基于虛擬現實技術的篩查工具在輕度認知障礙老年人中的應用研究進展

李雨燦，胡 慧，鄧 蓓，葉念思，劉雪婷，周 詩，彭云巧

湖北中醫藥大學護理學院，湖北 430065

我國社會老齡程度不斷加劇，老年認知障礙疾病已成為社會重點關注的公共健康問題。輕度認知障礙（mild cognitive impairment,MCI）老年人群是阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的高危人群，患病率高,每年會有5%～17%的病人進展為AD[1]，但尚無有效的根治方法。研究發現，MCI 具有可逆性，早發現、早干預將有機會延緩MCI 向AD 的轉化[2]，因此，使用客觀、準確的篩查工具高效辨識出MCI 病人，對AD 的防治意義重大。我國《“十四五”數字經濟發展規劃》提出，深化人工智能、虛擬現實（virtual reality,VR）等技術融合，強調發展公共設施數字化、智能化轉型升級，大力推動了VR 技術產業鏈的快速發展和多領域融合。VR 技術具備視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬感知、虛擬元素交互以及位置跟蹤的實時仿真等功能優勢[3]。在醫療領域，VR 技術為認知障礙病人提供了執行活動、任務和測試的可行性。國外已有研究將VR技術運用于MCI 病人的篩查與干預，并取得了較好的效果[4-6]。目前，我國對于MCI 老年病人的篩查仍側重于量表篩查，對于聯合信息技術開發普及出更客觀、數字化的篩查工具方面僅進行了初步探索。因此，本研究旨對基于VR 技術的認知篩查工具在識別MCI 人群中的應用進行綜述，以期為國內MCI 人群的信息化篩查工具的發展和推廣提供參考。

1 概述

目前，用于認知篩查的工具種類繁多，臨床應用較廣泛的量表主要包括簡易智能狀態檢查表（Minimum Mental State Examination，MMSE）、蒙特利爾認知評估量表（Montreal Cognitive Assessment,MoCA）、畫鐘測試(Digital Clock Drawing Test,CDT)和日常生活活動能力問卷(Activities of Daily Living,ADL)等，但這些量表也都有其局限性。如評估過程中醫患雙方對問題的理解有差異，病人自己描述出的情況有時與實際情況不符[7]，易造成評估結果出現偏差；老年人完成單個篩查問卷評估的時長為10～15 min[8]，而單人完成整套心理測評問卷的時長往往超過90 min，老年人易在答題過程中表現出耐心不足，從而出現亂答、錯答等情況，從而導致篩查質量不高甚至中斷篩查；整個評估過程采用紙筆形式，形式單一，內容相對枯燥，致使老年人完成評估的動力不強，不能有效激發老年人主動參與到早期篩查的活動中來。對一個理想的認知篩查工具來說，高效、簡便、客觀是其所需要具備的關鍵特征，而基于VR 技術的認知篩查工具，或能利用其優勢克服傳統的神經心理學測試量表所存在的局限性[9]。自2008 年起，基于VR 的認知篩查技術開始逐步應用于德國、西班牙、希臘、韓國等國家，主要適用平臺為電腦、筆記本、平板等。我國吉林大學護理學院Yan 等[10]于2021 年設計出虛擬超市項目，同年Tsai 等[11]基于VR 技術設計出頭戴式顯示器（head-mounted display,HMD），讓參與者實現多感官功能與虛擬環境的高水平交互，為參與者提供一個沉浸式更高的評估環境從而提高生態效度。但國內目前仍未正式引進基于VR技術的認知篩查設備用于MCI 老年人群的早期篩查工作。

2 VR 篩查工具的種類及應用

人體的代表性運動學指標，如軌跡、完成時間和速度等[12]，為快速評估個體認知功能水平提供了機會。有研究表明，有時復雜功能的下降較客觀認知功能的下降可能會更早[13]，同時認為軀體運動運動學測量可用于評估病人的認知水平，所以通過模擬問卷的任務測量主導控制、協調、判斷的高級認知技能[11]是對MCI人群進行客觀有效篩查的新途徑。基于以上理論開發的VR 技術-虛擬超市（Virtual Technology-Virtual Supermarket，VT-VSM）與VR 日常任務(Virtual Reality Day-Out Task，VR-DOT)是目前國內外討論和應用最多的兩種VR 認知篩查工具，其整個測試過程均由計算機分析數據，較基于認知評估量表的傳統篩查工具所得的結果更客觀、準確。

2.1 VT-VSM

Zygouris 等[4]將VT-VSM 應 用 于34 例MCI 病 人，參與者在平板或電腦上執行虛擬超市任務，結局指標包括購物時長、錯誤購買商品數量和正確購買商品數量，結果顯示該工具對MCI 病人的正確分類率為87.30%，靈敏度為82.35%，特異度為95.24%，但此方法并不能區分出MCI 的各種亞型。Yan 等[10]在2021年的研究納入了62 例MCI 病人，參與者在電腦上使用鼠標和鍵盤操作完成9 個任務，最終對每項任務得分情況進行分析，最終得出虛擬超市篩查系統(Virtual Supermarket Program,VSP)區分MCI 病人和健康者的靈敏度為85.9%，特異度為79.0%。Tsai 等[11]研究納入6 例MCI 老年人和6 名健康老年人，并采用頭戴式HMD 裝置使用虛擬超市,使參與者在執行任務的過程中有更高的沉浸性，且最終結局指標較既往研究補充描述了病人在超市購物過程中的路徑，為最終的評估分析提供了更多樣的信息，結果顯示，與健康老年人的購物路徑相比，MCI 老年病人組的路徑圖中顯示了許多重復、轉彎等復雜的路線情況，最后分析數據得出此沉浸式VR 篩查技術的正確分類率達100%，但由于研究納入樣本量較小，使該結果具有一定的局限性。

2.2 VR-DOT

Abd Razak 等[5]認為VR-DOT 是檢測MCI 最敏 感的工具之一。2013 年，Tarnanas 等[14]研究中采用了消防疏散場景，結果顯示，VR-DOT 在MCI 老年病人篩查過程中敏感度為97%，特異度為100%，同時在基線、第2 年和第3 年的隨訪中發現，健康組、遺忘型MCI 老年病人組和輕度AD 老年病人組在VR-DOT中的表現仍有較好的區分度。2014年，該研究者繼續將VR-DOT與MRI或神經心理學測試相比，發現VR-DOT可以以低成本、計算機化和非侵入性的方式提供更多的預測信息[15]。2017 年，Seo 等[16]首次將運動學測量應用于使用沉浸式VR 環境篩選MCI 病人的研究，研究者利用VR 技術讓MCI 老年病人進行沉浸式虛擬日常生活能力測試（VDLT），如財務處理和使用公共交通工具，結果表明該方式準確率為92.9%，敏感度為90.0%，特異度為95.5%。2019 年，Ijaz 等[17]設計了一個沉浸式VR-CogAssess 平臺評估參與者的虛擬空間導航能力，并將使用VR 平臺的參與者與使用標準個人計算機（standard personal computer,SPC）的參與者相比，結果表明VR 組對這項任務的評價和滿意度更高，說明老年人更樂于接受VR 形式的評估工具。

3 VR 篩查工具的優勢

3.1 生態效度高

由于VR 篩查技術設置的場景仿真度高，通常是讓參與者模擬日常生活活動過程完成測試，如讓參與者完成超市購物、進行日常財務計算、使用公共交通工具等場景任務，從而評估受試者的執行能力、空間導航能力等方面的水平，測試環境與真實世界相似度很高，在這種逼真的環境中MCI 老年病人易于理解任務主題從而正確執行任務，研究結果也顯示基于VR 技術的認知篩查工具具有的生態有效性更高[14]，能通過簡單的測評過程得出高質量的評估結論，從而準確判斷出MCI 老年病人的認知水平，并使其與健康老年人之間做出正確區分。

3.2 準確度高

與傳統認知篩查環境和計算方式不同，VR 篩查技術是利用計算機完成評估過程，為評估提供了更客觀的數據記錄平臺，參與者在執行任務過程中計算機能及時生成數據，克服了醫務工作人員和病人自身在測評過程中由于主觀的誤差而導致的評估結果錯誤，比目前常使用的紙筆神經心理學測試的效率和準確性更高。Zygouris 等[18]開展虛擬超市測試（Virtual Supermarket Test,VST)，并將其評估結果與MoCA 和MMSE 進行比較，結果顯示，VST、MoCA 和MMSE 在區分MCI病人和健康者時的正確分類率分別為81.91%、72.04%和64.89%。

3.3 趣味性強

有研究表明，老年人群對新型技術的運用持有愿意嘗試的積極態度，享受VR 技術所帶來的體驗[19]，且VR 技術為老年人提供的一種虛擬交互環境是具有沉浸性、互動性和構想性的場景[20]，執行任務的過程中虛擬環境也會對參與者的表現進行實時反饋，讓參與者感受到強烈的互動感，讓使用者有如身歷其境般的感覺，使MCI 老年病人在虛擬環境中能投入地完成需執行的任務，整個篩查評估過程輕松、愉快，執行任務的過程趣味性強，參與者完成任務時的壓力更小[17]，較傳統的認知篩查量表更能激發老年人參與的興趣。

4 基于VR 技術的篩查工具的不足

4.1 技術難且成本高

目前，大部分研究設計的VR 篩查測試是基于平板和電腦的半沉浸式的評估過程[21]，雖然HMD 被認為是能夠傳達最高水平的沉浸感的VR 設備，且使用高水平的HMD 也能在一定程度上降低該技術所產生的副作用的影響，但沉浸式虛擬環境的設計對VR 技術水平的要求更高，設備成本更高[20]，實現難度更大。另外，大多數已設計出的HMD 的使用感還有待提高，笨拙的HMD 裝置和不專門針對老年人群的設備都可能會導致老年人在使用時有心理負擔和壓力[17]。

4.2 推廣難度大

目前，基于VR 技術的認知篩查工具需要專業人員對老年參與者進行操作指導，我國社區基層醫療行業普遍面臨的最大問題為醫護人員數量不足，尤其表現為護理人員的短缺[22]。所以，培訓專業的基于VR技術的醫護人員需要額外的人力物力投入。此外，由于MCI 老年人群在生活自理方面還未主觀感覺到明顯障礙，所以該人群主動進行篩查的意愿不高，常隱匿于社區中。且不同老年病人對待信息化技術、使用VR 技術的意愿也不盡相同。因此，基于VR 技術的篩查工具融入基層、融入社區存在一定的困難。

4.3 存在潛在的不良事件

目前，已有部分研究使用高沉浸式HMD 裝置測評MCI 老年人對VR 技術的接受度，雖然結果均顯示MCI 老年人群對VR 篩查技術的高接受度，但由于隨著年齡的增加老年人的平衡感也會逐漸下降。所以，部分研究中仍有不良事件發生，如Park 等[23]研究顯示，VR 組有少部分老年人出現了頭暈（4.2%）和乏力（8.3%）的情況；Arlati 等[24]研究中1 名老年參與者試圖在依靠一個虛擬環境中的架子時不慎跌倒了，這些副作用和不良事件的發生都可能與老年人群在使用VR技術時易產生眩暈和不平衡感有關。

5 小結

綜上所述，VR 篩查工具與傳統神經心理學測試相比生態效度更高，正確分類率更高，整體評估過程趣味性強，完成度更高，在一定程度上克服了傳統篩查量表的局限性。但目前此類技術多由國外研究者設計，且基于VR 技術的篩查工具在未來仍需不斷更新技術和裝備以降低技術成本，提升老年人群在使用該類設備時的體驗感。同時，需結合我國老齡化現狀探索出更適合于我國MCI 老年人群的VR 技術篩查工具，加速與基層社區融合。需推動基于VR 技術的認知篩查工具在區分MCI 亞型方面的發展，設計更大規模樣本的研究從而進一步確定VR 認知篩查工具的可行性和準確性，促進VR 技術在我國MCI 老年人群認知水平篩查領域的廣泛應用。