白 莎，趙順杰，王 恬，劉曉茹，林蓓蕾，郭 君*，李 哲

1.鄭州大學(xué)護(hù)理與健康學(xué)院，河南450000；2.鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院

目前，康復(fù)輔助技術(shù)正在經(jīng)歷從獨立機(jī)械設(shè)備向智能、可穿戴和連接設(shè)備的轉(zhuǎn)變[1]。由遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺驅(qū)動的虛擬現(xiàn)實（virtual reality,VR）技術(shù)具有良好的有效性、較高的病人接受度和活躍契機(jī)，是一項重要的康復(fù)手段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是使用計算機(jī)技術(shù)提供模擬物理環(huán)境的虛擬環(huán)境，參與者通過頭戴式顯示器、耳機(jī)、運動跟蹤系統(tǒng)和交互設(shè)備，沉浸于三維動態(tài)視景和實體交互行為的虛擬世界練習(xí)，并獲得活動反饋[2]，通常設(shè)計為娛樂性的交互式游戲或虛擬練習(xí)，保證康復(fù)訓(xùn)練的持續(xù)、有效進(jìn)行[3]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已廣泛應(yīng)用于 腦 卒 中[4?6]、全 髖 關(guān) 節(jié) 置 換 術(shù)[7]、癌 癥[8?9]、疼 痛[10]、焦慮、抑郁[11]、癡呆[12?13]等病人的家庭康復(fù)鍛煉。本研究通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在家庭康復(fù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為推動我國遠(yuǎn)程家庭康復(fù)提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在家庭康復(fù)中的系統(tǒng)分類

目前，常用的家庭康復(fù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)包括意大利VRRS、美國微軟Kinect、日本任天堂Wii 系統(tǒng)，其他應(yīng)用程序包括英國StepSense系統(tǒng)、加拿大exCR系統(tǒng)等。

1.1 VRRS VRRS 被公認(rèn)為最先進(jìn)、全面的臨床和家庭遠(yuǎn)程康復(fù)應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)由操作員工作站和用戶移動套件組成，操作員可以遠(yuǎn)程管理所有便攜式設(shè)備，創(chuàng)建合適的康復(fù)計劃，跟蹤鍛煉進(jìn)度，并通過實時視頻通話接收用戶反饋。用戶配備有VRRS 平板電腦，該平板電腦與可穿戴傳感器相結(jié)合，用于執(zhí)行虛擬鍛煉程序。在開始之前，病人接受使用VRRS 平板電腦的在線培訓(xùn)[4]。VRRS 支持個體化的程序化訓(xùn)練，并根據(jù)個體的認(rèn)知和運動狀態(tài)不斷修改。VRRS 有兩種使用方式：一種是在線使用，即病人和治療師通過視頻會議實時互動；另一種是離線使用，指病人在虛擬助手的幫助下遠(yuǎn)程練習(xí)，康復(fù)治療的數(shù)據(jù)則由可穿戴傳感器存儲在平板電腦上[7]，治療師可以稍后查看[14]。

1.2 Kinect Kinect 是一種深度傳感設(shè)備，由視頻攝像機(jī)、基于紅外的深度攝像機(jī)和一組用于定向聲音捕獲的4 個麥克風(fēng)組成。用戶能夠通過手勢識別和語音命令控制計算機(jī)。此外，Kinect 還提供人體檢測和關(guān)節(jié)位置估計功能，可用于提取用戶的運動骨架[15]。Geman 等[16]認(rèn)為，Kinect 專為上肢康復(fù)設(shè)計，是運動障礙或大腦疾病病人進(jìn)行身體和認(rèn)知康復(fù)的有效工具，特別適用于有大腦疾病的老年病人。

1.3 任天堂Wii 系統(tǒng) 該系統(tǒng)基于TeleWii 實驗室，包括用于控制運動輸入的Wii 控制臺、Wii Fit 游戲系統(tǒng)和平衡板，可通過帶有高分辨率網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的筆記本電腦，連接康復(fù)單元和病人家庭，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程視頻通信[17]。治療師對病人進(jìn)行治療方案的全面培訓(xùn)，并為病人提供一本日志，用于報告通信連接或培訓(xùn)計劃的任何問題。同時，病人家中也安裝一套相同的TeleWii 裝置以提供遠(yuǎn)程訓(xùn)練，訓(xùn)練期間護(hù)理人員全程監(jiān)督病人以保證病人安全。Thomas 等[18]研究也應(yīng)用了任天堂Wii 系統(tǒng)，病人在醫(yī)院治療師的監(jiān)督下熟悉任天堂Wii 系統(tǒng)，然后在物理治療師的個性化指導(dǎo)下居家鍛煉，共接受6～12 個月治療，表明該系統(tǒng)是可接受的、可行的。

1.4 StepSense 系統(tǒng) StepSense 是一種低成本、高性能的步態(tài)和運動分析系統(tǒng)，包括3 個組件：StepSense Clinic 是醫(yī)院環(huán)境中用于肌肉骨骼運動或神經(jīng)評估的虛擬現(xiàn)實康復(fù)程序；StepSense Home 是一款用于家庭或護(hù)理院評估和實時虛擬現(xiàn)實康復(fù)的智能手機(jī)應(yīng)用程序；StepSense Laboratory 是一項云端的遠(yuǎn)程醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施，為臨床醫(yī)生提供數(shù)據(jù)可視化、臨床評估和機(jī)器學(xué)習(xí)分析，以協(xié)助診斷和治療決策。該系統(tǒng)的特點之一是使用機(jī)器學(xué)習(xí)，從普通二維視頻中提取病人運動過程中的三維骨骼關(guān)節(jié)運動，將捕獲的肌肉骨骼運動化身為在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中看到的動畫，以實時提供游戲化生物反饋[19]。

1.5 exCR 系 統(tǒng) 針 對 心 臟 康 復(fù)，Boulanger 等[20]介 紹了一種新型的基于虛擬現(xiàn)實的遠(yuǎn)程心臟康復(fù)鍛煉系統(tǒng)——exCR。在該系統(tǒng)中，病人鍛煉的阻力由虛擬世界的地形控制，并根據(jù)病人的身體狀況規(guī)定鍛煉程序和設(shè)置最大阻力；臨床醫(yī)生則使用互聯(lián)網(wǎng)連接心電圖、血壓、脈搏血氧儀和音視頻對病人進(jìn)行實時遠(yuǎn)程監(jiān)控；此外，該系統(tǒng)允許多用戶同時在線，使病人在虛擬環(huán)境中獲得更好的鍛煉體驗。

1.6 其他應(yīng)用程序 有研究者開發(fā)了一款商用虛擬現(xiàn)實應(yīng)用程序“Happy Place”，參與者可以在其中體驗寧靜、生動的野營場景，體驗天氣和時間變化，與可選任務(wù)、引導(dǎo)放松和舒緩音樂進(jìn)行互動[21]。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的家庭康復(fù)效果

虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助病人面對環(huán)境障礙，實現(xiàn)了康復(fù)所需的家庭環(huán)境，其應(yīng)用方式主要包括運動鍛煉、認(rèn)知鍛煉、視頻觀看、游戲等。雖然在形式、持續(xù)時間、頻率和強(qiáng)度上各不相同，但大多數(shù)研究報告了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可用性、可接受性以及有效性方面的積極結(jié)果。

2.1 運動和肢體功能 在虛擬環(huán)境康復(fù)過程中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)接收到增強(qiáng)反饋信號，導(dǎo)致神經(jīng)可塑性發(fā)生深刻變化，從而促進(jìn)運動和/或認(rèn)知功能的恢復(fù)[22]。Contrada 等[4]對19 例腦卒中出院病人進(jìn)行基于VRRS的家庭康復(fù)治療，每周5 次，每次約1 h，連續(xù)12 周，結(jié)果顯示，病人Barthel 指數(shù)、偏癱上肢的運動功能評分和Motricity 運動力指數(shù)均明顯升高，表明VRRS 遠(yuǎn)程康復(fù)工具可促進(jìn)腦卒中后病人的運動和功能恢復(fù)。Hernandez 等[23?24]研究也表明，家庭虛擬現(xiàn)實干預(yù)對上肢運動功能有明顯改善作用。Isernia 等[25]對帕金森病人開展了一項名為HEAD 的虛擬現(xiàn)實方案，干預(yù)后病人上肢活動能力顯著增強(qiáng)，平衡能力和功能靈活性更好，改善了運動功能。Jonsdottir 等[26]研究也初步驗證了HEAD 在多發(fā)性硬化病人康復(fù)和持續(xù)護(hù)理中的有效性。

2.2 平衡能力和跌倒風(fēng)險 多發(fā)性硬化癥(MS)病人常見平衡失調(diào)、行動障礙和疲勞癥狀。Ozkul 等[27]研究將51 例MS 病人隨機(jī)分為沉浸式虛擬現(xiàn)實組、平衡訓(xùn)練組和對照組3 組，沉浸式虛擬現(xiàn)實組和平衡訓(xùn)練組接受每周2 次、共8 周的訓(xùn)練，對照組只在家做放松練習(xí)；結(jié)果顯示，沉浸式虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練對MS病人的平衡能力、活動能力和疲勞均有相似的較好效果，可作為MS 病人平衡訓(xùn)練的一種有效方法。Gandolfi 等[17]研究將76 例帕金森病病人分為家庭虛擬現(xiàn)實遠(yuǎn)程康復(fù)組和臨床感覺平衡訓(xùn)練組，家庭虛擬現(xiàn)實遠(yuǎn)程康復(fù)組使用任天堂Wii Fit 系統(tǒng)進(jìn)行分級運動，臨床感覺平衡訓(xùn)練組進(jìn)行姿勢穩(wěn)定性練習(xí)；結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實遠(yuǎn)程康復(fù)組平衡能力改善更顯著，表示虛擬現(xiàn)實可以增強(qiáng)平衡感，減少體位不穩(wěn)定性。Lee[28]研究也證明了虛擬現(xiàn)實游戲在訓(xùn)練平衡能力方面的有益效果。在家中使用Wii Fit 系統(tǒng)進(jìn)行平衡和移動訓(xùn)練是可行和安全的，并且可提高力量和移動能力[29]。

改善平衡能力可降低跌倒風(fēng)險，最常見的游戲干預(yù)設(shè)備是任天堂Wii 游戲機(jī)[30]。Cho 等[31]研究將32 名健康老年人分為虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練組和對照組，虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練組使用Wii Fit 系統(tǒng)進(jìn)行鍛煉，而對照組未接受干預(yù)，結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練組病人運動穩(wěn)定性增加，有利于維持平衡。我國學(xué)者封蕾等[32]將42 例血液透析病人隨機(jī)分成研究組和對照組，對照組常規(guī)運動，研究組在對照組的基礎(chǔ)上采用基于虛擬現(xiàn)實的體感游戲融入家庭透析運動管理，持續(xù)觀察6 個月，結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實融入透析病人家庭運動改善了透析病人家庭自我規(guī)律運動的信心，提高了規(guī)律運動的積極性，有利于降低病人跌倒風(fēng)險。

2.3 認(rèn)知功能 虛擬現(xiàn)實可改善病人的認(rèn)知水平。Torrisi 等[22]研究將40 例腦卒中出院病人隨機(jī)分為對照組和試驗組，試驗組采用虛擬現(xiàn)實RS?Tablet 康復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行治療，對照組接受等量的傳統(tǒng)訓(xùn)練；6 個月后試驗組病人的整體認(rèn)知水平、注意力、記憶和語言技能提高更顯著。

此外，虛擬現(xiàn)實可作為區(qū)分認(rèn)知功能的一項技術(shù)。Fernández 等[33]研究表示，虛擬環(huán)境可作為阿爾茨海默病認(rèn)知評估的早期診斷方法之一，為臨床提供無創(chuàng)和更可靠的診斷。Yan 等[34]將一種基于虛擬現(xiàn)實的游戲“VRP”用來區(qū)分輕度認(rèn)知障礙病人和健康人，結(jié)果顯示，該游戲區(qū)分的敏感性為85.9%，特異性為79.0%，敏感性和特異性較高，是一種有趣且可行的區(qū)分老年輕度認(rèn)知障礙病人的方法。

2.4 軀體癥狀與生活質(zhì)量 虛擬現(xiàn)實技術(shù)對病人視聽覺及失語癥狀有一定的改善效果。我國學(xué)者趙俊強(qiáng)等[35]將114 例孤獨癥譜系障礙患兒隨機(jī)分為對照組和干預(yù)組，對照組采用傳統(tǒng)家庭康復(fù)護(hù)理，干預(yù)組在此基礎(chǔ)上使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行康復(fù)；6 個月后干預(yù)組患兒語言溝通障礙、社會交往及刻板行為等主要核心癥狀得到有效改善，患兒的認(rèn)知理解、情感表達(dá)、視覺和動作模仿能力等的發(fā)育水平明顯增強(qiáng)。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有利于改善視覺。Daibert?Nido 等[36]研究為1例偏視病人佩戴虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器，治療師進(jìn)行家庭遠(yuǎn)程控制刺激程序和實時數(shù)據(jù)記錄，結(jié)果顯示，病人視覺對比敏感度、固定穩(wěn)定性及視知覺均顯著提高，生活質(zhì)量改善。沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可增加偏視病人雙眼對比敏感度，改善雙眼視野，提高閱讀速度，從而提升生活質(zhì)量[37]。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是治療失語癥出院病人的有效方案之一。Maresca等[38]使用VRRS?Tablet對腦卒中后失語癥病人進(jìn)行6 個月的平板觸屏失語癥康復(fù)訓(xùn)練，結(jié)果顯示，除寫作外，病人在理解、抑郁和生活質(zhì)量各方面均有改善。

2.5 焦慮、抑郁癥狀 虛擬現(xiàn)實技術(shù)助益于病人的心理康復(fù)。Reynolds 等[21]研究對38 例轉(zhuǎn)移性乳腺癌女性病人進(jìn)行為期1 周的家庭干預(yù)，干預(yù)后病人疲勞、疼痛、抑郁、焦慮、壓力均顯著改善，表明虛擬現(xiàn)實體驗有益于轉(zhuǎn)移性乳腺癌女性病人的身心健康。Moscato等[9]為晚期癌癥病人進(jìn)行為期4 d 的家庭沉浸式虛擬現(xiàn)實干預(yù)，干預(yù)后即刻病人的疼痛、抑郁、焦慮、幸福和呼吸短促等狀況均顯著改善。Wang 等[39]研究也證明基于任天堂Wii 的家庭約束誘導(dǎo)療法可降低腦癱患兒父母的壓力，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實的心理社會效益。此外，Veling 等[40?41]研究證明了家庭虛擬現(xiàn)實自我管理放松工具在焦慮、抑郁或雙相障礙等精神疾病病人情感狀態(tài)方面的有益效果，可能為治療精神疾病病人提供一種非常有效的自我壓力管理方式。

2.6 疼痛 虛擬現(xiàn)實改善疼痛癥狀是一種新興的方式。Kilbride 等[42]研究介紹了一種由生物工程師、腦卒中病人和治療師共同設(shè)計的非沉浸式虛擬現(xiàn)實設(shè)備平臺“Neurofenix”，腦卒中病人居家使用該平臺7 周，每周225 min，結(jié)果顯示，該平臺具有較高的可接受性，病人肩關(guān)節(jié)疼痛的概率明顯降低。Abd?Elsayed 等[10]針對急性和慢性疼痛病人實施了基于家庭的虛擬現(xiàn)實治療和定制的行為治療，結(jié)果顯示，病人使用該計劃時疼痛平均減輕了40%，且疼痛緩解的持續(xù)時間延長了2.8 h，69%的病人在干預(yù)后減少或完全停止了阿片類藥物使用。Zadro 等[43]研究也證明了基于Wii Fit 系統(tǒng)的柔韌性、強(qiáng)化鍛煉和有氧運動對老年慢性腰背痛病人疼痛和功能的改善作用，干預(yù)后6 個月Wii Fit 系統(tǒng)運動改善了慢性腰痛病人的疼痛自我效能，病人自主訓(xùn)練的可能性增大。

2.7 康復(fù)依從性 與單調(diào)的鍛煉相比，體驗有趣的世界會讓病人更有動力進(jìn)行鍛煉[44]，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將虛擬現(xiàn)實和游戲結(jié)合起來，使重復(fù)的康復(fù)鍛煉變得有趣。Jonsdottir 等[5]研究對11 例慢性腦卒中病人實施基于虛擬現(xiàn)實的HEAD 方案，該方案具有良好的依從性和病人滿意度。Gor?i? 等[45]研究提出，競爭性的練習(xí)是提高康復(fù)動力的一種方法，將35 例腦卒中病人隨機(jī)分為試驗組與對照組，試驗組在家中與朋友或家人一起鍛煉，對照組病人在康復(fù)診所兩兩組對鍛煉，結(jié)果顯示，試驗組病人表現(xiàn)出更高的鍛煉樂趣，但需要進(jìn)一步研究確定不同環(huán)境、搭檔性質(zhì)等因素如何影響病人的鍛煉體驗。

2.8 成本效益 Prvu 等[46]研究將306 例全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后病人隨機(jī)分為試驗組與對照組，試驗組病人接受遠(yuǎn)程虛擬康復(fù)治療，包括虛擬教練、三維生物識別以及遠(yuǎn)程監(jiān)督，對照組接受傳統(tǒng)護(hù)理；結(jié)果顯示，兩組病人在膝關(guān)節(jié)損傷和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)局評分、膝關(guān)節(jié)伸展、膝關(guān)節(jié)屈曲和步態(tài)速度以及跌倒、疼痛和再次入院率等方面的效果類似，但出院后12 周試驗組病人的平均費用更少，約少了2 745 美元，表明與傳統(tǒng)的物理治療相比，基于虛擬物理治療的臨床遠(yuǎn)程康復(fù)顯著降低了醫(yī)療保健成本，與Schr?der 等[47]研究結(jié)論相似。

3 小結(jié)

家庭虛擬現(xiàn)實技術(shù)取得了一些成果，但也存在一些 障 礙，如 技 術(shù) 問 題[48?49]、康 復(fù) 依 從 性[23]、時 間 管 理[2]、培訓(xùn)的需求以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)可能取代家訪的擔(dān)憂[50]等。未來研究應(yīng)該評估虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可行性、安全性以及應(yīng)用效果。2022 年，美國神經(jīng)物理治療學(xué)會發(fā)布了關(guān)于外周前庭功能減退病人的前庭康復(fù)最新臨床實踐指南[51]，給出了有關(guān)虛擬現(xiàn)實療法的建議。但仍需進(jìn)行大規(guī)模試驗研究確定虛擬現(xiàn)實技術(shù)對改善特定癥狀、活動和參與限制的最有效組成部分和實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的方法，如精神病學(xué)領(lǐng)域缺乏滿足精神分裂癥病人特殊需求的設(shè)計[48]。因許多研究使用了定制設(shè)計的設(shè)備和游戲解決方案，需要特定的設(shè)備或信息學(xué)開發(fā)。不同軟件和硬件組成的復(fù)雜、系統(tǒng)的相互操作性也是主要挑戰(zhàn)之一[52]。病人必須能夠在沒有技術(shù)障礙的情況下使用康復(fù)系統(tǒng)。因此，在開始使用該系統(tǒng)時為病人提供技術(shù)支持至關(guān)重要[2]。而大多數(shù)老年人，特別是在缺乏遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)所需資源的農(nóng)村或偏遠(yuǎn)社區(qū)在訪問虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時可能會遇到更大的困難。此外，虛擬現(xiàn)實環(huán)境設(shè)置應(yīng)更具有針對性。為了支持家庭和社區(qū)自我護(hù)理管理，2022 年美國國立衛(wèi)生研究院國家護(hù)理研究所高級可視化分會邀請護(hù)理專家參與沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境的家庭設(shè)計。針對心力衰竭病人的家庭康復(fù)，分析了雜貨店中限制鈉鹽飲食的購物流程和使用藥盒管理器進(jìn)行復(fù)雜藥物管理的流程，還提出了雜貨店設(shè)計和藥盒的設(shè)計要求[53]，在此基礎(chǔ)上，將家庭環(huán)境評估與其他當(dāng)?shù)胤?wù)聯(lián)系起來，如醫(yī)療設(shè)備租賃服務(wù)、食品或雜貨配送、藥房配送、寵物護(hù)理和清潔服務(wù)等[54]。

虛擬現(xiàn)實鍛煉時間與康復(fù)有效性相關(guān)，但病人參與游戲的動機(jī)和興趣可能會隨著時間的推移逐漸消失。但干預(yù)劑量會影響結(jié)果，時間達(dá)標(biāo)的虛擬現(xiàn)實運動鍛煉似乎收獲更好效果，但目前康復(fù)治療的最佳劑量尚不清楚[23,55]。Lhotska[56]研究提出，為了增加老年人對這些技術(shù)的采用，需要讓他們和其他利益相關(guān)者參與技術(shù)設(shè)計和開發(fā)的過程，并針對目標(biāo)人群制定和優(yōu)化虛擬現(xiàn)實內(nèi)容和設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計師、開發(fā)人員和其他利益相關(guān)者應(yīng)考慮內(nèi)部和外部動機(jī)，讓病人積極參與。還可將無線監(jiān)控納入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，以便監(jiān)控用戶使用的規(guī)范性，提供及時反饋或解決問題，提升康復(fù)鍛煉依從性。病人及其家人還存在時間管理與空間要求，如家具放置、照明條件等，尤其是對于每天接受康復(fù)治療的病人來說，應(yīng)考慮病人的疲勞、身體疼痛、頭暈、定向障礙、干擾助聽器等副作用[40]。此外，遠(yuǎn)程康復(fù)具有社會文化性，需要說服臨床醫(yī)生將遠(yuǎn)程康復(fù)作為一種增強(qiáng)治療師治療能力的有效模式，而不是替代治療師[52]。未來研究還可增加游戲的技術(shù)適用性，對治療師和參與者進(jìn)行有效溝通和培訓(xùn)，提升病人依從性和更多成本效益分析，為國內(nèi)虛擬現(xiàn)實家庭康復(fù)的進(jìn)一步研究提供更準(zhǔn)確的建議。