虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)慢性阻塞性肺疾病患者肺康復(fù)訓(xùn)練效果的Meta分析

胡光前,李平東,羅冠祥,盛青青,陳思曼,黃 瑤,李華芬,劉秋文,宮玉翠

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,廣東廣州 510000

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種以持續(xù)氣流受限、具有氣流阻塞為特征的慢性肺部疾病[1]。COPD可引起廣泛的功能障礙,進(jìn)一步可發(fā)展為肺源性心臟病和呼吸衰竭,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,給COPD患者家庭與社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前COPD患者的康復(fù)已成為我國(guó)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題[2]。肺康復(fù)(pulmonary rehabilitation,PR)作為一種有效且常用的慢性呼吸系統(tǒng)疾病的康復(fù)方案,可改善COPD患者呼吸道功能,增強(qiáng)其運(yùn)動(dòng)耐力和促進(jìn)疾病平穩(wěn)[3]。交通、地域限制是阻礙肺康復(fù)開(kāi)展和降低患者肺康復(fù)依從性的重要影響因素,虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)具有任務(wù)導(dǎo)向,多強(qiáng)度、場(chǎng)景、感官選擇及反饋,遠(yuǎn)程居家康復(fù)等特點(diǎn),可打破交通、地域限制[4]。由VR技術(shù)生成的虛擬環(huán)境可以讓患者產(chǎn)生身臨其境的感受,激發(fā)患者對(duì)康復(fù)訓(xùn)練的興趣,提高患者康復(fù)訓(xùn)練的完成率與依從性,最終提高患者康復(fù)訓(xùn)練的效果[5]。研究[5]表明,VR技術(shù)對(duì)COPD患者的運(yùn)動(dòng)能力、康復(fù)依從性、生活質(zhì)量等方面有積極作用。目前,VR技術(shù)對(duì)患者肺康復(fù)訓(xùn)練效果尚存爭(zhēng)議[6]。本研究將通過(guò)Meta分析,運(yùn)用沉浸式或非沉浸式VR技術(shù)對(duì)COPD患者肺康復(fù)訓(xùn)練的臨床研究文獻(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),以期為改進(jìn)COPD患者的肺康復(fù)策略提供借鑒。

1 資料與方法

1.1 檢索策略

本研究檢索中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、Web of Science、PubMed、EBSCOhost、萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)、Cochrane Library、中國(guó)知網(wǎng)。檢索詞采用自由詞與主題詞相結(jié)合的方式,并配合滾雪球式檢索。英文檢索詞:“pulmonary rehabilitation”“COPD/chronic obstructive pulmonary disease/chronic respiratory disease”“virtual reality/virtual”“exergame”“digital”“active video game”“somatosensory game”。中文檢索詞:“慢性阻塞性肺疾病/慢性呼吸系統(tǒng)疾病”“虛擬現(xiàn)實(shí)/虛擬環(huán)境/體感游戲/情景互動(dòng)”“肺康復(fù)/呼吸康復(fù)/康復(fù)”。文獻(xiàn)檢索時(shí)間為從建庫(kù)至2022年3月。

1.2 文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1納入標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)語(yǔ)言為英文或中文;患者診斷符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013修訂版)》診斷標(biāo)準(zhǔn)[7];試驗(yàn)組采用沉浸式或非沉浸式VR系統(tǒng)或技術(shù)進(jìn)行肺康復(fù)訓(xùn)練,對(duì)照組采用常規(guī)肺康復(fù)訓(xùn)練;主要結(jié)局指標(biāo)包含第1 s用力呼氣容積與用力肺活量比值(forced expiratory volume in one second, FEV1)/(forced vital capcacity,FVC),6 min步行距離(6-minute walk distance,6MWD),改良版英國(guó)醫(yī)學(xué)研究學(xué)會(huì)呼吸困難指數(shù)評(píng)分(modified British Medical Research Council,mMRC);研究類(lèi)型為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。

1.2.2排除標(biāo)準(zhǔn)

會(huì)議論文、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、綜述及找不到原文的文獻(xiàn);試驗(yàn)設(shè)計(jì)缺陷(如其他類(lèi)型對(duì)照、資料不全等)的文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)篩選及質(zhì)量評(píng)價(jià)

由兩名研究者進(jìn)行全文閱讀及數(shù)據(jù)提取,主要包括研究國(guó)家、作者姓名、患者年齡、干預(yù)時(shí)間、干預(yù)方法、干預(yù)頻率、干預(yù)強(qiáng)度、發(fā)表時(shí)間、樣本量、評(píng)價(jià)指標(biāo)等信息。依照Cochrane手冊(cè)5.1.0版本[8]推薦的偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法進(jìn)行文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)結(jié)果的完整性、隨機(jī)分配方法、盲法、分配隱藏、選擇性報(bào)告研究結(jié)果及其他偏倚來(lái)源,對(duì)每個(gè)項(xiàng)目用“偏倚風(fēng)險(xiǎn)高”“偏倚風(fēng)險(xiǎn)低”和“不清楚”進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)納入研究全部滿(mǎn)足以上要求時(shí),等級(jí)為A;若部分滿(mǎn)足,等級(jí)為B;若完全不滿(mǎn)足,等級(jí)為C,并不予納入。由兩名受過(guò)系統(tǒng)循證培訓(xùn)的護(hù)理研究生獨(dú)立對(duì)已納入的文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià),得分越高說(shuō)明文獻(xiàn)質(zhì)量越高。存在不同意見(jiàn)時(shí)由第三方研究者共同商議決定。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

通過(guò)RevMan 5.3軟件對(duì)結(jié)局指標(biāo)進(jìn)行分析:通過(guò)計(jì)算加權(quán)均數(shù)差(weighted mean difference,WMD)表示合并效應(yīng)量大小,同時(shí)計(jì)算95%的可信區(qū)間(confidence interval,CI),檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P<0.05時(shí)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;異質(zhì)性檢驗(yàn):納入研究間無(wú)異質(zhì)性或異質(zhì)性較小(P≥0.1,I2<50%),通過(guò)固定效應(yīng)模型進(jìn)行Meta分析,異質(zhì)性較大則通過(guò)隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。納入的文獻(xiàn)不適用漏斗圖評(píng)價(jià)發(fā)表偏倚情況時(shí),其敏感性分析通過(guò)采用兩種效應(yīng)模型(固定和隨機(jī))對(duì)每項(xiàng)合并納入的研究逐一剔除后再次進(jìn)行Meta分析,如果最終結(jié)果未發(fā)生明顯變化,則提示本次研究的結(jié)果具有較好的穩(wěn)定性。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果

根據(jù)文獻(xiàn)檢索策略,初步檢索文獻(xiàn)523篇,其中英文文獻(xiàn)321篇、中文文獻(xiàn)202篇。初篩后剔除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的248篇文獻(xiàn),經(jīng)兩位研究者獨(dú)立閱讀全文后進(jìn)行第二步篩選,最終共納入6篇文獻(xiàn)[9-14],其中中文文獻(xiàn)2篇[13-14]、英文文獻(xiàn)4篇[9-12]。文獻(xiàn)篩選流程見(jiàn)圖1,納入文獻(xiàn)基本特征見(jiàn)表1,納入文獻(xiàn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 納入文獻(xiàn)基本特征(n=6)

表2 納入文獻(xiàn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果(n=6)

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

2.2 Meta分析結(jié)果

2.2.1活動(dòng)耐力

本研究的6篇文獻(xiàn)[9-14]均報(bào)道了研究對(duì)象的6MWD結(jié)果,各研究間存在異質(zhì)性(I2=53%,P=0.06),進(jìn)一步進(jìn)行敏感性分析,對(duì)納入文獻(xiàn)進(jìn)行逐一剔除再進(jìn)行Meta分析后,發(fā)現(xiàn)異質(zhì)性主要來(lái)源于Rutkowski等[10]與Sutanto等[12]的研究,刪除此2篇文獻(xiàn)后異質(zhì)性消失(I2=0%,P=0.47),可能與納入患者基線(xiàn)6MWD實(shí)驗(yàn)水平均高于其他納入研究有關(guān),因此選用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)VR技術(shù)干預(yù)后試驗(yàn)組的運(yùn)動(dòng)耐力明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SMD=22.06,95%CI:8.66～35.46,Z=3.23,P=0.001),見(jiàn)圖2。

圖2 VR技術(shù)對(duì)6MWD實(shí)驗(yàn)影響的森林圖

2.2.2肺功能

本研究共有2篇文獻(xiàn)[13-14]報(bào)道了研究對(duì)象的FEV1/FVC(%)。各研究間無(wú)異質(zhì)性(I2=0%,P=0.46),故選用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)VR技術(shù)干預(yù)后試驗(yàn)組的呼吸功能明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SMD=6.88,95%CI:3.69～10.07,Z=4.23,P<0.000 1),見(jiàn)圖3。

圖3 VR技術(shù)對(duì)FEV1/FVC(%)影響的森林圖

2.2.3呼吸困難程度

共有2篇文獻(xiàn)[9,12]報(bào)道了研究對(duì)象的mMRC。各研究間無(wú)異質(zhì)性(I2=0%,P=0.73),因此選用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)VR技術(shù)干預(yù)后實(shí)驗(yàn)組的mMRC評(píng)分下降值與對(duì)照組比較不明顯,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SMD=0.15,95%CI:-0.13～0.43,Z=1.03,P=0.30),見(jiàn)圖4。

圖4 VR技術(shù)對(duì)mMRC影響的森林圖

3 討論

3.1 基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練可提高COPD患者的運(yùn)動(dòng)耐力

運(yùn)動(dòng)能力低下是COPD患者的主要負(fù)擔(dān)之一[15]。研究[6]表明,缺乏運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致骨骼肌運(yùn)動(dòng)障礙,而基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練可以提高患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的意愿以及依從性,從而提高患者的運(yùn)動(dòng)耐力。本研究結(jié)果顯示,試驗(yàn)組的6MWD實(shí)驗(yàn)距離明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)。Butler等[16]研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)與基于VR的運(yùn)動(dòng)康復(fù)能產(chǎn)生相似的生理反應(yīng)(如最大心率、耗氧量等),基于VR技術(shù)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)有代替?zhèn)鹘y(tǒng)肺康復(fù)的可能。Sampson等[17]研究表明,相較于被動(dòng)完成訓(xùn)練任務(wù),主動(dòng)完成指定訓(xùn)練任務(wù)可以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的可塑性,改善肌肉的控制能力。VR設(shè)備提供的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型豐富多樣,并且多數(shù)以游戲的形式開(kāi)展,可讓患者體驗(yàn)到多種運(yùn)動(dòng),并且可通過(guò)設(shè)置游戲的難度等級(jí),使患者對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生興趣并能給患者帶來(lái)愉悅感[4]。此外,通過(guò)VR設(shè)備,患者能夠及時(shí)得到運(yùn)動(dòng)及視聽(tīng)反饋,并能及時(shí)獲得其運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)、幅度、速度的評(píng)估結(jié)果,以此來(lái)調(diào)整其運(yùn)動(dòng)方案,可有效增強(qiáng)肺康復(fù)訓(xùn)練效果,進(jìn)而增加患者對(duì)于肺康復(fù)的信心,從而讓患者更加積極地參與康復(fù)運(yùn)動(dòng),形成良性循環(huán),最終改善患者的預(yù)后[5]。

3.2 基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練可改善COPD患者的肺功能

肺功能檢查是判斷氣流受限的主要客觀指標(biāo),對(duì)COPD診斷、嚴(yán)重程度評(píng)價(jià)、疾病進(jìn)展、預(yù)后及治療反應(yīng)等有重要意義[7]。本研究結(jié)果顯示試驗(yàn)組的FEV1/FVC(%)高于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.000 1)。基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練給患者提供了多種間歇性互動(dòng)鍛煉游戲,并可個(gè)體化調(diào)節(jié)患者的訓(xùn)練難度,可有效減少患者運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量,從而降低患者因懼怕運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生呼吸困難而造成的運(yùn)動(dòng)積極性下降[4,6]。胡丹丹等[13]研究表明,VR技術(shù)在COPD患者中應(yīng)用效果良好,可提高患者的肺康復(fù)積極性并明顯改善患者的肺功能。基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練類(lèi)似于間歇運(yùn)動(dòng),可有效降低患者運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量與體力損耗,并鼓勵(lì)患者參與肺康復(fù)訓(xùn)練,形成具有正向反饋的肺康復(fù)行為習(xí)慣,從而提高患者的肺功能,進(jìn)一步改善其預(yù)后。

3.3 基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練對(duì)COPD患者呼吸困難程度的影響尚不明確

氣流阻塞是COPD的特征,呼吸困難的感覺(jué)主要由肺泡內(nèi)氣體交換障礙所導(dǎo)致[18]。本研究結(jié)果顯示,基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練對(duì)患者呼吸困難程度的改善效果不顯著。這可能與現(xiàn)有的基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練更加注重全身的運(yùn)動(dòng)耐力鍛煉,較少與呼吸訓(xùn)練相結(jié)合有關(guān)[4]。且現(xiàn)有的VR康復(fù)鍛煉較多使用公司已開(kāi)發(fā)的成熟VR游戲,可以保證VR游戲的可靠性與其圖像呈現(xiàn)出逼真及具有吸引力的效果,但COPD患者群體多以老年人為主,需要持續(xù)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以保護(hù)患者的安全,為COPD患者研發(fā)特定的VR康復(fù)游戲。此外,此結(jié)果可能因現(xiàn)有研究較少、測(cè)量時(shí)間點(diǎn)和樣本大小的不同而受到限制,僅有兩項(xiàng)研究[9,12]使用mMRC來(lái)評(píng)估干預(yù)課程結(jié)束時(shí)患者的呼吸困難。目前仍需要更多類(lèi)似的高質(zhì)量隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證基于VR技術(shù)的肺康復(fù)訓(xùn)練對(duì)呼吸困難的影響。

3.4 局限性和啟示

本研究最終只納入了6篇文獻(xiàn)且多為B級(jí)文獻(xiàn),大多數(shù)研究在VR技術(shù)的分配隱藏與盲法實(shí)施上存在不足,而且本研究只檢索了公開(kāi)發(fā)表的中、英文文獻(xiàn),對(duì)于其他語(yǔ)種和灰色文獻(xiàn)的檢索存在欠缺,可能會(huì)造成一定的偏倚;由于VR技術(shù)干預(yù)的特殊性,無(wú)法對(duì)試驗(yàn)組患者實(shí)施盲法,在結(jié)果評(píng)測(cè)時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致研究對(duì)象主觀報(bào)告數(shù)據(jù)的偏差。此次Meta分析納入的研究并沒(méi)有考慮患者的經(jīng)濟(jì)情況、受教育程度、操作VR技術(shù)熟練程度等的影響,因此在數(shù)據(jù)匯總時(shí)存在一定的異質(zhì)性,這也是其他VR技術(shù)干預(yù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中常見(jiàn)的局限性。