虛擬現實技術在阿爾茨海默病病人中的應用研究進展

周瑩瑩，蓋海云

陜西中醫藥大學護理學院，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的神經系統退行性疾病。2021 年世界AD 報告數據顯示，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 患病人數最多的國家，現有病人近1 000 萬例，預計到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 病情發展具有重要意義。虛擬現實（virtual reality，VR）技術作為非藥物干預的方式之一，是一種集趣味性、智能化、可獲得性為一體的應用程序，老年人易掌握且依從性較高，在國外已經被應用于AD 病人的護理干預中。我國“十三五”規劃正式將虛擬現實技術作為新興行業納入其中[3]。現對國內外虛擬現實技術在AD 病人中的應用現狀進行綜述，旨在為AD 病人的非藥物護理提供參考。

1 虛擬現實技術的概念及分類

虛擬現實技術于20 世紀60 年代中期出現，被定義為“使用由計算機和電子技術生成的交互式模擬環境，使用戶產生身臨其境的感覺”[4]。基于沉浸式水平，虛擬現實技術被分為沉浸式（fully-immersive）和非沉浸式（non-immersive）兩類。沉浸式虛擬現實系統要求用戶佩戴顯示設備，將真實世界的視覺、聽覺感覺隔離，并結合3D 智能電視技術為用戶呈現360°沉浸式虛擬現實環境。數據手套或緊身衣用于關閉用戶的手感通道，以產生虛擬觸摸運動。系統使用語音識別器允許用戶向系統主機發出操作命令。通過相應的頭部、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。非沉浸式虛擬現實系統則要求病人使用傳統的圖形工作站(電腦顯示器、鍵盤和鼠標)與虛擬環境進行交互(如電腦游戲)[5]。目前，虛擬現實技術已被廣泛應用于醫療保健、教育以及肢體功能康復領域[6-8]。

2 虛擬現實技術應用于AD 護理的理論依據

AD 最常見的早期癥狀是短期記憶障礙，隨著疾病的發展，認知功能逐漸下降，主要表現包括言語障礙、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構改變和功能衰退，但通過外界活動刺激受損的大腦區域，可恢復和改善認知功能[10]。虛擬現實技術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定制的實時認知訓練互動，重復刺激受損的大腦網絡，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 虛擬現實技術在AD 病人中的應用現狀

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 可干預治療的最佳時機[12]。虛擬現實技術在MCI 檢測中的應用前景廣闊[13]。Zygouris 等[14]使用虛擬超市測試(VST)和傳統評估工具[蒙特利爾認知評估量表(MoCA)和簡易智力狀態檢查量表(MMSE)]區分有主觀記憶問題的健康老年人(SMC)與MCI 病人，結果顯示，在區分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，結果顯示，臨床前期AD 病人在導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，表明沉浸式虛擬現實任務能夠區分健康老年人、MCI 病人和臨床前期AD 病人。現實世界導向測試對AD 病人和臨床醫生來說困難且耗時,虛擬現實空間導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計，主要包括虛擬醫院[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實認知訓練計劃，參與者需要10 s 內在虛擬超市的7 個區域選出被要求購買的商品，研究結果顯示，兩組參與者在學習新信息的能力、視覺空間構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實任務干預對MCI 或癡呆老年人認知和運動功能影響的薈萃分析結果顯示，虛擬現實任務可改善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”體感互動游戲對18 例AD 病人進行干預，AD病人只需揮手切掉屏幕上的水果，避開炸彈即可，結果顯示，虛擬現實互動游戲可改善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實環境進行作業治療，結果發現，觀察組AD 病人在簡易智力狀態檢查量表的定向力、注意力和計算力維度得分明顯高于對照組。以上研究表明，基于虛擬現實技術的互動任務訓練能有效提升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 聯合虛擬現實雙任務訓練，運用儀器計時起跳測試測量平衡能力，結果顯示，BioRescue 聯合虛擬現實雙任務訓練可以提高MCI 老年人的注意力、記憶力和平衡能力。目前，我國將虛擬現實技術用于提高AD 病人平衡能力的相關研究較少。孫志成等[25]對養老院AD 病人進行虛擬現實場景互動康復訓練，觀察組AD 病人在康復治療師指導下共完成6 種虛擬現實場景互動游戲（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，結果顯示，觀察組起立-行走計時測試結果明顯優于干預前和對照組。可見虛擬游戲訓練不僅可以改善養老院AD 病人的平衡能力，還有利于提高養老院AD 病人的認知能力和生活質量，但需考慮這種訓練的強度及訓練過程中是否會誘發其他并發癥，及時進行評估，確保訓練安全實施。

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量和預期醫療效果[26]。Brimelow 等[27]使用預裝老年護理虛擬現實庫的三星Galaxy S7 與三星Gear 虛擬現實耳機為社區AD病人創造完全身臨其境的虛擬現實體驗，虛擬現實庫包含放松的場景視頻，如水下主題、海灘、農場動物、旅游場地和專為養老行業打造的雪景，每個視頻4～5 min，分別使用觀察情緒評定量表(OERS)和人-環境冷漠評定量表(PEARS) 進行情緒和冷漠測量，結果顯示，虛擬現實體驗顯著降低了AD 病人的冷漠、負性情緒。謝興等[23]讓觀察組AD 病人佩戴相應的顯示頭套，通過控制手柄，在構建好的虛擬現實游戲場景中進行作業治療，12 周后，發現這種多感官刺激訓練可有效改善AD 病人焦慮、抑郁的心理狀態，提升病人日常活動能力。說明基于沉浸式虛擬現實技術構建的虛擬環境對于改善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，虛擬現實技術為癡呆癥病人和MCI 病人提供了精神刺激，通過回憶與自傳體記憶的聯系可以提高病人生活質量，促進社交互動[28]。Gamito 等[29]對25 例老年AD 病人進行12 次基于虛擬現實技術的日常生活活動場景模擬訓練，結果顯示，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 個月的虛擬現實情景互動訓練，每周3 次，每次45 min，結果顯示，干預后觀察組病人日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale，ADL)及AD 生命質量量表(Quality of Life-Alzheimer's Disease Scale,QOL-AD)評分較組內干預前和對照組干預后顯著改善。戎燕等[30]對觀察組病人進行1 個月的虛擬認知雙任務訓練，通過MULTI TASK 軟件系統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備處理成二維、三維影像，讓病人作答和辨別指定場景并復述此過程，結果顯示，觀察組病人AD 生命質量量表評分高于對照組，匹茲堡睡眠質量指數量表、日常生活能力量表評分低于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。虛擬現實情景互動訓練操作簡單，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是國際AD 協會呼吁的全球癡呆反應的重點，也是以人為本的照護理論倡導的理念[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實模擬電影和電子課程體驗癡呆癥病人的真實狀態，結果表明，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，用混合虛擬現實癡呆模擬器訓練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、與被照顧者的關系質量，干預組145 人中85%覺得此方法有效，76%表示他們改變了照料方式，61%認為此干預增加了他們對癡呆癥的理解。我國基于虛擬現實技術對AD 病人照顧者的研究較少，未來可進一步深入研究。

4 虛擬現實技術應用的局限性

虛擬現實技術在我國發展緩慢，使用率低，這可能與虛擬現實技術本身的局限性有關。①設備固定成本昂貴，即使在非沉浸式虛擬現實環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實環境中，而這對設備數量、質量要求更高，但隨著虛擬現實設備的普及，其成本將下降。②虛擬現實干預存在一定副作用，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關注并避免這些問題的出現。③使用過程中缺乏標準化使用程序，難以在醫療環境中良好的實施[36]。

5 小結

虛擬現實技術可以改善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，基于虛擬現實的個體化醫療設備也展現了巨大的應用前景，隨著虛擬現實、增強現實和混合現實技術的快速發展，今后可積極開發適用于AD 病人的康復訓練項目，為AD 病人的康復護理提供技術支持。