虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輕度認(rèn)知障礙中認(rèn)知訓(xùn)練的應(yīng)用進(jìn)展

張培瑤 莫蓓蓉 劉賢亮

輕度認(rèn)知障礙(MCI)是指介于正常衰老與癡呆中間過渡狀態(tài)，是癡呆的前期階段[1]。MCI由 Petersen 等在上世紀(jì)九十年代首次提出，隨著年齡的增長而出現(xiàn)的認(rèn)知功能變化，但不影響其日常活動能力[2]。MCI傾向的老年人發(fā)生癡呆的風(fēng)險顯著高于健康的老年人，超過50%的MCI老年人在5年內(nèi)可出現(xiàn)嚴(yán)重的認(rèn)知障礙或癡呆[3-5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)是近年由信息與交流技術(shù) (ICT) 中發(fā)展的一門科學(xué)技術(shù)[6]，VR系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)生活中的虛擬環(huán)境，既可以在醫(yī)院實(shí)施又可以在家庭康復(fù)使用[7]，且傷害風(fēng)險較低。研究發(fā)現(xiàn)， VR技術(shù)能夠提高患者的記憶力、執(zhí)行力等各方面的認(rèn)知功能。VR具有“3I”特征：沉浸性(immersion)、交互性(interaction)和構(gòu)想性(imagination)[8]。個性化的環(huán)境與真實(shí)世界高度相似性，增加參與者積極性。提供即時的反饋信息，患者接受后不斷優(yōu)化和調(diào)整，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高治療依從性。

1 VR在MCI患者認(rèn)知能力訓(xùn)練中的應(yīng)用

認(rèn)知是人類感知外界刺激并做出反應(yīng)的總稱，是組成人腦高級機(jī)能的重要功能之一，包含感覺、感知、注意、記憶、概念形成、思維、推理等方面[9]。認(rèn)知訓(xùn)練的內(nèi)容包括記憶力、推理、視空間功能、注意力訓(xùn)練、執(zhí)行功能、定向力訓(xùn)練等。相比單一的傳統(tǒng)認(rèn)知訓(xùn)練干預(yù)，多數(shù)干預(yù)措施為在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合常規(guī)的認(rèn)知訓(xùn)練,不僅節(jié)省人力、物力，且效果顯著。VR認(rèn)知訓(xùn)練平均干預(yù)6周[10-12]和干預(yù)12個月[13-15]，每周干預(yù)1～2次，每次持續(xù)30～45min。干預(yù)時間太短認(rèn)知改善不明顯,干預(yù)時間過長則降低應(yīng)用者依從性。干預(yù)方式包括虛擬騎行[10]、虛擬旅行[13]、虛擬日常生活活動[14](如虛擬超市購物、虛擬廚房烹飪)、水果忍者[12]、虛擬太極[16]等，在專業(yè)人員指導(dǎo)下應(yīng)用者熟悉適應(yīng)操作以后，按照口令或指示完成任務(wù)。

1.1 VR在記憶力方面的應(yīng)用

在老年人的認(rèn)知功能下降過程中，記憶力的衰退最明顯，尤以有輕度認(rèn)知功能障礙傾向的老年人為甚。記憶訓(xùn)練可以提高個體的記憶能力，從而有促進(jìn)認(rèn)知提高的作用。研究顯示[17-18]，虛擬應(yīng)用程序使應(yīng)用者在虛擬公園中騎車并識別出沿途出現(xiàn)的目標(biāo)動物或物體，分為合作和競爭兩個模式，無論在騎行過程中還是等待游戲開始時，均可經(jīng)語音進(jìn)行交互，完成任務(wù)的同時不僅增強(qiáng)了記憶力,還可以通過視覺和聽覺反饋誘導(dǎo)興趣和樂趣。研究[12,14,19-20]顯示，每周1～2次，每次30min左右，共干預(yù)6周。每次任務(wù)前(如雜貨店購物、識別障礙卡片等)先根據(jù)指示識記，再排除障礙完成任務(wù)，難度逐漸遞增。Optale等[21]將6個月的訓(xùn)練分為初始階段(前3個月每2周3次訓(xùn)練)和強(qiáng)化訓(xùn)練(后3個月每周1次)，是一種基于聽覺刺激和音樂療法的VR記憶刺激訓(xùn)練。

1.2 VR在自理能力中的應(yīng)用

VR在認(rèn)知康復(fù)中[22-23]將認(rèn)知受損部分暴露在計(jì)算機(jī)生成的與現(xiàn)實(shí)生活類似或現(xiàn)實(shí)中不存在的虛擬場景中，使應(yīng)用者以一種多感官的方式，經(jīng)虛擬場景刺激與之互動，使用心理物理學(xué)的視覺、觸覺、感知覺等，VR技術(shù)提供執(zhí)行活動、任務(wù)，以適應(yīng)個性化的特征和需求，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練恢復(fù)自理的目的。王大為等[24]證明使用VR可以激發(fā)患者潛能，使用物理治療加游戲的雙重訓(xùn)練模式可以分散患者對于訓(xùn)練難度的注意力，使患者積極主動參與訓(xùn)練。Bourrelier等[25]是一種稱為自動虛擬環(huán)境(CAVE)的視覺沉浸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，分為現(xiàn)實(shí)會話(傳統(tǒng)的理療，由治療師指導(dǎo)完成)和隱式會話(通過沉浸式虛擬系統(tǒng)收獲數(shù)量最多的成熟水果放于虛擬籃子中)，可以改變試驗(yàn)限制、時間次數(shù)、水果在墻上的位置，場景通過鍛煉特點(diǎn)適應(yīng)受試者的能力。

1.3 VR在注意力方面的應(yīng)用

注意力通常被認(rèn)為是認(rèn)知的其中一個方面，注意力訓(xùn)練的主要目標(biāo)是通過提高患者心理邏輯能力來提高注意力。注意力訓(xùn)練是完成任何認(rèn)知改善的基礎(chǔ)，注意力分散致無法集中精力進(jìn)而加快患者癡呆的風(fēng)險。研究[19,26]均通過避開干擾物而達(dá)到訓(xùn)練注意力的目的。區(qū)別點(diǎn)在于Delbroek等[19]要求應(yīng)用者在特定時刻向左或向右進(jìn)行重量轉(zhuǎn)移穿過街道躲避障礙物；而Manera等[26]要求應(yīng)用者根據(jù)不同的任務(wù)條件尋找和選擇周圍的目標(biāo)干擾物。有研究[14,20]的虛擬環(huán)境是模擬真實(shí)世界的日常生活活動來改善注意力，如選擇蛋糕的配料等。

1.4 VR 在執(zhí)行力中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)通過沉浸式、交互式等游戲訓(xùn)練方式，可以發(fā)揮應(yīng)用者的主觀能動性，使任務(wù)和認(rèn)知訓(xùn)練不再枯燥，提高治療依從性，改善認(rèn)知。一項(xiàng)RCT研究[13]，參與者自愿參加隨機(jī)分配，3個月后所有參與者都可以使用虛擬騎行，研究證明鍛煉后執(zhí)行力的獲得。Liao等[12]和Gamito等[20]方法類似，均在認(rèn)知訓(xùn)練同時提高執(zhí)行力，如在背誦詩歌時行走和轉(zhuǎn)身；用一只手或兩只手在空中順時針或逆時針畫圓圈；根據(jù)指示選擇合適的衣服；在鞋柜里整理鞋子。Huang等[15]通過將參與者隨機(jī)分配至沉浸式和非沉浸式環(huán)境中，結(jié)果顯示在更沉浸式的環(huán)境中鍛煉可在特定的執(zhí)行功能中產(chǎn)生不同的結(jié)果。

2 VR在認(rèn)知訓(xùn)練中的應(yīng)用效果

2.1 認(rèn)知能力

虛擬訓(xùn)練不僅具有吸引力且3個月的運(yùn)動證明了認(rèn)知改善(P=0.011)[16]，沉浸式體驗(yàn)增加存在感，更利于認(rèn)知的提高。日常生活能力如躲避障礙等需要認(rèn)知能力，研究以跌倒的發(fā)生率為指標(biāo)[10]，觀察訓(xùn)練6個月后發(fā)生率明顯低于單獨(dú)跑步機(jī)組(P=0.033)。研究[14]通過前后對照測試認(rèn)知刺激是否有助于改善老年人認(rèn)知功能，以威斯康星卡片為認(rèn)知靈活性測量工具，結(jié)果發(fā)現(xiàn)顯著改善(P=0.021)。研究證明[13]虛擬自行車鍛煉后臨床發(fā)生MCI的相對風(fēng)險降低了23%。鄒振亞等[27]納入5篇隨機(jī)對照試驗(yàn)的文獻(xiàn)，結(jié)果顯示虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練可以改善MCI患者的認(rèn)知能力(P<0.05)。

2.2 記憶力

Delbroek等[19]使用荷蘭版蒙特利爾(MoCA)為記憶評估工具，Hwang等[18]為評估記憶，使用正向和反向的T值，VST是CNT4.0的子類別，兩項(xiàng)研究均令人愉快、激發(fā)了興趣，增加了應(yīng)用者依從性的同時提高記憶力。Gamito等[14]應(yīng)用雷伊復(fù)雜圖形作為記憶力評估指標(biāo)，3個月刺激后記憶力顯著提升。Man等[28]將多因素記憶問卷(MMQ)、福爾德對象記憶評估(FOME)及香港中文版勞頓日常生活工具(HK Lawton IADL)作為結(jié)局指標(biāo)，研究記憶訓(xùn)練計(jì)劃對MCI老年人臨床療效的影響，與以前的結(jié)果吻合，記憶策略是MCI維持其記憶的有效手段。鄒振亞等[27]研究證明訓(xùn)練有效提高認(rèn)知能力(P<0.01)。Optale等[21]將聽覺和虛擬環(huán)境結(jié)合，短期語言記憶由數(shù)字跨度(DS)測試衡量，長期語言記憶由VSR測試衡量且要求參與者聽到故事立即重復(fù)。測試顯示顯著改善，尤其在效果大小為0.7的長期回憶中。

2.3 自理能力

在老年人的自理康復(fù)訓(xùn)練中，首先考慮老年人的特點(diǎn)和需求，并將需求轉(zhuǎn)化為日常生活中的日常鍛煉。老年人在豐富的環(huán)境和新技能的學(xué)習(xí)刺激下可以增加大腦的儲備，學(xué)習(xí)過程包括刺激運(yùn)動和認(rèn)知能力，以激活大腦的可塑性。Bourrelier等[25]報道，結(jié)局通過適當(dāng)運(yùn)動的次數(shù)(NAM)來衡量，在鍛煉過程中參與者產(chǎn)生了競爭精神，顯示了獎勵動機(jī)在康復(fù)運(yùn)動學(xué)習(xí)中的作用。國內(nèi)將中醫(yī)和虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的研究[24]，結(jié)局指標(biāo)采用中文版簡易智能狀態(tài)檢查量表(MMSE)、蒙特利爾認(rèn)知量表(MoCA)及事件相關(guān)電位(ERP)檢查，結(jié)果顯示干預(yù)組療效優(yōu)于對照組(P<0.05)。

2.4 注意力

Delbroek等[19]采用荷蘭版的蒙特利爾認(rèn)知評估(MoCA)，評估注意力等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙重任務(wù)訓(xùn)練對參與者的專注、注意力及記憶是有效的且體驗(yàn)過程愉悅，愉悅和機(jī)敏是訓(xùn)練期間常見的兩種情緒。Manera等[26]通過尋找目標(biāo)圖像，排除干擾物來集中注意力，采用MMSE評估。Gamito等[14,20]分別在2019年和2020年對注意力進(jìn)行訓(xùn)練，均采用D2作為指標(biāo)測量注意力/集中力，2019年研究顯示，注意力的改善與基線時的一般認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)，如以提高注意力為主，對于認(rèn)知功能下降患者最有效。

2.5 執(zhí)行力

Gamito等[20]研究結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)干預(yù)比傳統(tǒng)方法的執(zhí)行功能影響力大，對執(zhí)行功能的改善是傳統(tǒng)的2倍，取得了積極效果。Anderson等[13]以顏色軌跡2-1差異分?jǐn)?shù)、Stroop C、后退數(shù)字為結(jié)局指標(biāo)，結(jié)果顯示鍛煉3個月后明顯優(yōu)于傳統(tǒng)固定自行車鍛煉并延緩衰退。Liao等[12]研究結(jié)果表明，體育鍛煉可以增強(qiáng)認(rèn)知功能改善，尤其是執(zhí)行功能領(lǐng)域，如“廚房廚師”、“便利店店員”等。Huang等[15]研究表明，沉浸式虛擬環(huán)境玩游戲會在選定的執(zhí)行功能(包括抑制、任務(wù)轉(zhuǎn)換和工作)中產(chǎn)生不同的結(jié)果。

3 VR技術(shù)認(rèn)知訓(xùn)練的局限性

3.1 VR認(rèn)知訓(xùn)練的不良反應(yīng)及處理

VR在訓(xùn)練過程中出現(xiàn)惡心、眩暈及眼睛疲勞等不適癥狀，考慮為暈動癥(MS)或模擬器綜合癥(SS)，即因老年人身體感受到的運(yùn)動與視覺不相符而引發(fā)的處理方式。(1)VR游戲間隔時間及時休息。(2)據(jù)訓(xùn)練完成情況，緩慢調(diào)整游戲難度，逐漸適應(yīng)VR訓(xùn)練。(3)主要與沉浸水平和視覺的效果有關(guān), 此種反應(yīng)可于沉浸時或沉浸后加重，適應(yīng)后會減輕，一般不需要特別處理。

3.2 研究的不足之處

(1)樣本量小：實(shí)驗(yàn)組的樣本量為12～22例[15,28-29]。(2)群體差異：使用了有主觀記憶障礙的老年人社區(qū)樣本，群體大小有差異。(3)效果的持續(xù)性：不能確保重復(fù)、長時間的訓(xùn)練還令人有興趣，目前無法預(yù)測影響會持續(xù)多久。(4)對照組的缺陷：Gamito等[14]缺乏對照組，Schwenk等[29]對照組不參與任何其他形式運(yùn)動。(5)樣本量層次不平均：包括各年齡組、受教育程度不相等，參與者數(shù)量不平均。(6)VR的應(yīng)用：用戶使用鼠標(biāo)有困難，可能是由于配戴3D眼鏡造成眼睛疲勞所致。

4 小結(jié)

老年癡呆癥患者起病隱匿，早期不易被發(fā)現(xiàn)，MCI尚沒有明確的檢查確診手段，故對有輕度認(rèn)知功能障礙的高危人群可以通過VR遠(yuǎn)程測試并練習(xí)。在提高患者依從性的同時做到早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療，及早對認(rèn)知干預(yù)延緩癡呆進(jìn)程。鑒于我國VR剛起步，有較大的發(fā)展和應(yīng)用空間，從臨床推廣到社區(qū)甚至家庭中，需要各方努力及政府支持。