虚拟现实技术在老年常见疾病健康管理中的应用价值

吴婧梅，徐丽莉，谢颖，张靖瑜，伍敏莉

1.广州卫生职业技术学院护理学院，广东广州 510450；2.广州市白云区第二人民医院，广东广州 510450

虚拟现实技术出现于20 世纪，近年来在医学领域中的需求日益旺盛。随着老龄化问题的严重，包括癌症、脑卒中、痴呆在内的常见老年疾病，在给老年人带来身体损害的同时，还会影响心理健康，降低老年患者的生活质量。因此，本研究从老年常见疾病出发，综合分析虚拟现实技术在辅助健康管理过程中的实际应用价值。

1 虚拟现实技术与医学

虚拟现实（virtual reality，VR）是指利用计算机图形学、三维仿真、传感器、人工智能和生物力学等技术，对真实环境进行虚拟仿真，建立三维虚拟环境［1］。随着VR 产业的蓬勃发展，VR 技术广泛被应用于医学领域，并且VR 模拟教学在基础科学、临床知识、程序技能、团队合作和沟通技能方面的有效性已被证明［2］。

VR 模拟教学可以模拟创造各种环境，像是患者、病房、诊室乃至医院等，为医学生在安全、经济、可复制和灵活的学习环境中提供实用和临床医学教育，促使其反复练习；在对患者与家属的健康教育中，也能够提高其自我效能感，增加熟悉度、增加自信和减少焦虑，激励他们在临床实践中使用获得的知识和技能［3］。除了在教学中发挥了优秀作用，VR 在不同科室的临床诊疗中也有着不同程度的参与，如在产科中，使用三维成像“深度感知”的功能，可视化胎儿血管解剖的更多细节，从而进行评估［4］；在康复科中，指导治疗小脑共济失调的平衡训练［5］；或在骨外科中，辅助下经股骨颈基底部旋转截骨术治疗股骨头坏死等［6］。

2 老年常见病

2．1 癌症

癌症常见于老年人，初诊为恶性肿瘤患者的中位年龄为66 岁，癌症相关死亡的中位年龄为72 岁，且老年人是癌症患病率增长最快的人群之一［7］。癌症作为一种独特的慢性疾病，通过影响患者的身体、社会和心理等改变着他们的生活［8］。除进行放化疗治疗外，大多患者还需手术治疗。老年癌症患者易出现认知障碍，包括一个或多个关键认知功能领域的衰退，这可能是患者慢性药物治疗、原发疾病的癌症类型、部位、分期、肿瘤炎症和多模式治疗等多方的结果［9］。

2．2 脑卒中

脑卒中是一种常见的急性颅脑血管疾病，包括缺血性和出血性卒中2 种，缺血性卒中的发病率高于出血性卒中。近些年来，我国老年人群脑卒中的患病率迅速增长，严重影响了老年人晚年的生活质量，已经引起社会各界的广泛关注［10］。脑卒中发病会造成中枢神经系统和脑组织损伤，继而出现认知、吞咽、言语功能障碍或肢体瘫痪等症状，严重者会导致患者死亡，给家庭和社会造成沉重负担［11］。

2．3 痴呆

痴呆症多发于65 岁及以上的老年人群，是全球共同面对的重大公共卫生问题，也是老年人最常见的健康问题之一，主要亚型为阿尔茨海默病，其次为血管性痴呆及路易体痴呆［12］。2019年，我国65 岁及以上的老年人痴呆症患病率为5.60%，世界上每4 个痴呆症患者中就有1 个是中国人［13-14］。痴呆以记忆减退为核心症状，会在早期出现近记忆障碍，严重者甚至找不到回家的路，除此之外，还会影响患者的情绪。数据调查显示，老年痴呆症已成为威胁老年人群生命健康的“四大杀手”之一，患者平均生存期约5.9年［15］。

3 虚拟现实技术的应用

3．1 VR 技术在癌症健康管理过程中的应用

3．1．1 精确定位辅助肿瘤切除 利用VR 图像和3D 打印等新的成像技术，能够弥补传统放射法难以定位的缺点，从而为早期肿瘤做出最佳治疗决定。在Yoon 等［16］的研究中，75 岁男性老年患者于肺癌切除术后并发右上肺叶浅表支气管内鳞状细胞癌，以现代横断面成像模式无法准确定位，通过计算机断层扫描驱动的VR 定位，在与支气管镜上一个小的、白色的、贴片状病变匹配上后，直接在相应的CT 图像上标注局部病变，从3D 模型中可以看到病变的确切解剖位置和相邻支气管轨迹的锐角，最终利用光动力治疗成功，且患者术后无并发症。在Guerrera 等［17］的研究也有一致结果，在结直肠癌治疗的随访期间，电脑断层扫描发现84 岁男性老年患者的右前上叶有一个肺结节，于是利用HA3D 虚拟模型，在保留健康组织的情况下进行手术切除，无术后并发症，且对病人的疼痛感控制较好。VR 技术在辅助外科医生对特定肿瘤部位进行准确切除的同时，不仅保证肿瘤的根治性以及手术的安全性，还可以改善老年肿瘤患者的并发症、疼痛等预后。

3．1．2 评估前瞻性记忆并筛查痴呆 认知功能障碍多与记忆缺失有关，而记忆缺失又取决于前瞻记忆，前瞻记忆是指在某些预定的时间内记住完成预定任务或行动的能力［18］。VR 能够在重现日常生活中的自然情境的同时，保持前瞻记忆任务中难以维持的实验严谨性，能够有效进行对前瞻记忆的状态评估［19］。在评估前瞻记忆任务时，将开始一个阶段的意图学习：每个意向将在10 s 内显示在笔记本电脑的屏幕上，参与者必须大声读出每个意向，每隔3 个意图，就会有一个关于这些意图的线索回忆测试，未收到回复的意图都会重复1 次，在所有的意图呈现后，线索回忆测试将被实现，未被回忆或错误回忆的意图将被重复。通过VR 评估前瞻性记忆，以为癌症患者的认知功能提供及时干预。

研究［20］表明，癌症在导致认知功能障碍的同时，也会增加老年癌症患者出现痴呆的风险。曾迎春等［21］的研究中，通过VR 开发怀旧治疗康复系统，以20 世纪70年代为年代背景，模拟过去的家、过去的生活方式、过去的工具、过去的经典节目及过去的纪录片，通过对65 岁以上老年癌症患者进行研究，发现VR在辅助早期筛查痴呆风险中具有的安全性和可行性。VR 在评估即刻回忆、地形记忆、前瞻性记忆与理解能力4 个认知领域中的灵敏度为68.4%，特异度为100%，能够很好地发现记忆缺陷，判别是否存在痴呆早期征兆［22-23］。轻度痴呆的早期识别与控制不仅是防止癌症患者认知功能恶化的关键，还可以通过早期发现进行干预，以最大程度地减少神经退行性疾病的发生，从而优化老年癌症患者的认知功能，从而提高老年癌症患者的生存质量［24］。

3．2 VR 技术改善脑卒中患者平衡与肢体功能

VR 康复训练技术是近年来新兴的用于脑卒中后患者康复训练手段。在金振华等［25］的研究中，对30例老年脑卒中后偏瘫的患者以城市驾车和小径遭遇训练程序进行VR 康复训练，持续4 周后与未进行VR康复训练组的30 例患者相比较，平衡量表（berg balance scale，BBS）评分、简易上肢功能检查（simple test evaluating-hand functionSTEF）评分、手指主动关节活动度（active range of motion，AROM）、最大屈曲角度和最大伸展角度均显著提高（P＜0.05）。史建苹等［26］的研究结果中，2 次／d，每次30 min 应用VR 技术的康复训练效果显著，患者平衡功能得到显著改善，且对老年人预防跌倒有重要意义。

VR 康复训练种类众多［25-26］，例如：（1）水上驾船：正对面向屏幕，双手自然下垂，双脚分开，与肩膀同宽，VR 场景为波动水面，患者通过控制身体摆动依据制定的路线航行，并躲避虚拟障碍物，有效的对患者的四肢平衡能力进行锻炼。（2）补漏洞任务：正对面向屏幕，双手自然下垂，双脚分开，与肩膀同宽，VR 场景为虚拟多块小方块拼成的大方形，中间不时会有缺失的小方块，患者通过控制身体位置修补不断出现的不同位置的方块漏洞。（3）小径穿行：正对面向屏幕，双手自然下垂，双脚分开与肩膀同宽，VR 场景为山间小径，弯曲的小径，对面会有坑洼或其它障碍物，患者控制身体躲避障碍物。（4）城市驾车：双脚与肩同宽分开站立于侧立板中间，面向屏幕站立，双手于身体两侧自然下垂，VR 场景内容设置主要包括有迎面驶来的其他汽车，高楼基础设施等，汽车行驶主要由患者人体压力中心进行控制，虚拟汽车加减速主要通过人体压力中心前后移动，汽车左右转弯由患者通过左右移动进行控制。（5）小径遭遇：首先指导患者将鞋脱下，站立于侧立板中间，双上肢前伸与肩同宽分开，面向屏幕站立，Bobath 握手，让患者双手手背各佩戴可被摄像机捕捉的球形标志物，其中以条蜿蜒曲折及高低起伏的森林小径上行走为VR 场景，患者健康手带动患肢换手把击落迎面飞来的鸟和虫子。

VR 具有三大特点［27］：（1）场景真实、内容丰富；（2）画面清晰、色彩丰富；（3）变化多样、难易适中。因此，VR 康复训练能够改变传统康复训练枯燥乏味、单一重复的治疗方案，还可以按照患者功能的改善情况逐渐提高游戏难度，在为患者提供生动有趣的训练项目和治疗场景的同时，提高康复训练的效果。

3．3 VR 技术在痴呆健康管理中的应用

3．3．1 沉浸式VR 认知训练改善认知功能 通过沉浸式VR 认知训练改善老年痴呆患者的认知功能。认知训练中，使用者通过使用头戴式虚拟现实设备，将真实世界的视听感觉隔离，产生虚拟的视听觉，并利用专用的手柄或手套，与虚拟世界环境进行交互，产生完全置身于虚拟环境感受的技术［28］。谢兴等［29］研究表明，以57 例老年痴呆患者为研究对象，经比较后沉浸式VR 组患者的简易智能状态量表（MMSE）与Barthel 指数显著高于非沉浸式（P＜0.05）。与郑佳映等［30］研究的结果相似，提示沉浸式VR 技术可改善老年痴呆患者认知功能。研究［31］指出，适当的身体活动可通过调节淀粉样前蛋白的表达及其水解途径、减少β 淀粉样蛋白的产生、清除自由基等多种途径抑制痴呆的病理生理学改变。沉浸式VR 包括切水果、投篮、射击和投掷等游戏，与非沉浸式相比，场景更真实更自然，患者需更多的专注与投入，经过训练后大脑功能会不断重塑，增强了记忆力与反应力。

3．3．2 改善抑郁等负面情绪 研究表明，抑郁是老年痴呆患者常见的负面情绪，且老年痴呆患者认知障碍与抑郁症关系密切［32］。谢兴等［29］研究发现，汉密尔顿焦虑量表（HAMA）与汉密尔顿抑郁量表（HAMD）的评分显著低于非沉浸式（P＜0.05）。研究［30］表明，康奈尔痴呆抑郁量表（CSDD）评分，有VR 游戏干预的观察组得分显著低于对照组（P＜0.05）。在VR 训练的过程中，小组多成员参与的模式，使得患者之间形成了主动思考、积极讨论的活跃游戏氛围，并且通过游戏得分，老年患者互相可进行比较与分享经验，获得自我成就感的同时改善负面情绪。

4 小结

VR 技术在癌症健康管理过程中以精确定位辅助肿瘤的切除，参与诊疗过程，其他的主要应用均在预后环节，包括在癌症患者中评估前瞻性记忆与筛查痴呆，在脑卒中患者中改善平衡与肢体功能，在痴呆患者中改善认知功能与抑郁等负面情绪。VR 技术在老年常见疾病中的应用广泛，尤其是在认知障碍的应用中，有着显著地临床应用效果［33］。VR 技术虽然在老年常见疾病健康管理中发挥着作用，但由于发展晚、设备贵的问题，导致难以在全部医院与老年人家庭普及，可以采取一些扶持政策以提高普及率。此外，老年人与青年人相比，对智能技术的理解程度较低，难以掌握并使用VR 技术与程序操作，还需加强宣传与培训，使VR 技术在老年患者中拥有更广泛的应用。