我管理。一项Meta 分析结果[27]显示：基于VR 技术的癌症症状管理措施，能有效缓解癌因性疲乏，减轻症状困扰。然而，Schneider 等[28]研究显示，两组病人疲劳症状改善差异无统计学意义。因此，VR 改善癌症病人的疲乏症状效果尚存在争议。

3.3 调节情绪状态 VR 主要用于处理与医疗程序和化疗相关的焦虑与主观情绪，通过认知机制和心理、生理机制，让个体沉浸在虚拟环境中，改变个体认知结构，缓解个体的焦虑情绪。Espinoza 等[29]利用VR 技术对肿瘤住院病人开展1 周心理干预，结果显示：VR 干预后，病人的痛苦和幸福水平均有明显改善，增加病人积极情绪。Baños 等[30]利用VR 技术分散病人注意力的特点，对病人开展1 周的心理干预，使病人身心愉悦，结果显示，心理干预可有效增加癌症病人积极情绪，减少消极情绪（P＜0.05），有利于分散注意力，促进癌症病人放松。Tsuda 等[31]对血液系统恶性肿瘤病人进行每天20 min 虚拟现实运动干预，结果显示：VR 在该类病人的膝盖伸展力量等身体表现及焦虑、抑郁等社会心理方面是安全可行的。Chirico 等[32]在意大利乳腺癌病人中评估沉浸式和交互式VR 在缓解病人化疗相关心理困扰方面的疗效，并与音乐疗法组效果进行对比，结果显示VR 组焦虑程度低于音乐疗法组。VR与音乐疗法作为分散注意力的有力工具，都能有效缓解乳腺癌病人化疗期间的焦虑，改善负性情绪，且VR在缓解焦虑、抑郁方面更具优势。Bani 等[21]随机对照试验结果表明：沉浸式VR 是治疗乳腺癌病人焦虑情绪并转移注意力的有效干预手段。House 等[20]对社区乳腺癌病人开展基于VR 综合虚拟康复游戏的手臂运动和情感认知训练，病人每周2 次沉浸在VR 中，为期8 周。研究表明：干预后乳腺癌化疗病人的抑郁评分降低8.3 分(P=0.04)。Turrado 等[33]一项实验表明：60%的结肠直肠癌手术病人在围术期内经历焦虑，利用VR 仿真技术可以降低成年大肠癌手术病人围术期焦虑。VR 技术在缓解肿瘤化疗病人的压力和改善心理健康方面发挥重要作用。

3.4 改善认知功能障碍 75%～90%的乳腺癌化疗病人呈现不同程度认知功能障碍，25%的病人直至化疗结束20 年内仍存在癌症相关性认知损伤[34]。VR 社会认知训练通过右后颞上沟进行社会认知加工、左额下回处理社会情绪、左顶叶注意视觉刺激等神经机制，改善自身行为，可以对和社交能力紧密相关的大脑区域进行与年龄相适应的干预，增加个体的神经可塑性[35]。House 等[20]基于认知和物理康复的上肢VR 康复系统，让乳腺癌病人进行双手练习，同时提供认知训练和情感依赖。研究表明：基于VR 康复训练不仅能减轻慢性疼痛病人的抑郁情绪，认知指标在训练后也得到明显改善(P=0.01)。Duivon 等[36]前瞻性研究表示，通过VR 技术和睡眠质量评估是否进行激素治疗的乳腺癌病人的前瞻记忆功能，主要包括熟悉VR 环境和前瞻记忆任务，参与者在早上学习意图，晚上回忆；夜间课程与之相反，通过多导睡眠描记法测量客观睡眠质量和数量，利用有效的问卷和神经心理测试进行评估，结果显示：VR 技术可能会改善乳腺癌病人的认知功能，但是存在一些局限性，VR 可能会引起病人恶心和眩晕等不舒服的感觉，故应继续探索基于VR在乳腺癌病人前瞻记忆损伤及其潜在机制研究。陈肖敏等[37]通过连接体感器与个人电脑，建构一种VR 认知康复训练系统，将乳腺癌化疗认知障碍病人（n=80）置于一个可视化、低成本、沉浸性的VR 缓解中，进行每日1 次，每周5 次，为期2 个月的认知干预，包含注意力训练、注意力、处理信息速度等训练。研究表明，与干预前比较，病人认知评估得分提高（P＜0.05）；日常生活能力得分降低（P＜0.05）。基于VR 认知康复系统不仅改变了癌症认知功能障碍病人的康复方式，也有助于提高康复锻炼的管理效率和效果，进一步改善病人护理和认知治疗。

3.5 促进康复训练 手术、放疗、化疗是癌症病人综合治疗的“三驾马车”，也会引起患肢出血、水肿、疼痛、肩关节活动度减小等功能障碍，早期开展康复训练可以减轻病人的症状严重程度，提升病人康复质量[38]。金艾香等[39]基于人体力学与康复理论，对成年乳腺癌病人(n=76)开展为期3 个月的VR 系统康复训练，试验组患侧肢体功能明显提高，肩关节活动度明显优于对照组(P＜0.01)，病人患肢水肿程度降低(P＜0.05)。朱柳梅等[40]研究表明：与对照组比较，干预组病人康复锻炼依从性和肩关节活动度明显提高(P＜0.05)，术后并发症发生率明显降低（P＜0.05)。因此，VR 康复训练系统的应用不仅加快了病人术后功能康复，也增加了病人术后康复锻炼的安全性。曾迎春等[41]开发出一种立足VR 技术设计的癌症病人认知评估系统，让成年受试者头戴显示器，在VR 虚拟环境中训练，根据VR 测评系统的反馈，研究者通过评估乳腺癌病人的执行功能、视听觉记忆及语言流畅性，选用计算机深度学习方法，给予受试者针对上述3 种认知受损维度的认知评估，根据不同的风险预测结果，向不同程度的认知功能参与者推荐对应水平的康复训练任务，研究显示:与对照组比较，干预组病人康复训练依从性与活动度均优于对照组（P＜0.05），术后并发症发生率明显低于对照组（P＜0.05）。因此，VR 康复训练系统对乳腺癌病人是安全可行的，可促进病人肢体功能恢复，减少术后并发症。House 等[20]研究结果也表明：基于VR 康复训练能明显改善病人的肩关节范围、力量及功能状态。未来仍需进一步开展大规模队列研究，充分挖掘癌症病人认知康复领域中VR 技术实施的可行性。

4 VR 用于癌症病人症状管理存在的问题

VR 技术作为一种成功的治疗手段，缺乏合适的内容、费用昂贵是其面临的主要障碍，同时也受到研发技术不成熟、对VR 技术期望过高、实验不精准等多因素影响，虽然生物仿真学及脑科学等领域的研究问题还未完全能实现，但VR 在医学保健领域发展趋势较好[42]。VR 技术不仅可有效提高外科手术质量，降低医疗风险，还可以提高成本效益。因此，建议未来VR 干预应立足病人需求，结合用户反馈，探索VR 内容对病人疼痛、焦虑等症状的不同影响，教会病人管理焦虑、深呼吸等应对技能，进而提高VR 干预的有效性；继续监测不良事件，建立临床缓解病人风险的证据基础，促进医护人员全面认识疾病进展，推动护理模式变革。

5 小结

VR 技术具有操作简单、互动性、趣味性等特点，逐步应用于医学教学、慢性病管理等医疗健康领域。VR 技术在探索癌症轨迹的症状管理研究中的作用不容忽视，可减轻病人症状困扰，调节负性情绪，提供生存优势，提升肿瘤病人生存质量和护理服务质量，优化医疗资源配置。目前，我国VR 技术在护理领域仍处于快速发展阶段，尚缺乏护理评估、癌症症状管理干预研究。尽管目前VR 发展态势良好，但VR 在临床护理实践中仍存在明显的理论与实践挑战，包括个体耐受性和依从性有待提高、理论不成熟、缺乏技术标准、2D与3D 技术应用的价值以及经济可行性等不足。当前社会正处于信息化快速发展的大数据时代，判断VR干预的评价指标，不应只局限在癌症病人常见的疼痛、疲劳、抑郁等症状困扰减轻程度，也应纳入生物学标记物、实验室指标、社会支持等多种变量，充分挖掘VR技术在癌症特异性症状群的效果评价。未来应不断创新VR 技术，依托多学科团队，开展大规模、设计科学、多人群、多癌种的随机对照临床试验研究，关注病人的个人偏好与VR 体验满意度，指导临床医护人员参与VR 系统的开发应用中，指导病人正确、高效地进行康复锻炼，提升头戴显示器的智能化、情景化，提高病人参与VR 的积极性，把VR 虚拟现实技术和远程网络相结合，提供轻便、简单的硬件设备和生动形象的虚拟场景，提升VR 技术的延伸服务，增加VR 潜在的经济效益与社会效益，开发适用于我国医疗背景、操作简单的VR 新技术，推动VR 在临床护理领域中的广泛应用。