虛擬現(xiàn)實技術(shù)在阿爾茨海默病病人中的應(yīng)用研究進展

周瑩瑩，蓋海云

陜西中醫(yī)藥大學(xué)護理學(xué)院，陜西 712046

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)俗稱老年性癡呆，是一種起病隱匿，以進行性記憶力減退為主要臨床表現(xiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。2021 年世界AD 報告數(shù)據(jù)顯示，目前估計全球癡呆病人超過5 000 萬例，到2050 年，受影響的人數(shù)將增加至1.39 億例[1]。隨著老齡化程度不斷加深，我國已成為全球AD 患病人數(shù)最多的國家，現(xiàn)有病人近1 000 萬例，預(yù)計到2030 年將達到3 000 萬例[2]。AD 致病原因尚未明確，目前無法徹底治愈，且藥物治療效果不佳，臨床以對癥治療為主，故非藥物治療對于延緩AD 病情發(fā)展具有重要意義。虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）技術(shù)作為非藥物干預(yù)的方式之一，是一種集趣味性、智能化、可獲得性為一體的應(yīng)用程序，老年人易掌握且依從性較高，在國外已經(jīng)被應(yīng)用于AD 病人的護理干預(yù)中。我國“十三五”規(guī)劃正式將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為新興行業(yè)納入其中[3]。現(xiàn)對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)在AD 病人中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述，旨在為AD 病人的非藥物護理提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念及分類

虛擬現(xiàn)實技術(shù)于20 世紀60 年代中期出現(xiàn)，被定義為“使用由計算機和電子技術(shù)生成的交互式模擬環(huán)境，使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺”[4]。基于沉浸式水平，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被分為沉浸式（fully-immersive）和非沉浸式（non-immersive）兩類。沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)要求用戶佩戴顯示設(shè)備，將真實世界的視覺、聽覺感覺隔離，并結(jié)合3D 智能電視技術(shù)為用戶呈現(xiàn)360°沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境。數(shù)據(jù)手套或緊身衣用于關(guān)閉用戶的手感通道，以產(chǎn)生虛擬觸摸運動。系統(tǒng)使用語音識別器允許用戶向系統(tǒng)主機發(fā)出操作命令。通過相應(yīng)的頭部、手部跟蹤器和眼睛方向跟蹤器對頭部、手部和眼睛進行跟蹤，讓用戶以更自然的方式與虛擬對象進行實時交互，獲得最高水平的沉浸感。非沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)則要求病人使用傳統(tǒng)的圖形工作站(電腦顯示器、鍵盤和鼠標)與虛擬環(huán)境進行交互(如電腦游戲)[5]。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、教育以及肢體功能康復(fù)領(lǐng)域[6-8]。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于AD 護理的理論依據(jù)

AD 最常見的早期癥狀是短期記憶障礙，隨著疾病的發(fā)展，認知功能逐漸下降，主要表現(xiàn)包括言語障礙、定向障礙（如容易迷路）、情緒異常、失去動力、無法自理以及行為異常等[9]。AD 病人認知功能障礙的重要原因是大腦結(jié)構(gòu)改變和功能衰退，但通過外界活動刺激受損的大腦區(qū)域，可恢復(fù)和改善認知功能[10]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為病人提供了逼真的三維虛擬場景，通過視覺、聽覺和觸覺等多重感官刺激，給予病人針對個人表現(xiàn)定制的實時認知訓(xùn)練互動，重復(fù)刺激受損的大腦網(wǎng)絡(luò)，有利于延緩記憶衰退，提高認知效率，從而改善病人認知功能[11]。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在AD 病人中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 用于AD 病人的早期篩查和評估 目前普遍認為輕度認知障礙（mild cognitive impairment，MCI）屬于AD 癡呆前階段，是指病人有或無認知能力減退的主觀主訴，同時客觀檢查伴有認知功能下降或減弱，被認為是AD 可干預(yù)治療的最佳時機[12]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在MCI 檢測中的應(yīng)用前景廣闊[13]。Zygouris 等[14]使用虛擬超市測試(VST)和傳統(tǒng)評估工具[蒙特利爾認知評估量表(MoCA)和簡易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)]區(qū)分有主觀記憶問題的健康老年人(SMC)與MCI 病人，結(jié)果顯示，在區(qū)分MCI 病人和SMC 老年人時，虛擬超市測試顯示正確分類率為81.91%，遠高于蒙特利爾認知評估量表（72.04%）和簡易智力狀態(tài)檢查量表（64.89%），證明虛擬超市測試不僅可以有效篩查MCI病人，同時彌補了傳統(tǒng)評估工具的不足。空間定向障礙是MCI 和AD 的一個標志。Howett 等[15]比較了健康老年人、MCI 病人和臨床前期AD 病人[16]的空間定向能力，研究對象被要求沿著L 形的路徑走到3 個不同的位置，然后返回記憶中的第1 個位置，采用絕對距離誤差評估研究對象的空間定向能力，結(jié)果顯示，臨床前期AD 病人在導(dǎo)航測試中的絕對距離誤差最大，其次是MCI 病人，最后是健康老年人，表明沉浸式虛擬現(xiàn)實任務(wù)能夠區(qū)分健康老年人、MCI 病人和臨床前期AD 病人。現(xiàn)實世界導(dǎo)向測試對AD 病人和臨床醫(yī)生來說困難且耗時,虛擬現(xiàn)實空間導(dǎo)向測試成為綠色的替代方案，其針對AD 病人容易迷路的特點設(shè)計，主要包括虛擬醫(yī)院[17]、虛擬超市[14]、虛擬迷宮[18]等。

3.2 改善AD 病人的認知功能 認知功能可分為記憶、注意、執(zhí)行功能、視覺空間等多個維度。已有研究表明，認知能力下降是決定AD 病人在被確診后能存活多久的最大因素[19]。Maeng 等[20]對31 例MCI 病人和25 名認知正常的老年人實施完全沉浸式虛擬現(xiàn)實認知訓(xùn)練計劃，參與者需要10 s 內(nèi)在虛擬超市的7 個區(qū)域選出被要求購買的商品，研究結(jié)果顯示，兩組參與者在學(xué)習(xí)新信息的能力、視覺空間構(gòu)建能力和額葉功能方面均有明顯的認知改善。一項旨在評估虛擬現(xiàn)實任務(wù)干預(yù)對MCI 或癡呆老年人認知和運動功能影響的薈萃分析結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實任務(wù)可改善MCI 或癡呆老年人的認知和運動功能，尤其是注意力、執(zhí)行力、記憶力、整體認知和平衡能力[21]。鄭佳映等[22]基于“水果忍者”體感互動游戲?qū)?8 例AD 病人進行干預(yù)，AD病人只需揮手切掉屏幕上的水果，避開炸彈即可，結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實互動游戲可改善AD 病人的記憶、語言功能及抑郁癥狀。謝興等[23]對AD 病人在沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行作業(yè)治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察組AD 病人在簡易智力狀態(tài)檢查量表的定向力、注意力和計算力維度得分明顯高于對照組。以上研究表明，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的互動任務(wù)訓(xùn)練能有效提升AD 病人的認知能力，減少病人孤獨感，但游戲種類繁多，需針對不同病人選取不同的干預(yù)工具。

3.3 改善AD 病人的平衡能力 Delbroek 等[24]讓MCI 老年人參加6 周的BioRescue 聯(lián)合虛擬現(xiàn)實雙任務(wù)訓(xùn)練，運用儀器計時起跳測試測量平衡能力，結(jié)果顯示，BioRescue 聯(lián)合虛擬現(xiàn)實雙任務(wù)訓(xùn)練可以提高MCI 老年人的注意力、記憶力和平衡能力。目前，我國將虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于提高AD 病人平衡能力的相關(guān)研究較少。孫志成等[25]對養(yǎng)老院AD 病人進行虛擬現(xiàn)實場景互動康復(fù)訓(xùn)練，觀察組AD 病人在康復(fù)治療師指導(dǎo)下共完成6 種虛擬現(xiàn)實場景互動游戲（八段錦、守門員、飛翔、健身、超市購物、沙灘排球），6 個月后使用起立-行走計時測試(timed up and go test，TUGT)評估AD 病人的平衡能力，結(jié)果顯示，觀察組起立-行走計時測試結(jié)果明顯優(yōu)于干預(yù)前和對照組。可見虛擬游戲訓(xùn)練不僅可以改善養(yǎng)老院AD 病人的平衡能力，還有利于提高養(yǎng)老院AD 病人的認知能力和生活質(zhì)量，但需考慮這種訓(xùn)練的強度及訓(xùn)練過程中是否會誘發(fā)其他并發(fā)癥，及時進行評估，確保訓(xùn)練安全實施。

3.4 減輕AD 病人的抑郁、焦慮等負性情緒 AD 病人焦慮情緒可達65%，不僅加重了AD 病人的認知功能障礙，還嚴重影響了病人的生活質(zhì)量和預(yù)期醫(yī)療效果[26]。Brimelow 等[27]使用預(yù)裝老年護理虛擬現(xiàn)實庫的三星Galaxy S7 與三星Gear 虛擬現(xiàn)實耳機為社區(qū)AD病人創(chuàng)造完全身臨其境的虛擬現(xiàn)實體驗，虛擬現(xiàn)實庫包含放松的場景視頻，如水下主題、海灘、農(nóng)場動物、旅游場地和專為養(yǎng)老行業(yè)打造的雪景，每個視頻4～5 min，分別使用觀察情緒評定量表(OERS)和人-環(huán)境冷漠評定量表(PEARS) 進行情緒和冷漠測量，結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實體驗顯著降低了AD 病人的冷漠、負性情緒。謝興等[23]讓觀察組AD 病人佩戴相應(yīng)的顯示頭套，通過控制手柄，在構(gòu)建好的虛擬現(xiàn)實游戲場景中進行作業(yè)治療，12 周后，發(fā)現(xiàn)這種多感官刺激訓(xùn)練可有效改善AD 病人焦慮、抑郁的心理狀態(tài)，提升病人日常活動能力。說明基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境對于改善AD 病人情緒具有獨特作用，但研究納入的AD 病人認知障礙程度較輕，在重度AD 病人中的應(yīng)用還有待研究。

3.5 提高AD 病人的日常生活活動能力 已有研究表明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為癡呆癥病人和MCI 病人提供了精神刺激，通過回憶與自傳體記憶的聯(lián)系可以提高病人生活質(zhì)量，促進社交互動[28]。Gamito 等[29]對25 例老年AD 病人進行12 次基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的日常生活活動場景模擬訓(xùn)練，結(jié)果顯示，病人的認知功能和日常生活活動能力均得到明顯提升。孫志成等[25]對觀察組病人實施6 個月的虛擬現(xiàn)實情景互動訓(xùn)練，每周3 次，每次45 min，結(jié)果顯示，干預(yù)后觀察組病人日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale，ADL)及AD 生命質(zhì)量量表(Quality of Life-Alzheimer's Disease Scale,QOL-AD)評分較組內(nèi)干預(yù)前和對照組干預(yù)后顯著改善。戎燕等[30]對觀察組病人進行1 個月的虛擬認知雙任務(wù)訓(xùn)練，通過MULTI TASK 軟件系統(tǒng)為病人提供虛擬場景，將病人與家人日常生活場景圖片用電子設(shè)備處理成二維、三維影像，讓病人作答和辨別指定場景并復(fù)述此過程，結(jié)果顯示，觀察組病人AD 生命質(zhì)量量表評分高于對照組，匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表、日常生活能力量表評分低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。虛擬現(xiàn)實情景互動訓(xùn)練操作簡單，但實施過程中須及時評估AD 病人情緒，保證干預(yù)過程順利進行。

3.6 給予照顧者支持 對AD 病人照護者的支持性干預(yù)是國際AD 協(xié)會呼吁的全球癡呆反應(yīng)的重點，也是以人為本的照護理論倡導(dǎo)的理念[31]。Wijma 等[32]為了提高非正式照顧者對居家癡呆癥病人的了解，減輕其心理痛苦，通過組織非正式照顧者觀看虛擬現(xiàn)實模擬電影和電子課程體驗癡呆癥病人的真實狀態(tài)，結(jié)果表明，非正式照顧者在移情作用、照顧癡呆癥病人的信心以及與癡呆癥病人的積極互動方面均有顯著提高。Jütten 等[33]對癡呆癥病人的非正式照顧者進行準實驗性縱向研究，用混合虛擬現(xiàn)實癡呆模擬器訓(xùn)練Into D'mentia 測試其是否可以增加照顧者對癡呆癥病人的理解及他們的同理心、能力感、與被照顧者的關(guān)系質(zhì)量，干預(yù)組145 人中85%覺得此方法有效，76%表示他們改變了照料方式，61%認為此干預(yù)增加了他們對癡呆癥的理解。我國基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)對AD 病人照顧者的研究較少，未來可進一步深入研究。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的局限性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國發(fā)展緩慢，使用率低，這可能與虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身的局限性有關(guān)。①設(shè)備固定成本昂貴，即使在非沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境中也需要提供顯示器，如平板電腦、智能手機、操作桿等[34]。若需獲得更精準的認知功能評估效果，需讓AD 病人置身沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，而這對設(shè)備數(shù)量、質(zhì)量要求更高，但隨著虛擬現(xiàn)實設(shè)備的普及，其成本將下降。②虛擬現(xiàn)實干預(yù)存在一定副作用，如暈動病、眼干燥癥、成癮性等，可能影響用戶使用[35]，未來在使用過程中應(yīng)關(guān)注并避免這些問題的出現(xiàn)。③使用過程中缺乏標準化使用程序，難以在醫(yī)療環(huán)境中良好的實施[36]。

5 小結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以改善AD 病人的認知、平衡能力、日常生活能力、負性情緒以及為照顧者提供支持，基于虛擬現(xiàn)實的個體化醫(yī)療設(shè)備也展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景，隨著虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，今后可積極開發(fā)適用于AD 病人的康復(fù)訓(xùn)練項目，為AD 病人的康復(fù)護理提供技術(shù)支持。