虛擬現實技術在危重病人ICU后綜合征中應用的研究進展

谷瑞媛 胡喬書 靳珂 谷瑞夢 陳嘉

作者簡介 谷瑞媛，護士，碩士研究生在讀

通訊作者 陳嘉，E?mail：0069cj@163.com

引用信息 谷瑞媛，胡喬書，靳珂，等.虛擬現實技術在危重病人ICU后綜合征中應用的研究進展[J].護理研究，2024，38（12）：2188?2193.

Application progress of virtual reality technology for post?intensive care syndrome in critically ill patients

GU Ruiyuan， HU Qiaoshu， JIN Ke， GU Ruimeng， CHEN Jia

School of Nursing， Yanbian University， Jilin 133000 China

Corresponding Author? CHEN Jia， E?mail： 0069cj@163.com

Keywords? post?intensive care syndrome， PICS； virtual reality technology； review

摘要? 介紹了虛擬現實技術在ICU后綜合征干預中的應用形式，總結了虛擬現實技術在ICU后綜合征中的應用優勢與效果，并分析了現階段技術應用的不足，以期為推動虛擬現實技術在ICU后綜合征中的應用干預提供參考。

關鍵詞? ICU后綜合征；虛擬現實技術；綜述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2024.12.022

隨著重癥監護技術以及醫療護理水平的提升，重癥病人的病死率明顯降低，從重癥監護室（intensive care unite，ICU）接受治療后轉出的病人數量在不斷增加[1]，其轉出后回歸社會的長期結局逐漸受到關注。由于ICU治療環境復雜，病人處于超負荷應激狀態，在轉出ICU后會出現長期不同程度的生理、心理及認知功能方面的并發癥，統稱為ICU后綜合征（post?intensive care syndrome，PICS）[2]。PICS會導致病人出院后的社會孤立和與健康相關的生活質量下降。因此，提升ICU病人重癥治療以及康復質量、降低PICS發生率尤為關鍵。傳統的ICU護理模式多為醫護人員主導，病人被動式參與，使得其主觀參與感受度不足，效果難以評價[3]。虛擬現實（virtual reality，VR）技術是指利用計算機技術通過音頻、視覺系統和集成裝置向用戶提供一個虛擬、逼真的世界，使參與者沉浸式體驗三維擬真場景，激發身體與情感感知，并與之形成交互[4]，憑借其使用的便攜性、技術成本相對較低及提高病人治療積極性等優勢已在臨床護理中得到應用[5]。研究表明，在ICU期間實施VR干預可減少ICU后綜合的發生，并減輕所產生的消極影響[6]。VR技術作為新型干預模式，打破了傳統常規護理的限制，實現對病人差異化指導，提高病人護理治療的參與度，成為促進病人康復與改善PICS長期社會結局的輔助手段[7]。探索VR技術在PICS干預管理中潛在的交叉治療是非常重要的，本研究對VR技術在PICS領域中的應用方式及效果進行綜述，為臨床工作者以及研究者提供新的視角。

1? PICS概述

研究報道，約1/3的ICU幸存者會出現PICS的相關癥狀[8]，且癥狀持續5～15年[9]，嚴重影響病人轉出后的長期社會結局。PICS為1組癥狀群，包括病人ICU轉出后出現的心理、生理及認知功能障礙，其中PICS心理功能障礙方面最常表現為焦慮、抑郁及創傷后應激障礙（PTSD）[10]。研究顯示，25%～80%的ICU轉出病人出現生理功能障礙，其中ICU獲得性衰弱（ICU acquired weakness，ICU?AW）、自理能力障礙、睡眠障礙等最為常見[11]。45%的病人會出現譫妄、記憶受損等認知功能的損害[12]。PICS癥狀的復雜性與嚴重性不僅會降低ICU治療的有效性，同時使得病人轉出后生活質量下降，加重家庭、社會經濟負擔。目前，國內外學者多對PICS病人的危險因素及傳統癥狀護理措施進行研究總結，缺乏對危重病人早期ICU內干預后PICS發生率的效果評價。

2? 危重病人PICS干預方式

隨著PICS熱點問題的提出，急危重癥領域學者關注重點從聚焦ICU期間護理干預的橫斷面研究逐漸延伸至施加干預后病人不同時間段變化軌跡的縱向調查，包括在ICU內進行的早期干預對病人轉出后功能狀態的連續監測。隨著ICU幸存者數量的增多，2020年美國危重癥學會（SCCM）提出針對PICS病人應加強其在ICU期間的護理管理及干預措施[13]。目前，在ICU治療期間進行的早期功能鍛煉以及康復護理措施等，使得護理方案不僅能夠滿足當下病人的生理狀況，還能長期改善病人的認知功能，減輕焦慮、抑郁癥狀，進一步優化病人身體機能，促進病人向良性狀態轉歸[14?15]。國外多使用家屬參與式集束化照顧模式（ABCDEF Bundle）[16] 針對病人譫妄、機械通氣、鎮靜鎮痛等PICS的危險因素進行早期識別并干預，取得較好的效果。除此之外，多樣性的護理干預措施，如認知行為療法、ICU期間營養治療、ICU日記[17]以及ICU后門診[18]等在改善病人日常生活能力的同時，均可以有效緩解病人生理、心理、認知等功能障礙，減少再入院以及死亡的發生，維護病人長期社會結局。傳統的ICU護理干預措施在減少PICS發生效果上雖有積極的影響，但醫護人員主導的模式使得病人參與度較低，效果參差不齊，難以總結評價。

3? VR技術在PICS中的應用形式

根據護理工作的內容以及病人的需求不同，選擇不同種類的VR技術，做到多源信息的融合，確保病人治療效果。根據病人的沉浸程度不同以及VR的特性[19]，可分為720?沉浸式頭戴顯示器（HMDS）[20]虛擬體驗、半沉浸式3D虛擬場景體驗、基于計算機模式的非沉浸式平面體驗；根據通信技術的使用方式不同，VR技術可以分為互聯網VR技術[21]以及智能手機應用程序[22]；根據輸出設備的內容不同，可分為現實世界、增強現實、虛擬現實、增強虛擬。目前，PICS領域常用的VR技術分為2類：第1類為HMDS[23]以及VR藍牙耳機[24]，參與者借助HMDS或立體顯示裝置等設備將病人的視聽覺與外界隔離，并提供高清晰、高保真式VR環境以及立體環繞的聲音，進行多感官刺激，通過虛擬環境與臨床實踐相結合的方式改善病人的情感體驗與認知；第2類為非沉浸式VR訓練[25]，通過電腦屏幕或平板等進行平面觀看設定的虛擬場景，結合操縱桿、傳感器或觸覺設備進行交互，用來改善病人生理功能以及負性情緒等相關癥狀。

3.1 HMDS虛擬體驗

HMDS可使病人沉浸于設定的VR環境中，通過借助智能手機或虛擬一體機直接向HMDS即時傳遞聲音與圖像，提供感官上全方位的生動體驗，病人可根據指令完成相應操作，如肌力的增強訓練、坐式訓練、早期床上運動訓練等，VR系統根據病人的操作效果進行動態反饋，不僅增加了病人鍛煉的樂趣，還能更高水平地增加病人的臨場感與干預效果反饋的實時性[26]。在ICU期間出現的睡眠障礙會對病人生理產生負面影響，延長病人住院時間，甚至導致出院后產生持續的睡眠問題以及較差的生活質量，提高了病人PICS的發生率[27]。韓國學者Lee等[28]對重癥病人進行早期VR干預，用來改善因ICU治療環境及護理操作帶給病人睡眠結構的改變，即入ICU當晚病人使用HMDS進行30 min沉浸交互式冥想，HMDS與計算機連接并播放山、大海等的自然場景，并匹配相應舒緩的立體背景音樂促進身心放松，緩解壓力，于第2天對病人進行睡眠質量的評估；結果顯示，通過沉浸式VR干預后病人主觀睡眠質量、深睡眠時間、睡眠效率均優于未干預組。在ICU期間進行早期VR干預，目的在于降低ICU治療期間病人負性體驗帶來的長期影響，減少PICS的發生，而對于ICU轉出病人，目的是通過VR干預復現ICU特定環境，通過病人的高度參與和逼真的形式提供給病人心理創傷的恢復機會，改善病人ICU治療體驗。Vlake等[29]于病人轉出ICU后4 d內，在普通病房開始進行VR干預，每次干預10 min，病人接受研究者設定的ICU特定虛擬現實（ICU?AR），通過HMDS播放VR場景及聲音，包括介紹ICU環境、解釋各種ICU機器聲音、介紹各項侵入性操作、解釋治療必要性等，詳細描述了病人在ICU治療期間的全過程，結果顯示，ICU?VR可緩解病人干預后2 d至1個月的抑郁狀態，降低病人PTSD的發生率。由于PICS會給病人帶來長期不良影響，對出院后的ICU幸存者同樣給予HMDS進行ICU?VR場景播放，并于轉出后的3、4、6個月在社區診所進行隨訪時給予VR干預，干預時長為14 min，結果顯示，應用ICU?VR 6個月時，與病人第3個月的狀態相比，病人的心理功能、PTSD癥狀明顯得到改善[30]。

綜上所述，對危重癥病人進行不同階段的VR干預，即在ICU治療期間應用可改善病人生理、認知狀態，縮短住院時間；病人轉至普通病房應用可緩解由于ICU治療帶來的應激創傷，減輕病人心理功能損害；出院后的社區隨訪進行沉浸式HMDS虛擬體驗，打破了傳統的時間、地域限制，為改善病人PICS生活質量與長期良好社會結局奠定基礎。

3.2 非沉浸式虛擬體驗

目前，大多數PICS病人進行的早期VR干預中研究者大多采用沉浸式系統，通過使用HMDS提供給病人更具交互性的立體體驗。相反，與沉浸式VR相比，非沉浸式VR系統大多基于計算機顯示器或是大型屏幕投影播放各種特定立體場景，價格較低，但是不能帶給病人完整的虛擬體驗。Navarra?Ventura等[25]基于非沉浸式VR系統，通過神經心理學專家、ICU醫護人員以及其他生物醫學研究員構建的多學科醫療團隊建立了針對ICU病人，尤其是機械通氣病人的早期神經認知康復（ENRIC）平臺，ENRIC通過平板播放自然場景和聲音，病人可在虛擬化身的陪伴下行走，結合操縱桿及運動傳感器進行引導性觀察、選擇性注意以及工作記憶訓練，每天進行15～20 min VR認知訓練，于病人轉出后1個月、1年進行回訪驗證早期VR認知訓練對PICS應用效果。結果顯示，在轉出ICU后的隨訪中，ENRIC組認知評分更好（P<0.01），焦慮、抑郁的發生率可減少50%。相關研究顯示，ICU?AW病人轉出后10年仍會損害生活質量，導致PICS出現長期負面影響[31]。

Castelli等[32]借助激勵式步態康復系統（Omego?）非沉浸式VR設備聯合局灶性肌肉振動針對ICU?AW病人進行強化綜合康復治療，以評估病人的運動功能、運動自主性以及轉出后長期生活質量。Omego?非沉浸式VR設備的平面屏幕播放游戲或各種山地戶外場景，結合動態視頻圖像病人通過自行車測力計進行“閉鏈踏蹬”或“踏步訓練”用以下肢肌群的力量恢復。結果顯示，非沉浸式VR步態康復系統在改善ICU?AW以及病人轉出后生活質量中顯示出積極作用。非沉浸式VR干預較沉浸式相比，使用效果仍需臨床更多隨機對照試驗進行驗證，且實驗干預時間也較為局限于在院內進行，缺乏對病人連續階段性、長期干預后的效果驗證。今后，醫護人員可結合病人需求的動態變化，VR技術結合物理治療，不斷進行性能優化，以此達到更好的干預效果，減少病人PICS的發生。

沉浸式VR系統與非沉浸式VR系統均能有效應用于PICS病人早期干預中，不同沉浸形式的VR干預各具優勢，在臨床應用中可根據使用環境，結合病人的動態需求選擇合適的方式進行PICS早期干預。

4? VR應用效果

4.1 沉浸愉悅體驗，改善PICS病人心理障礙

據統計，約40%的病人在轉出ICU 3個月后出現心理功能障礙，主要表現為焦慮、抑郁及PTSD[33]。PICS帶來長期負面的心理影響更加說明了進行VR早期干預的重要性。國外有學者對危重病人在ICU治療期間進行沉浸式VR干預，病人通過HMDS以及“一體化”耳機體驗冰雪世界、山區、海灘等輕松愉快的三維場景，并通過計算機設備在虛擬環境中與之交互進行呼吸訓練以及催眠療法，結果表明，在ICU治療期間進行VR干預，病人應激反應顯著降低，且可以有效緩解焦慮等負性情緒[34]。通過VR設備幫助病人減少對ICU環境與侵入性治療的過度關注，同時有趣逼真的三維場景使病人的心理狀態產生轉變，帶來更多積極、愉快的體驗感，從而減輕預期的焦慮感受。Ong等[35]選擇46例未插管的成年ICU病人進行VR干預驗證其有效性，病人通過藍牙耳機播放海浪的聲音結合HMDS演示的三維海邊場景循序漸進地將病人帶入并進行沉浸式冥想，結合醫護人員的語音引導，陪伴病人進行放松訓練，結果表明，VR技術改善了病人ICU體驗，降低了焦慮、抑郁水平，病人表示經歷1次VR體驗后，對下次的VR體驗更具渴望地進行嘗試。ICU嘈雜的治療環境、病人難以接受的疼痛體驗、ICU后心理創傷的形成惡性循環。VR技術的交互體驗可以給病人帶來精神上的放松，降低負性情緒體驗的同時，誘導樂趣，提高病人ICU治療期間的積極體驗。綜上所述，VR技術產生的虛擬環境可以觸發病人產生一種特定的生理心理模式進而誘發病人強烈的情緒反應，可用于治療焦慮、恐懼、PTSD等癥狀，能有效改善轉出后PICS病人的心理障礙。

4.2 促進康復訓練，改善PICS病人生理障礙

ICU轉出病人出現的生理功能障礙，其中ICU?AW、自理能力障礙、睡眠障礙等最為常見[11]。生理功能障礙不僅對病人產生短期影響，如呼吸機依賴、增加病人脫機難度、延長病人住院時間，對病人轉出后肢體功能康復、生活質量也會帶來消極影響。早期康復活動已被證實可減少病人神經肌肉并發癥的出現并改善病人生理功能結局[36]，但ICU提供的康復服務通常是有限的，VR技術的出現增加了病人康復訓練的平臺，提高病人參與的積極主動性。Parke等[37]選取美國創傷中心20例ICU病人作為研究對象，基于虛擬康復治療平臺（Jintronix平臺）對病人進行早期VR干預，Jintronix采用運動傳感技術，利用微軟Kinect，并加入游戲元素，病人通過觀看電視屏幕，利用無線鍵盤、鼠標等非沉浸式參與下坡滑雪、種植番茄等游戲進行肢體功能的模塊鍛煉，結果顯示，通過VR干預后病人主觀肢體活動度、運動范圍以及耐力均有所改善，證實了VR技術早期對PICS病人干預的可行性。在ICU治療期間，由于疾病等因素限制病人肢體活動，病人在ICU期間運動水平低，增加了病人轉出后PICS生理功能障礙發生的概率。針對病人目前生理狀況制定更具高水平運動以及漸進式康復訓練尤為重要。

Gomes等[38]將商用游戲平臺任天堂（Nintendo Wii?）作為物理治療的一部分，選取60例ICU病人進行虛擬現實體感游戲互動，利用活動監測器監測評估病人身體活動水平，無法站立的病人在床上或者椅子上通過電視屏幕以及操控桿等進行擊劍或乒乓球等VR體感游戲，可離床活動的病人根據情況適當增加活動強度，選擇肢體移動或虛擬跨過障礙物等游戲進行交互。結果顯示，在進行虛擬游戲活動期間，病人59%的時間可達到輕度活動水平，38%的時間達到中度活動水平。該研究通過VR技術提供的游戲場景，以有趣的交互形式使病人更加輕松積極地進行康復訓練，使ICU病人身體產生足夠的活動水平，改變病人不動狀態，減少不動狀態造成肌肉萎縮、功能廢用的可能性，降低對病人轉出后的日常生活能力水平的影響。通過在ICU期間采取早期VR干預進行肢體康復訓練，降低病人制動帶來的負面影響，提高病人轉出后生活質量，以期改善病人PICS生理功能障礙。但目前多數研究為單中心研究，且局限在ICU期間進行，研究場所單一，PICS對病人的影響是長期延續性的，未來研究者可針對病人轉出后的生理狀況，動態調節活動強度進行多環境下的VR干預，減少PICS帶來的負面影響。

4.3 增強神經刺激，改善PICS病人認知障礙

由于ICU幸存者在ICU接受治療期間受到多重應激源刺激，導致病人在轉出ICU后出現譫妄、記憶力損傷等認知功能障礙。國內護理干預一般采用圖卡、實物等進行認知訓練，缺乏趣味性，病人治療依從性低，訓練效果不明顯。神經認知的早期干預已被證實可幫助緩解長期ICU相關的神經認知缺陷。Turon等[39]對20例機械通氣時間≥24 h的ICU病人進行VR干預，研究者通過基于虛擬現實早期的神經認知刺激康復系統，使病人沉浸于虛擬環境中，通過VR刺激與較低的認知負荷軟件督促病人完成相應指令，開始從簡單的被動運動逐漸過渡到選擇性注意以及記憶力的練習，以此提升病人的注意力及執行能力。結果顯示，在進行神經認知康復VR干預過程中，病人可明顯集中注意力，交互參與使得病人執行力的提升，神經認知得到有效刺激。國內一項VR技術對PICS干預效果的系統綜述同樣證實了VR干預對PICS病人認知功能的恢復存在潛在積極作用[6]，VR技術有望成為促進重癥病人認知康復的有效措施。這種基于VR系統的神經認知刺激平臺，可使病人在干預過程中感到輕松愉快的同時刺激病人的感知覺，使訓練更具個性化，更富吸引力。VR技術雖能夠成為一種針對PICS病人的干預措施，但如何發揮其干預效果、具體實施方法及應用時機等仍需要更多的研究進行驗證。

5? VR技術的不足

5.1 應用干預時機需進一步驗證

目前，現有的研究多針對VR干預后實時效果的總結評價，雖有文獻針對ICU幸存者進行不同階段的VR干預，即在ICU內、在普通病房以及社區隨訪中實施VR技術干預，對PICS病人可產生不同持續時間的影響，但對病人長期療效的追蹤較為缺乏[28?30]。缺少VR干預前后對PICS效果的縱向效果比較，并未有針對PICS病人最佳干預時間、頻率以及強度。由于PICS為一癥狀群，病人生理、心理及認知功能障礙可能出現在ICU轉出后的各個階段，VR技術是否可以作為ICU常規的護理干預措施，或作為出院隨訪時針對病人出現的某一問題進行疾病恢復、功能康復，其特殊時間段的干預、應用強度、頻率以及是否可以產生特定使用效果等仍需要長期、大規模的隨機對照試驗進行驗證。

5.2 VR應用不良反應及感染風險有待避免

VR作為國內一種新興技術，因為其交互性、可重復性等特點，近年來在醫學護理領域中逐漸展現出其不可替代的優勢，但是在臨床病人使用過程中，仍會出現一些常見的不良反應。在病人使用其治療時大多通過大型投影屏幕或者HMDS等VR設備，觀看或模擬進入高仿真虛擬環境，由于軟硬件技術相對不夠成熟，會導致病人出現惡心、嘔吐以及頭疼等，但是也有可能與視覺誘導引起的暈動癥有關[40]。研究顯示，VR暴露時間>10 min出現暈動癥概率大于暴露時間<10 min者，而當暴露時間持續20 min及以上，出現癥狀概率減少[41]。要求護理人員在使用VR治療時嚴密監測病人生命體征的變化，結合病人臨床使用的主觀感受探索最佳VR暴露持續時間減少暈動癥的發生。除此之外，ICU內使用時應保證病人管路的安全性、通暢性以及監測儀器的使用的穩定性，重復使用的VR設備做好消毒措施，防止病人之間交叉感染。

5.3 PICS結合VR的后續護理有待開展

隨著重癥醫學的發展，ICU幸存者數量增加，如何提供病人出院后更為優質的延續性護理，以此提高病人生活質量成為一個公共健康問題。目前，國內大多使用電話隨訪的形式了解病人出院后的健康狀態，失訪率高，缺乏面對面溝通導致其效果不佳。國內學者通過建立ICU后門診，對出院后病人進行評估、制定康復訓練并加以指導，有利于病人身體及社會功能的恢復[18]，然而，ICU后門診護理措施多局限于口頭指導或發放健康手冊，病人及家屬參與感較低，且一旦離開門診，易造成康復訓練中斷。國外學者對ICU幸存者疾病健康信息需求進行調查，結果顯示，相比傳統的健康手冊，病人更傾向于選擇通過視頻電影、VR等形式干預指導[42]。未來，可將VR技術更好地融入ICU后門診以及社區隨訪的康復訓練中，甚至在家中也可做到通過VR設備聯合遠程監控平臺，醫護人員可實時獲取病人運動康復等相關指標，并進行動態化指導，結合游戲化的VR治療模式能使病人運動依從性增加，獲得更多激勵，促使病人達到快速康復。

5.4 期待開發適合的PICS康復VR系統

目前，國內部分VR設備直接從國外引進，成本較高，受試群體較少，且不能滿足國內病人具體使用情況，在臨床應用受限。一部分VR系統基于游戲系統開發，雖成本低，但難以契合ICU病人轉出后的康復需要；部分VR操作系統難度高，醫護人員使用接受有限，限制了VR推廣范圍。由于PICS病人生理、心理、認知功能障礙出現時間及持續狀態長短不一，病人應用效果存在差異性，臨床使用的有效性仍需大量高質量的隨機對照試驗進行驗證。未來研究可依據PICS病人疾病特征，結合我國臨床環境特點，有效整合現有VR技術資源，根據病人不同階段的動態需求，設計并驗證符合疾病早期干預、進展變化以及康復治療的針對性VR干預，以此優化病人體驗感，降低病人PICS的發生。

6? 小結

VR技術作為PICS早期干預以及促進病人良性轉歸的一種治療方式，可使病人增強愉悅體驗，增加神經認知，促進康復訓練，用以改善病人心理、生理以及認知功能障礙，提高病人生活質量及改善病人長期社會結局，但目前相關研究尚處于起步階段，仍存在不足之處。未來還需進行更大規模、高質量的隨機對照試驗，針對病人最佳應用時機、使用效果、不良反應等進行多方面驗證，并可聯合遠程監控平臺，打破地區、時間的限制，進行PICS的后續護理，為推動VR技術應用提供科學依據。

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（收稿日期：2023-06-07；修回日期：2024-05-25）

（本文編輯 蘇琳）