虚拟现实技术在阿尔茨海默病病人中的应用研究进展

2023-03-17周莹莹盖海云

护理研究 2023年10期

周莹莹，盖海云

陕西中医药大学护理学院，陕西 712046

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)俗称老年性痴呆，是一种起病隐匿，以进行性记忆力减退为主要临床表现的神经系统退行性疾病。2021 年世界AD 报告数据显示，目前估计全球痴呆病人超过5 000 万例，到2050 年，受影响的人数将增加至1.39 亿例[1]。随着老龄化程度不断加深，我国已成为全球AD 患病人数最多的国家，现有病人近1 000 万例，预计到2030 年将达到3 000 万例[2]。AD 致病原因尚未明确，目前无法彻底治愈，且药物治疗效果不佳，临床以对症治疗为主，故非药物治疗对于延缓AD 病情发展具有重要意义。虚拟现实（virtual reality，VR）技术作为非药物干预的方式之一，是一种集趣味性、智能化、可获得性为一体的应用程序，老年人易掌握且依从性较高，在国外已经被应用于AD 病人的护理干预中。我国“十三五”规划正式将虚拟现实技术作为新兴行业纳入其中[3]。现对国内外虚拟现实技术在AD 病人中的应用现状进行综述，旨在为AD 病人的非药物护理提供参考。

1 虚拟现实技术的概念及分类

虚拟现实技术于20 世纪60 年代中期出现，被定义为“使用由计算机和电子技术生成的交互式模拟环境，使用户产生身临其境的感觉”[4]。基于沉浸式水平，虚拟现实技术被分为沉浸式（fully-immersive）和非沉浸式（non-immersive）两类。沉浸式虚拟现实系统要求用户佩戴显示设备，将真实世界的视觉、听觉感觉隔离，并结合3D 智能电视技术为用户呈现360°沉浸式虚拟现实环境。数据手套或紧身衣用于关闭用户的手感通道，以产生虚拟触摸运动。系统使用语音识别器允许用户向系统主机发出操作命令。通过相应的头部、手部跟踪器和眼睛方向跟踪器对头部、手部和眼睛进行跟踪，让用户以更自然的方式与虚拟对象进行实时交互，获得最高水平的沉浸感。非沉浸式虚拟现实系统则要求病人使用传统的图形工作站(电脑显示器、键盘和鼠标)与虚拟环境进行交互(如电脑游戏)[5]。目前，虚拟现实技术已被广泛应用于医疗保健、教育以及肢体功能康复领域[6-8]。

2 虚拟现实技术应用于AD 护理的理论依据

AD 最常见的早期症状是短期记忆障碍，随着疾病的发展，认知功能逐渐下降，主要表现包括言语障碍、定向障碍（如容易迷路）、情绪异常、失去动力、无法自理以及行为异常等[9]。AD 病人认知功能障碍的重要原因是大脑结构改变和功能衰退，但通过外界活动刺激受损的大脑区域，可恢复和改善认知功能[10]。虚拟现实技术为病人提供了逼真的三维虚拟场景，通过视觉、听觉和触觉等多重感官刺激，给予病人针对个人表现定制的实时认知训练互动，重复刺激受损的大脑网络，有利于延缓记忆衰退，提高认知效率，从而改善病人认知功能[11]。

3 虚拟现实技术在AD 病人中的应用现状

3.1 用于AD 病人的早期筛查和评估目前普遍认为轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）属于AD 痴呆前阶段，是指病人有或无认知能力减退的主观主诉，同时客观检查伴有认知功能下降或减弱，被认为是AD 可干预治疗的最佳时机[12]。虚拟现实技术在MCI 检测中的应用前景广阔[13]。Zygouris 等[14]使用虚拟超市测试(VST)和传统评估工具[蒙特利尔认知评估量表(MoCA)和简易智力状态检查量表(MMSE)]区分有主观记忆问题的健康老年人(SMC)与MCI 病人，结果显示，在区分MCI 病人和SMC 老年人时，虚拟超市测试显示正确分类率为81.91%，远高于蒙特利尔认知评估量表（72.04%）和简易智力状态检查量表（64.89%），证明虚拟超市测试不仅可以有效筛查MCI病人，同时弥补了传统评估工具的不足。空间定向障碍是MCI 和AD 的一个标志。Howett 等[15]比较了健康老年人、MCI 病人和临床前期AD 病人[16]的空间定向能力，研究对象被要求沿着L 形的路径走到3 个不同的位置，然后返回记忆中的第1 个位置，采用绝对距离误差评估研究对象的空间定向能力，结果显示，临床前期AD 病人在导航测试中的绝对距离误差最大，其次是MCI 病人，最后是健康老年人，表明沉浸式虚拟现实任务能够区分健康老年人、MCI 病人和临床前期AD 病人。现实世界导向测试对AD 病人和临床医生来说困难且耗时,虚拟现实空间导向测试成为绿色的替代方案，其针对AD 病人容易迷路的特点设计，主要包括虚拟医院[17]、虚拟超市[14]、虚拟迷宫[18]等。

3.2 改善AD 病人的认知功能认知功能可分为记忆、注意、执行功能、视觉空间等多个维度。已有研究表明，认知能力下降是决定AD 病人在被确诊后能存活多久的最大因素[19]。Maeng 等[20]对31 例MCI 病人和25 名认知正常的老年人实施完全沉浸式虚拟现实认知训练计划，参与者需要10 s 内在虚拟超市的7 个区域选出被要求购买的商品，研究结果显示，两组参与者在学习新信息的能力、视觉空间构建能力和额叶功能方面均有明显的认知改善。一项旨在评估虚拟现实任务干预对MCI 或痴呆老年人认知和运动功能影响的荟萃分析结果显示，虚拟现实任务可改善MCI 或痴呆老年人的认知和运动功能，尤其是注意力、执行力、记忆力、整体认知和平衡能力[21]。郑佳映等[22]基于“水果忍者”体感互动游戏对18 例AD 病人进行干预，AD病人只需挥手切掉屏幕上的水果，避开炸弹即可，结果显示，虚拟现实互动游戏可改善AD 病人的记忆、语言功能及抑郁症状。谢兴等[23]对AD 病人在沉浸式虚拟现实环境进行作业治疗，结果发现，观察组AD 病人在简易智力状态检查量表的定向力、注意力和计算力维度得分明显高于对照组。以上研究表明，基于虚拟现实技术的互动任务训练能有效提升AD 病人的认知能力，减少病人孤独感，但游戏种类繁多，需针对不同病人选取不同的干预工具。

3.3 改善AD 病人的平衡能力 Delbroek 等[24]让MCI 老年人参加6 周的BioRescue 联合虚拟现实双任务训练，运用仪器计时起跳测试测量平衡能力，结果显示，BioRescue 联合虚拟现实双任务训练可以提高MCI 老年人的注意力、记忆力和平衡能力。目前，我国将虚拟现实技术用于提高AD 病人平衡能力的相关研究较少。孙志成等[25]对养老院AD 病人进行虚拟现实场景互动康复训练，观察组AD 病人在康复治疗师指导下共完成6 种虚拟现实场景互动游戏（八段锦、守门员、飞翔、健身、超市购物、沙滩排球），6 个月后使用起立-行走计时测试(timed up and go test，TUGT)评估AD 病人的平衡能力，结果显示，观察组起立-行走计时测试结果明显优于干预前和对照组。可见虚拟游戏训练不仅可以改善养老院AD 病人的平衡能力，还有利于提高养老院AD 病人的认知能力和生活质量，但需考虑这种训练的强度及训练过程中是否会诱发其他并发症，及时进行评估，确保训练安全实施。

3.4 减轻AD 病人的抑郁、焦虑等负性情绪 AD 病人焦虑情绪可达65%，不仅加重了AD 病人的认知功能障碍，还严重影响了病人的生活质量和预期医疗效果[26]。Brimelow 等[27]使用预装老年护理虚拟现实库的三星Galaxy S7 与三星Gear 虚拟现实耳机为社区AD病人创造完全身临其境的虚拟现实体验，虚拟现实库包含放松的场景视频，如水下主题、海滩、农场动物、旅游场地和专为养老行业打造的雪景，每个视频4～5 min，分别使用观察情绪评定量表(OERS)和人-环境冷漠评定量表(PEARS) 进行情绪和冷漠测量，结果显示，虚拟现实体验显著降低了AD 病人的冷漠、负性情绪。谢兴等[23]让观察组AD 病人佩戴相应的显示头套，通过控制手柄，在构建好的虚拟现实游戏场景中进行作业治疗，12 周后，发现这种多感官刺激训练可有效改善AD 病人焦虑、抑郁的心理状态，提升病人日常活动能力。说明基于沉浸式虚拟现实技术构建的虚拟环境对于改善AD 病人情绪具有独特作用，但研究纳入的AD 病人认知障碍程度较轻，在重度AD 病人中的应用还有待研究。

3.5 提高AD 病人的日常生活活动能力已有研究表明，虚拟现实技术为痴呆症病人和MCI 病人提供了精神刺激，通过回忆与自传体记忆的联系可以提高病人生活质量，促进社交互动[28]。Gamito 等[29]对25 例老年AD 病人进行12 次基于虚拟现实技术的日常生活活动场景模拟训练，结果显示，病人的认知功能和日常生活活动能力均得到明显提升。孙志成等[25]对观察组病人实施6 个月的虚拟现实情景互动训练，每周3 次，每次45 min，结果显示，干预后观察组病人日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale，ADL)及AD 生命质量量表(Quality of Life-Alzheimer's Disease Scale,QOL-AD)评分较组内干预前和对照组干预后显著改善。戎燕等[30]对观察组病人进行1 个月的虚拟认知双任务训练，通过MULTI TASK 软件系统为病人提供虚拟场景，将病人与家人日常生活场景图片用电子设备处理成二维、三维影像，让病人作答和辨别指定场景并复述此过程，结果显示，观察组病人AD 生命质量量表评分高于对照组，匹兹堡睡眠质量指数量表、日常生活能力量表评分低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。虚拟现实情景互动训练操作简单，但实施过程中须及时评估AD 病人情绪，保证干预过程顺利进行。

3.6 给予照顾者支持对AD 病人照护者的支持性干预是国际AD 协会呼吁的全球痴呆反应的重点，也是以人为本的照护理论倡导的理念[31]。Wijma 等[32]为了提高非正式照顾者对居家痴呆症病人的了解，减轻其心理痛苦，通过组织非正式照顾者观看虚拟现实模拟电影和电子课程体验痴呆症病人的真实状态，结果表明，非正式照顾者在移情作用、照顾痴呆症病人的信心以及与痴呆症病人的积极互动方面均有显著提高。Jütten 等[33]对痴呆症病人的非正式照顾者进行准实验性纵向研究，用混合虚拟现实痴呆模拟器训练Into D'mentia 测试其是否可以增加照顾者对痴呆症病人的理解及他们的同理心、能力感、与被照顾者的关系质量，干预组145 人中85%觉得此方法有效，76%表示他们改变了照料方式，61%认为此干预增加了他们对痴呆症的理解。我国基于虚拟现实技术对AD 病人照顾者的研究较少，未来可进一步深入研究。

4 虚拟现实技术应用的局限性

虚拟现实技术在我国发展缓慢，使用率低，这可能与虚拟现实技术本身的局限性有关。①设备固定成本昂贵，即使在非沉浸式虚拟现实环境中也需要提供显示器，如平板电脑、智能手机、操作杆等[34]。若需获得更精准的认知功能评估效果，需让AD 病人置身沉浸式虚拟现实环境中，而这对设备数量、质量要求更高，但随着虚拟现实设备的普及，其成本将下降。②虚拟现实干预存在一定副作用，如晕动病、眼干燥症、成瘾性等，可能影响用户使用[35]，未来在使用过程中应关注并避免这些问题的出现。③使用过程中缺乏标准化使用程序，难以在医疗环境中良好的实施[36]。