虚拟现实技术在慢性阻塞性肺疾病患者肺康复中的应用进展

苗姣娜 刘飞跃 王元姣

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是呼吸系统的常见病和多发病，具有较高致残率和致死率。肺康复是一种通过综合康复措施改善患者呼吸困难及肺功能，使患者活动耐力、生活质量、心理状态和社会适应能力得到提高的诊治方式，广泛用于COPD 患者的康复治疗。由于患者依从性低、对肺康复的重要性认识不足、康复设施场所匮乏和时间较长等问题，导致COPD 患者肺康复效果不佳，增加了治疗难度[1]。虚拟现实技术的主要优势是可提供视、触、动等感官功能的体验，提高患者康复治疗的依从性，促进康复[2]。本文从肺康复概述、虚拟现实技术的分类、应用方法及在COPD 患者肺康复中的应用效果进行综述，旨在为医护人员对虚拟现实技术在COPD患者肺康复中的应用提供参考。

1 肺康复概述

肺康复是COPD 患者综合护理的核心部分。肺康复是基于全面评估基础上为患者量身定制的综合治疗干预，包括运动训练、教育和行为的改变等，旨在提高慢性呼吸道疾病患者的生理和心理条件，使患者能够保持长期健康的康复活动[3]。我国肺康复项目处于探索阶段，在疾病防治、监测和治疗等方面有很大的进步空间。

2 虚拟现实技术的分类

2.1 根据应用系统分类 常用的虚拟现实技术有美国的Kinect、日本的Wii、波兰的VR Tier One 和中国台湾的HTC Vive pro 等。Kinect 是一种运动传感器，具有识别、检测、评估、传导等功能，可对患者的动作信息进行加工处理并实时反馈，主要涉及漂流、越野跑、击打投射等此类游戏[4]。Wii 侧重于平衡和上肢训练，主要是一些体育运动游戏，如乒乓球、高尔夫球、击剑等，患者通过沉浸式模拟锻炼达到康复目的[5]。虚拟现实（VR）显示器主要有头戴式与桌面可模拟真实环境，患者可获得身临其境的感觉，通过配套设备如电子手套、手柄等，可记录患者运动信息并实现人机交互[6]。

2.2 根据通信技术分类 虚拟现实技术可分为基于互联网式、基于智能手机小程序（app）式与混合式虚拟现实技术。采用混合式虚拟现实技术医护人员可对患者施行远程监督，患者在家中进行肺康复训练时设备终端实时上传锻炼信息，方便医护人员在系统内随时查看并及时调整康复计划[7]。患者使用智能手机app 不仅可学习肺康复的相关知识，还可与其他患者分享康复经验[8]。随着5 G 技术的发展，可根据应用领域开展具有针对性的场景模式，如家庭式互动模式，增加患者在肺康复时的互动效果，提升家庭成员对肺康复的认知和疾病知识的宣传力度。

2.3 根据应用目的分类 虚拟现实技术可分为显示虚拟环境与模拟环境。显示虚拟环境主要应用于患者，在虚拟环境中患者能沉浸式的体验虚拟环境带来的视觉、触觉、听觉和嗅觉等感官体验，也可与他人共用一个虚拟环境进行互动[9]。模拟环境在肺康复中主要用于肺段切除术，通过虚拟现实技术可将肺部结构以三维立体形式呈现出来，为手术提供模拟环境，利于医生事先进行模拟选出最优手术方案，其导航和定位功能还可提高手术精准度[10]。根据应用目的不同，虚拟现实技术可显示不同的模拟环境。

3 虚拟现实技术的应用

3.1 应用条件 无肺康复绝对禁忌证和相对禁忌证的COPD 患者均可采用虚拟现实技术进行康复。纳入标准根据COPD 患者肺康复训练目的有所不同，须排除以下几种情况：视力及听力障碍；不能理解VR 使用规则及相关设备；严重认知障碍；癫痫；眩晕等。虚拟现实技术在患者住院期间应用可提高运动耐量和肺功能，减少住院时间；院外应用能降低患者复发率，提高治疗依从性，解决患者康复时间和场地限制问题，为患者康复提供更多可能和选择[11]。与传统肺康复训练相比，虚拟现实技术简单便捷，不受时间、场地、疾病种类等限制，应用领域更广泛。

3.2 应用方法 操作前，医护人员对患者及家属介绍使用过程中的注意事项，并告知突发情况的处理方法；操作时，根据COPD 患者肺康复训练主要内容选用对应的训练模式，确保训练的相关信息可正常保存及上传；操作后，定期对相关设备进行维修和检查，评估康复效果的准确性，根据患者康复情况及时调整方案，与虚拟现实技术研发人员保持沟通。为确保COPD 患者安全地使用虚拟现实技术进行肺康复治疗，医务人员可将应用方法作为健康宣教内容告知患者。

3.3 注意事项 虚拟现实技术为患者提供沉浸式体验的同时，也会带给患者一定的身体不适。患者训练时需佩戴头式显示器，看到的虚拟环境没有现实空间距离，长时间佩戴易产生眩晕感，训练结束后会出现头痛、疲劳、不能立刻适应现实环境等。使用虚拟现实技术时注意询问患者的训练感受，控制训练的频次和时间。注意观察患者皮肤受压情况，并做好预防措施。对于家庭康复训练患者，多进行远程沟通和训练监督，及时处理患者遇到的问题。

4 虚拟现实技术在COPD 患者肺康复中的应用效果

4.1 改善患者运动耐力和肺功能 COPD 患者在肺通气量、运动能力、身体素质等方面有不同程度的限制。使用虚拟现实技术进行康复的COPD 患者能定期进行体育锻炼，通过有趣的游戏提高患者康复积极性和运动耐量[12]。柳萍等[13]发现，虚拟现实技术对COPD 患者肺功能、运动能力及生活活动能力有显著提高。

4.2 减轻患者焦虑抑郁的情绪 21%～96%的COPD 患者会出现焦虑，其中27%～79%的患者会出现抑郁，影响疾病康复[14]。采用虚拟现实疗法对接受肺康复的COPD 合并焦虑抑郁患者进行治疗，通过VR 模拟的花园环境带给患者视觉、听觉和触觉刺激，使患者感受到在康复过程获得力量，通过花草的颜色变化显示出来，利于患者对自身康复程度的理解。虚拟现实技术能减轻COPD 患者焦虑抑郁的程度，比传统的舒尔茨自律训练效果更明显[15]。

4.3 提高患者康复积极性 虚拟现实技术可提高患者锻炼的积极性和依从性，因其独特的“临场感”优势，带给患者真实的运动体验[16]。COPD 患者通过虚拟现实技术进行肺康复能按计划完成短期和长期目标，提高患者参加日常活动和体育锻炼的信心。但显示器多为头戴式的佩戴方式，眼睛与屏幕距离近，长时间佩戴患者会产生头晕等不适，给患者带来负性体验[17]。

4.4 便于肺康复患者远程康复，降低感染风险 肺康复是一个长期过程，患者出院后也需要进行长期的康复锻炼。COPD 患者出院后常会反复发作，与患者居家时无人监督、依从性差及仪器设备缺少等有关[18]。新型冠状病毒肺炎感染导致公共医疗保健受到许多限制，通过虚拟现实技术远程就诊成为医患沟通的主要方式，虚拟现实技术与远程医疗相结合，患者可在家中进行力量训练、球类训练、有氧运动等，医生在远程进行监督和指导，提高就医效率。

4.5 减轻肺康复患者认知障碍 COPD 患者多为老年人，随年龄增长可能会并发认知障碍。胡丹丹等[19]采用BioMaster 虚拟情景互动康复训练系统对COPD 合并轻度认知障碍患者进行肺康复训练，结果表明虚拟现实技术可减轻患者呼吸困难症状并提高认知功能。虚拟现实技术增加了肺康复训练的趣味性，能调动患者思维、记忆与注意力，在训练时改善情绪和认知功能。

5 虚拟现实技术的不足与建议

随着5G 技术的发展，虚拟现实技术虽已应用于医疗领域，但存在一些不足：① 针对肺康复患者使用的虚拟现实技术训练系统，设备较单一，系统模式较固定，应开发更多具有针对性的训练系统和舒适度高的使用设备，利于医生根据患者个体情况进行参数调节；② 虚拟现实技术使用多为单用户，缺乏康复时人与人之间的交互，应开展多用户参与训练的模式；③ 虚拟现实技术对肺康复的机制研究不够，应开展大样本、高质量、多中心、多学科的研究；④ 加大虚拟技术与其他技术整合的能力，提高虚拟现实技术使用效果，与大数据相结合，不断完善肺康复项目和检测系统；⑤ 在政策支持下加大虚拟现实技术研发和普及力度，健全相关法律制度，使更多患者从中获益。