虛擬現實技術改善老年人衰弱狀態的研究現狀

孔玉濤

（甘肅醫學院，甘肅 平涼 744000）

衰弱（frailty）是一種常見的臨床老年綜合征，由于老年人生理功能和儲備的進行性下降，當暴露于應激源時，其不良結局的發生率將增加[1，2]。隨著世界人口老齡化的進展，衰弱的發生越來越普遍，據相關研究發現，其發病率在2.09%～20.4%[3]。衰弱與老年人的不良健康結局密切相關，可導致其出現跌倒、骨折、營養失調、住院率增加，甚至威脅老年人的生命安全[4]。研究發現[5]，早期識別并采取干預措施可改善衰弱，或使衰弱逆轉，目前采取的干預措施主要為營養支持、藥物治療和運動干預等。在過去20 年中，虛擬現實技術（virtual reality and active video games，VR/AVGs）通過個體佩戴移動跟蹤顯示器，完成與虛擬現實環境中的互動，給人以“身臨其境”的感受。該技術以其交互性、豐富真實的感官體驗、及時激勵和反饋信息的特點在臨床干預方面應用較為廣泛。研究表明，VR 技術可提高老年患者平衡能力[6]、改善活活動能力、增加老年人的交流能力[7]，有助于提高老年人的生活質量，減少不良健康結局的發生。本文主要就老年人的衰弱狀況和VR 技術干預進行綜述，以期為國內老年人衰弱管理和干預提供幫助。

1 我國老年人衰弱的現狀與評估

1.1 我國老年人衰弱的現狀 隨著我國老齡化進程的加劇，老年人衰弱問題越來越受到學者的關注。衰弱可表現為步速下降、日常生活功能缺陷、平衡能力下降和認知缺陷，其中較為嚴重的是跌倒問題，也是引起老年人損傷的主要原因之一[8]。研究顯示[9]，社區老年人衰弱及衰弱前期的患病率分別為12.8%和45.4%，并且近年來衰弱的發生率呈上升趨勢，其中2003-2010 年發生率為9.1%，2011-2018 年發生率高達14.4%。由于調查工具、方法、地域文化的不同，結果顯示老年人健康狀況存在差異，老年人的配合程度等可能使結果存在一定的偏倚和誤差。另外，某些社區調查研究可能存在未入戶調查而導致一部分無法或不愿意參加社區調查的老年人漏檢，造成實際社區老年人衰弱的發生率高于相關文獻報道的數據。

1.2 衰弱的評估工具 在干預前，有效識別和評估衰弱是基礎。目前衰弱的評估工具較多，尚無統一的評估方法，依據評估內容可分為軀體衰弱的評估工具和生理、心理、社會等多維的評估工具。

1.2.1 老年人軀體衰弱的評估工具 ①Fried 衰弱表型（fried frailty phenotype，FFP）：FFP 是目前最為常用的衰弱評估工具，由Fried LP 等[2]團隊2001 年依據“衰弱循環理論”提出。它主要從不明原因體重下降、疲乏、握力下降、行走速度減緩和軀體活動量下降5 個方面評估老年人身體情況，滿足3 條及以上可評定為衰弱，1～2 條為衰弱前期，無以上表現為健壯老年人，可應用于社區、養老機構、醫院老年人衰弱的篩選與評估。目前國內學者[10]已將其應用于本土研究，但是考慮人種因素，各個項目臨界值的劃分還需進一步探討；②Frail 量表：Frail 量表[11]是由國際老年學會于提出的，屬于自評量表，其內容包括是否存在疲乏、阻力感（即上一層樓梯感到困難）、活動能力下降、共病、體重下降5 個方面。該工具判定是否衰弱的標準與Fried 衰弱表型較為相似，1～2 個問題回答為“是”為衰弱前期，當≥3 個問題回答為“是”則認為存在衰弱。Frail 量表可快速評估臨床老年人衰弱。有研究顯示[12]，該問卷在長期透析患者中具有良好的特異性，可預測其并發癥的發生。

1.2.2 多維的老年人衰弱評估工具 ①衰弱指數（frailty Index，FI）：FI 是加拿大學者Rockwood 團隊于2001 年基于累計缺陷理論開發，涉及生理、心理、社會等方面[13]。累計缺陷理論認為機體的單個缺陷并不能使機體產生明顯損傷，而當這些而未得到補償缺陷累積時可導致各種病因的疾病出現，并最終導致死亡率的增加。FI 中包含老年人的癥狀（如睡眠變化、記憶障礙、情緒低落）、體征（如震顫、脈搏降低）、異常實驗室指標（如尿素、肌酐、鈣等）、疾病分類（如糖尿病、帕金森病等）、功能障礙、社會資源等92 個健康缺陷。FI 計算時利用老年人出現的陽性健康問題在總的健康問題中的占比計算，如：某研究對象存在30 個健康缺陷，在92 個健康缺陷中的占比為0.326，即該研究對象的FI 為0.326。累計缺陷理論[14]認為當FI 超過0.67 時，個體將無法繼續累積，可能出現死亡的危險。因此，FI 是老年人預期壽命的重要預測因素。FI 在我國廣泛應用于臨床、養老機構和社區老年人衰弱的研究。早在2010 年就有學者[15]在社區老年人中應用該評估工具發現，衰弱指數與年齡呈正相關，男性老年人衰弱分級變化與衰弱指數呈正相關。FI 包含了個體生理、心理、社會等方面，也涵蓋了失能、殘疾、共病等健康缺陷，導致其并不能完全區分它們之間的關系；另外，FI 需要評估的項目眾多，耗時較長，且需要專業的臨床醫生完成；②格羅寧根衰弱指數（groningen frailty indicator，GFI）：GFI 是荷蘭學者Steverink N 等[16]研制開發的，包含身體、認知、心理、社會等4 個維度，15 個條目。條目使用二分類法計分，總分0～15 分，≥4 分判定為存在衰弱。研究顯示[17，18]，該量表在社區和養老機構中有較好的可行性和良好的信效度，并且可預測臨床患者的死亡風險。當GFI≥4，患者死亡風險顯著增加（HR）=1.80[19]。但目前對GFI 判定衰弱的臨界值還存在一定爭議，有學者在老年腫瘤患者中研究發現[20]，以老年綜合評估為診斷的衰弱“金標準”，GFI≥4 分為臨界值時，GFI 靈敏度和特異度分別為66%和87%；而當以3 分為臨界值時，靈敏度和特異度分別為87%和70%。因此，建議在篩查老年腫瘤患者時將臨界值改為3 分。

2 VR 在老年人衰弱管理中的應用

目前VR 技術主要包括桌面式、大屏幕式和頭盔式3 種，在腦卒中后認知康復的訓練、老年人平衡能力和行走能力訓練方面應用較為廣泛[21,22]。

2.1 VR 在老年人衰弱評估中的應用 在衰弱評估方法中，大多涉及到老年人行走、認知狀態等的評估，但可能存在耗時、患者安全、實驗條件可控性差等問題[23]。有研究顯示[24]，傳統的筆、紙測試獲得老年人認知水平的可靠性并不高。Chang YC 等[25]開發了一個集成無線傳感器和人工神經網絡的系統，能夠收集數據和管理所需的信息，以盡可能自動地評估老年人衰弱狀態。Shine JM 等[26]將VR 技術應用于老年人步態測量，可清晰捕捉到老年人行走間斷的時間、間斷次數、行走持續時間等，并且避免了重力和姿勢控制對行走的影響，對老年人行走運動能力下降監測的可靠性較高。在老年人認知評估方面，有研究者[27]開發出重現日常生活場景的虛擬場景（如購物、烹飪等），可安全、有效的測評老年人的執行功能、記憶力、計算能力等認知功能的變化。另外，還有學者[28]開發了多任務測試項目，并將其應用于臨床老年人認知狀態的測試。因此，VR 技術可彌補傳統衰弱評估中可能存在的老年人安全、耗時、可控性差等缺陷，有助于進一步提高老年人衰弱評估的準確性。

2.2 VR 在老年人衰弱干預中的應用 在老年人衰弱的干預措施中，目前主要有運動干預、營養支持和綜合治療方法[29]。也有研究[30]提出制定個性化綜合護理模式和干預方法十分重要，以達到提高老年人獨立性和自我照護能力的目的，并指出干預最好在家庭環境中實施，而VR 技術可潛在的解決上述問題。

目前，VR 技術在老年人衰弱干預中的應用主要集中在老年人步態和認知的訓練[31]。Elisa P 等[32]在其研究中通過量質結合的方式研究發現，其開發的“Positive Bike”VR 訓練項目具有良好的可用性，老年人參與度高，樂于接受VR 這一新鮮事物的。Gisele GCV 等[33]的一項隨機可行性臨床試驗中，干預組衰弱和衰弱前期老年人每天應用VR 游戲進行14 次訓練，50 min/次，2 次/周。在每一階段的訓練中，參與者在10 個選定的游戲中（瑜伽、足球、網球等）完成5 個，每個游戲嘗試2 次。結果發現干預組老年人在VR 游戲中的得分較干預前提高（P＜0.05），有較好的依存性，并且疲勞、肌肉酸痛等副作用較少；認知和步態功能測試結果明顯高于僅接受運動健康教育和提供免費運動場所的對照組。2019年，Arlati S 等[34]在“Positive Bike”項目的基礎上開發了“Social Bike”雙重任務應用程序，在該項目中，老年人需要騎在固定的自行車上，在虛擬公園的場景中以60～70 r/min 的速度騎行20 min，并識別沿途出現的目標動物或物體，以提高老年人的認知狀態，還可與其他老年人進行共同訓練，從而減少了社會孤立的風險。在“Social Bike”中，老年人可以選擇自己喜歡的多人模式（如合作或競爭），并可以按照自己的使用感受進行訓練。在騎行的過程中，相關設備可監測用戶心率，以隨時調整其騎行速度和時間。目前該應用程序還未進行大規模臨床試驗。

VR 技術與傳統方法相比，優勢在于其在虛擬環境中，可以反復進行運動訓練，并設置個性化的訓練模式，通過老年人視覺、聽覺等不同的豐富訓練內容，從而提高老年人訓練的依存性，達到最大化運動訓練。特別是，VR 與觸覺設備（在與虛擬物體互動時機器人系統能夠給予用戶觸覺和力反饋）的結合使用，可以增強環境的真實性，從而提高訓練計劃的有效性。此外，VR 通過與傳感設備的聯系，可實時監測老年人不同的訓練行為，確保訓練的有效性、安全性和可控性。

3 VR 技術干預老年人衰弱的機制

VR 技術的交互性、豐富的感官體驗和及時的鼓勵和反饋可對大腦活動產生一定的影響。研究顯示[35，36]，VR 與大腦組織功能重塑和運動功能恢復存在一定的關系，可有效激活初級運動皮質區、輔助運動區、頂葉、顳葉和額葉等多個區域。以上區域不僅和老年人運動存在關聯，而且和認知功能密不可分。通過研究大腦活動頻率變化還發現[37]，在VR 技術干預后，大腦能收集到更多的任務相關神經元，刺激大腦神經功能的重塑，提高運動的控制能力。另一方面，VR 技術及時的鼓勵和反饋可有效刺激老年人進一步參加訓練、提高訓練的動力，形成正反饋效應。

4 VR 技術干預老年人衰弱的挑戰

VR 技術干預老年人衰弱雖然在某些方面取得了一定的效果，但是在未來的應用中也面臨挑戰：①缺乏堅實的理論基礎，VR 技術本質上是一種技術介導的現象，有研究者認為這種在實際構成與虛擬現實體驗之間缺乏理論區別，會使得研究之間的比較變得復雜。另外，該領域VR 技術的有效性也需要在理論發展過程中進行評估，雖然目前VR 已發展到臨床應用階段，但其基礎效果尚未達到公認水平；②在不同的研究中，虛擬現實技術的差異很大。目前的技術是由技術主導而不是理論主導的，每次新的研究都使用最新的VR 應用和硬件，針對不同的老年人采用不同的方法，并且對技術的定義也很模糊；③目前，VR 技術的迭代更新對使用者已經十分友好，但是對于老年人來說可能還存在一定問題，如頭戴式設備會使存在頭部或頸部疾病的老年人感到不適，長時間使用會造成老年人眼睛疲勞；另外，一部分頭戴式設備有纜繩存在，可能會分散老年人的注意力，甚至造成跌倒；④該領域大多數研究是在實驗室或社區衛生中心等場所中進行，而在家庭中使用可能存在遠程技術支持、干擾正常生活環境等問題，從而降低VR 技術干預的有效性。因此，在今后的研究中，需要構建適合老年衰弱患者的VR 訓練內容和評價體系，開發適合于老年人的VR 技術設備，并進行大樣本的、設計嚴謹的隨機對照實驗，明確VR 技術在老年衰弱應用中的有效性。