虛擬現實技術在維持性血液透析病人康復訓練中應用的研究進展

Research progress on application of virtual reality technology in rehabilitation training for patients undergoing maintenance hemodialysis

HUShihai，QISiyuan，YANGQianqian，WANGLi'na choolofNursing，XinxiangMedicalUniversity，Henan453oooChina *Corresponding Author WANG Li'na， E-mail： 1296714956@qq.com

AbstractItsummarzedthegneralsituationofvirtualrealityeviewedteaplicationoftalealityinterehabiliatontraiingof patientsundergoingmaintenancemodialysisandthefuturedevelopmenttrendsimingtoprovideaeferencefortebtterliati of virtual reality in the rehabilitation training of patients undergoing maintenance hemodialysis.

Keywordsmaintenance hemodialysis;rehabilitation training; virtual reality; review 摘要總結虛擬現實的概況，綜述虛擬現實在維持性血液透析病人康復訓練中的應用以及未來發展的趨勢，旨在為虛擬現實更好地 應用于維持性血液透析病人康復訓練中提供參考。

關鍵詞維持性血液透析；康復訓練；虛擬現實；綜述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2025.09.025

終末期腎病（end-stage renal disease，ESRD）是各種慢性腎病的終末階段，表現為不可逆的腎衰竭。終末期腎病病人需要接受腎臟替代治療（renalreplacementtherapy，RRT），以替代腎臟的一些功能，特別是清除廢物和多余的積液。其中維持性血液透析（maintenancehemodialysis，MHD）是目前最常用的腎臟替代療法[1]，血液透析病人的特點是身體活動和運動水平較體力較差，低水平的體力活動會對病人的心理和生理產生不利影響2，其中常見的生理問題有低血壓、惡心、嘔吐、疲勞、瘙癢、肌肉萎縮、疼痛、貧血和體力活動下降，常見的心理問題是抑郁和焦慮3，并與整個疾病軌跡的死亡率和發病率有著密切的關系[4。在接受血液透析的病人中，堅持運動和訓練在增強身體功能和減輕心理負面情緒的影響已被證明是有效的[5-6]。因此，長期堅持規律的康復訓練對維持性血液透析病人增強身體功能、提高生活質量、減輕負性情緒有重要的意義。近年來，基于虛擬現實（virtualreality，VR）技術的運動方式作為一種提供體育訓練和健康生活的新方法[7]，在病人的護理中已經變得越來越普遍。對于血液透析病人來說，長期透析的疲乏以及慢性腎衰竭所伴隨的不良癥狀體驗都會對血液透析病人這一群體對于運動和訓練的健康生活方式失去興趣，無法堅持規律訓練[8-9]。故VR技術可以提供一種\"新\"式的訓練方式，提高病人的興趣，并可以根據病人自身情況提供個體化的訓練方案。現綜述介紹VR技術在維持性血液透析病人中應用的研究進展，為VR技術更好地臨床提供參考。

T VR技術概述

VR技術是以計算機技術為核心，借助傳感技術、多媒體技術以及計算機圖形技術、仿真技術、人工智能、實時等，能夠為受眾營造三維虛擬環境，讓受眾充分感受視、聽、觸與味覺，通過特殊的設備輸入輸出，以自然的方式與虛擬世界進行物體交換，營造沉浸感[10]。

目前，VR技術已經廣泛應用于臨床實踐的各類疾病的康復訓練中，VR系統一般由數據傳感器、模擬印象器及高頻的計算機處理器等設備構成，VR系統與虛擬世界中的物體進行自然交互[11]，為用戶提供機會進人類似或看起來類似于真實世界的物體和事件的環境6。VR按照系統功能分類可分為完全沉浸式和非沉浸式[12]。完全沉浸式VR技術呈現了一個現實的視聽感知的虛擬世界，它切斷了與外界信息的所有接觸，非沉浸式VR技術是指通過計算機屏幕營造的一種虛擬的環境，同時通過各種傳感器與虛擬場景或進行互動，并利用運動跟蹤設備捕捉和記錄運動過程[13]。目前，針對維持性血液透析病人康復訓練的大多是非沉浸式，此外，基于VR技術的康復訓練模式有助于改善接受血液透析病人的身體功能、日常生活活動、心理問題、堅持治療、幸福感和生活質量[14]。近年來，VR技術逐漸引起護理學者的關注，并在各類疾病的康復訓練中得到較好的反饋，它可高度復制康復訓練現場實景，使病人訓練過程安全且有趣，對提高病人認知功能、肢體功能、平衡功能等方面的康復領域發揮了重要作用[15]

2 VR技術在維持性血液透析病人中的應用

近年來，基于VR技術的訓練模式作為一種提供體育活動和健康生活方式的方法，在健康促進方面變得越來越普遍[16]。在維持性血液透析病人中的應用結果表明，VR技術能夠改善病人康復訓練依從性、身體功能、負性情緒、生活質量等[17]。目前，VR技術作為康復訓練的干預措施在維持性血液透析病人中的應用所選時間節點是透析過程中或者非透析日，主要的應用方式是虛擬的放松場景以及“游戲式”的訓練模式。

2.1 虛擬場景

VR技術能夠營造出豐富、體驗感強的放松場景，病人對這些場景進行沉浸式體驗，達到減少負性情緒的目的。如Hsieh等[18招募26例維持性血液透析病人在透析過程中進行為期3周的VR治療，維持性血液透析病人借助VR技術，沉浸式暴露在草原、花園、城市綠地以及森林等自然場景中，并通過VR系統以一種漫步的方式穿行在這些場景中，同時通過 360^° 的頭戴式交互設備進行互動，模擬自然場景中的微風以及聲音等感官刺激，3周治療結束后病人的消極情緒得到明顯改善。由于整個透析過程時間漫長，這一方式很好地填補了維持性血液透析病人透析過程中的空白，提升病人的治療體驗。另一方面，VR技術能夠打造出的虛擬場景具有引導教育的作用，通過實時互動引導用戶，達到緩解透析帶來的疲勞、頭暈、注意力難以集中等不良癥狀。如Hernandez等[9將正念意識和冥想編為VR，并在2O例維持性血液透析病人中進行應用，病人放在虛擬客廳的扶手椅上，在那里他們遵循平板電視上的視覺和聽覺刺激和指示，電視上播放了一段預先錄制好的視頻，內容是該程序的開發者解釋了正念的概念；這種解釋集中于學習和練習對一個人在當下的思想、感覺和身體感覺的非判斷性和有意性的意識；然后，參與者在透析中心之外的日常生活中練習正念的技巧。在正念/中介課程結束后，參與者會被傳送到一個虛擬花園，進行 12min 的引導冥想。在試驗結束后的結果表明，病人的透析不良癥狀較基線時明顯改善。隨著VR技術的發展，現在逐漸成為一個“有說服力的技術”，它不僅能夠提供很多平常生活中無法體驗的場景，還能夠提供有教育引導作用的程序且不受時間和空間的限制，為臨床實踐提供了一種新的治療手段。

2.2 虛擬游戲

虛擬游戲在維持性血液透析病人康復訓練中應用得較為廣泛，根據VR系統提供的“游戲”式的訓練模式，調動病人運動積極性和依從性，從而規律、全程地參與康復訓練，最終達到康復訓練目的，改善由于透析帶來的不良癥狀。如封蕾等[20]為維持性血液透析病人在非透析日設計的虛擬體感游戲運動軟件BLOOM，將康復訓練計劃納入游戲項目內，共分為節律拳擊、熊孩子追我、開心排球以及躲避球游戲，病人進行康復訓練時需要根據游戲內容的需要，擊打排球和躲避障礙物，通過虛擬游戲訓練上肢肌肉力量和下肢平衡性。為期6個月的康復訓練后，結果表明，將VR技術應用于維持性血液透析病人的康復訓練中，有利于改善維持性血液透析病人自我規律康復訓練的信心，提高規律訓練的積極性，降低病人跌倒風險，從而提高病人生活質量。Martinez-Olmos等[5.21]為維持性血液透析病人在透析過程中所設計的“尋寶\"游戲和“ACT訓練系統”，病人通過實時交互系統進行臀部屈曲、外展、內收以及膝關節屈伸，嘗試捕捉目標并避免障礙，在這個過程中增強了下肢肌肉，從而提高病人的肌肉耐力。

3VR技術在維持性血液透析病人康復訓練中的應用效果

3.1提高心肺功能及活動能力

維持性血液透析病人由于長期透析給身體帶來了沉重的負擔，導致病人活動能力下降，由于體內水分及代謝廢物難以排出體外，導致心臟及肺臟負荷波動性增加，廣里者可能會出現肺水腫及心包積液，囚此，心肺功能和活動能力下降在維持性血液透析病人中普遍存在[23]。根據病人活動能力水平的不同，VR游戲能夠提供個性化的康復訓練方案，如Martinez-Olmos等[5]設計了一款名為“尋寶\"的非沉浸式VR視頻游戲，在該游戲中，參與者必須通過移動下肢（臀部屈曲、外展和內收以及膝關節屈伸）來嘗試捕捉目標并避免障礙。游戲的難度根據每個玩家的特點有所不同，護理人員設置初始的運動難度水平，并激活自適應難度功能，允許系統根據參與者的表現自動增加或減少游戲的難度水平。在為期12周的干預時間結束后，試驗組的 6min 步行測試（six-minute walking test，6MWT）的距離增加了 110.9m ，且優于常規干預組。巴倫西亞大學工業學院Segura-Orti等21]為血液透析病人開發的訓練系統，它是一個非沉浸式的虛擬現實系統，以一個有趣的方案設計，在訓練中，被試者試圖通過移動腿來捕捉一系列目標（避開障礙物），進而增強了下肢活動能力，在此過程中提高了被試者的運動能力。試驗結束后結果表明，該方案也顯著提高了試驗組的6MWT。此外。Martinez-Olmos等[5的試驗過程中，將病人的坐下起立試驗（ 30m 時間由12.35s提高到了10.54s，這一結果與使用WiiSports2O06和WiiFitPlus2009軟件的虛擬游戲的Maynard等研究結果一致，他們在為期12周的虛擬游戲干預后將坐下起立行走試驗的時間由10.6 s縮短到了8.7s。Segura-Orti等[21的研究表明，基于VR技術的康復訓練效果比常規的康復訓練效果好，原因可能為維持性血液透析病人對于VR技術訓練方案的完成率高于常規訓練方案，因此，對于康復訓練的完成度在整個康復過程中起著重要作用。訓練通常被認為是無聊和困難的，這可能會導致個人不定期訓練[8。接受血液透析的成年人在血液透析單位花費大量時間，并經歷透析后疲勞和惡心，這導致不堅持定期訓練。因此，基于VR技術的訓練可以觸發個人的興趣，并堅持定期訓練，最終提高維持性血液透析病人的心肺功能及有氧活動能力[22-23]。

3.2改善平衡能力，增強肌肉耐力

長期而頻繁的維持性血液透析治療使病人機體功能下降，肌肉力量減弱，活動量明顯減少，大部分病人的平衡能力下降，嚴重影響病人的生活質量。封蕾等[20為維持性血液透析病人開發了4款游戲，分別，為“節律拳擊”“熊孩子追我”“開心排球”“躲避球游戲”，根據訓練部位、訓練強度以及難度的不同循序漸進。在“節律拳擊\"中，受試者需要對虛擬人物的攻擊進行上半身的躲閃，也可找準時機對虛擬人物進行攻擊，在此過程中受試者肩關節內旋、外展及肘關節前屈、后伸；在“熊孩子追我”中，受試者需要在逃跑路線上、躲避VR系統所設置的障礙避免被后方熊孩子追到，此過程需要下肢的及時內展、外收以及膝關節的屈伸；在“開心排球”中，受試者需要受試者需打到網對面飛來的球；在“躲避球游戲”中，受試者需要躲避由網對面飛來的球，在此過程中受試者加強上肢功能和身體平衡性的訓練，同時進行肢體靈活性訓練。6個月的干預結束后，試驗組跌倒風險評分低于常規組，平衡能力得到提高。此外，在Martinez-Olmos等[5的研究中，為期12周的VR的康復訓練計劃結束后，受試者的單腿站立時間從12.53s延長到了18.33s，這表明受試者的平衡能力得到提升。坐下起立10次試驗（sittostand10times，STS-1O）和坐下起立60次試驗（sitto stand 60times，STS-6O）常用于描述下肢肌肉耐力的指標[12]，Martinez-Olmos等[5.23]的研究表明，試驗組經過VR的康復訓練計劃后，試驗組的STS-1O和STS-6O的時間得到縮短，且優于常規護理組。坐下起立5次試驗（sittostand5times，STS-5）常用于描述下肢肌肉力量的指標[12]，在Martinez-Olmos等[5.21]的試驗結果也表明該指標的時間明顯縮短。基于VR技術的康復訓練可以在不同的時間進行，可以選擇在透析內或非透析日的居家時間，訓練可以進行不同類型的運動，如有氧運動、平衡運動、靈活性和肌肉力量訓練，綜上，基于VR的康復訓練干預可以提高維持性血液透析病人的軀體功能、肌肉力量，并提高自身平衡能力，降低跌倒的風險。

3.3改善負性情緒，提高生活質量

長期血液透析導致病人心理也存在很多問題，大部分病人因長期透析導致身心俱疲，從而對康復訓練產生抵觸心理，焦慮和抑郁是維持性血液透析病人常見的負性心理，該心理會使病人對生活喪失信心和希望，最終導致病人的治療依從性較低，嚴重影響其生活質量。Zhou等24使用可穿戴的VR設備，要求維持性血液透析病人在透析過程中進行“捕捉光圈\"的下肢訓練，受試者被要求旋轉腳，導航筆記本電腦屏幕上的光標到出現在同一屏幕上的目標圓圈；運動任務從簡單的背屈和跖屈的點對點的腳旋轉開始（上下導航光標）；隨后，提供了更復雜的運動任務，需要復雜的腳部運動，包括不同角度的內側/外側旋轉，受試者被要求通過旋轉腳將紅色光標導航到目標圓圈。如果參與者成功完成了一項任務（即在目標圓的中心內移動并停正光標），目標圓將消失，然后在另一個位置出現一個新的目標圓，然后，受試者重復了這個任務。對于每項任務，參與者被要求盡可能快地將腳旋轉到 30^° （相當于目標圓圈之間的距離），進行4周的透析內訓練后，試驗組的抑郁水平下降，且優于常規對照組。此外，Maynard等6在對27例維持性血液透析病人在非透析日進行12周的VR康復訓練后，其抑郁情緒也得到明顯改善。另一方面，Chou等25對于32例維持性血液透析病人進行了為期4周的虛擬拳擊和投球游戲的康復訓練，在試驗結束后，病人的疲勞程度得到明顯改善，提高了維持性血液透析病人的生活質量。封蕾等[20研究表明，經過VR系統的康復訓練后，受試者的生活質量改善優于常規護理組。VR游戲提供的即時反饋有助于運動學習，使治療效果最大化，并鼓勵病人克服自己的限制，在追求游戲中得到更好的表現[26]。因此，VR游戲可幫助病人減少慢性病限制的影響。虛擬現實和康復訓練的結合可能會促進病人運動的情緒益處。改善心理情緒對提高依從性有重要作用，將VR技術融入透析病人的康復訓練中，有利于改善透析病人規律運動的信心，提高規律運動的積極性，改善病人的負性情緒，從而提高病人的生活質量。

X VR技術的安全性以及用戶體驗

VR康復訓練干預方案的安全性以及干預時間也是一個比較關注的話題，對于VR康復訓練的時間和訓練強度，目前尚未有統一的標準。綜合文獻來看，VR康復訓練的方案是每次 30～45min ，每周3次或4次，整個訓練計劃包括訓練前的熱身、訓練中不良癥狀的評估和訓練后的放松。其運動強度根據自感勞累分級表（RPE）來推算病人的運動負荷強度[27]，從而起到控制運動強度的效果，分級表的評分可為運動指導提供參考。干預時間是非透析日或者透析過程中的前 2h 或透析結束的前 30min ，Segura-Orti等[23]觀察到此階段透析病人的心率、血壓和血流動力學的變化較為穩定，認為此時間段進行干預是安全的。對于血液透析病人對于VR技術的用戶體驗、滿意程度以及使用VR技術的安全性，Hernandez等[19.28]的研究表明，透析病人對于此技術有良好的接受程度，認為VR是一種有效的輔助手段，能夠在治療過程中發揮積極的作用。

5小結

目前，維持性血液透析病人的康復訓練主要依賴于醫護人員使用健康教育手冊以口頭宣教的方式，鼓勵維持性血液透析病人進行康復訓練。我國血液透析病人基數龐大，透析導致的軀體運動功能和心理健康問題也伴隨而來，并正在影響著病人的康復與日常生活。與傳統的康復訓練相比，將VR技術融入康復訓練中，能夠有效提高病人的訓練依從性，改善康復訓練的效果，減少醫護人員的工作量，因此，使用VR聯合的康復訓練方案值得推廣與研究。但VR設備在維持性血液透析病人康復訓練中的應用存在應用程序較為單一、場景不夠豐富、設備昂貴、攜帶不方便等問題，因此，建議在未來的研究中可以加強此方面的研究，開發更加簡易實用、互動性強、價格便宜且易于攜帶的設備，更有利于從醫院向社區、居家的推廣，從而減輕病人的經濟負擔和醫院人員的工作量。交叉學科的研究能夠以一種新的護理角度觀察問題，在未來的研究過程中可以增加各學科的交叉融合，并納人更大的樣本量進行研究。

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