張麗，甕長(zhǎng)水

21世紀(jì)是人口老齡化的時(shí)代，中國(guó)是目前世界上老年人口最多的國(guó)家。老年人患慢性病的幾率高，病情復(fù)雜，對(duì)康復(fù)醫(yī)療服務(wù)的需求迅速增長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)型被動(dòng)康復(fù)到科學(xué)型主動(dòng)康復(fù)的模式轉(zhuǎn)變，對(duì)于老年人功能障礙的防治有重要現(xiàn)實(shí)意義。虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)自20世紀(jì)90年代以來已經(jīng)成為非常活躍的研究方向，為疾病診斷、康復(fù)治療、心理干預(yù)以及醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)提供了一種新的方法，特別是在老年康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有很大的臨床應(yīng)用潛力。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及分類

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱虛擬實(shí)境技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、感覺反饋裝置及建模技術(shù)生成可直接施加于訓(xùn)練者的視覺、聽覺和觸覺感受，并在專業(yè)裝備的輔助下，刺激人體對(duì)虛擬的環(huán)境或物體進(jìn)行交互觀察與控制的技術(shù)[1-2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括3種技術(shù)構(gòu)成[3]：①三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)；②高清晰度及高更新速度的顯示技術(shù)；③采用多功能傳感器的交互式接口技術(shù)。借助這些特殊的呈現(xiàn)技術(shù)及輸入裝置，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓使用者產(chǎn)生身臨其境的感受。

與傳統(tǒng)康復(fù)設(shè)備相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有3個(gè)重要特征[2-3]：沉浸性(immersion)、交互性(interaction)和構(gòu)想性(imagination)，強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用，使信息處理系統(tǒng)適合人體的需要，并與人的主觀感覺相一致。

根據(jù)呈現(xiàn)模式的不同，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可分為兩大類[2]，包括沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)(immersive virtual reality)技術(shù)(如使用頭盔式屏幕或感應(yīng)式手套)和非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)(non-immersive virtual reality)技術(shù)，后者是將影像呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕或投射到幕布上，屏幕越大，沉浸在虛擬實(shí)境中的感覺就越深刻。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還可根據(jù)其規(guī)模分為桌面型、頭盔型、洞空型、遙現(xiàn)型以及擴(kuò)張型等[1]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用特點(diǎn)及作用機(jī)制

康復(fù)醫(yī)學(xué)旨在通過多種手段，使患者的部分或全部功能最大限度地恢復(fù)，以獲得最大可能的生活自理、勞動(dòng)和工作等能力[4]。盡管康復(fù)療法不一定能完全治愈疾病本身，但能夠改善癥狀，縮短病程，減輕患者的痛苦，已成為臨床治療中必不可少的一部分。老年康復(fù)治療的機(jī)理涉及到重復(fù)、反饋和動(dòng)機(jī)3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。依據(jù)現(xiàn)代動(dòng)作控制與動(dòng)作學(xué)習(xí)理論，人類所有的動(dòng)作都具有任務(wù)取向的特點(diǎn)，是對(duì)環(huán)境或條件的變化做出的反應(yīng)[5]。治療過程通過不同的環(huán)境下有意義的動(dòng)作訓(xùn)練與感覺回饋刺激，促進(jìn)系統(tǒng)整合，進(jìn)而達(dá)到康復(fù)效果[5-6]。目前常規(guī)的運(yùn)動(dòng)療法和作業(yè)療法一方面過于強(qiáng)調(diào)分解動(dòng)作練習(xí)，無法提供有實(shí)踐意義的任務(wù)需求，難以訓(xùn)練現(xiàn)實(shí)生活中的整合動(dòng)作，具體表現(xiàn)為患者在醫(yī)院康復(fù)中學(xué)習(xí)獲得的動(dòng)作能力很難適應(yīng)日常生活的需求[7]；另一方面，訓(xùn)練動(dòng)作反復(fù)、單調(diào)、枯燥，患者很容易產(chǎn)生厭煩情緒，不利于治療的繼續(xù)和深入[8]；第三，康復(fù)評(píng)定是實(shí)現(xiàn)全面康復(fù)的前提與基礎(chǔ)，而現(xiàn)有康復(fù)設(shè)備的局限性使傳統(tǒng)康復(fù)治療還不能實(shí)現(xiàn)功能定量化測(cè)評(píng)、康復(fù)治療及心理治療的有機(jī)結(jié)合，在每次治療前，無法對(duì)受損部位的功能進(jìn)行更為客觀的評(píng)定，不利于康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃的制訂及調(diào)整[7-8]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提供有意義的任務(wù)性訓(xùn)練與精確的感覺回饋，可以確保受試者真實(shí)而安全的訓(xùn)練環(huán)境，并包含重復(fù)練習(xí)、成績(jī)反饋和動(dòng)機(jī)維持3個(gè)關(guān)鍵的訓(xùn)練構(gòu)成[7,9]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以根據(jù)患者的心理狀態(tài)和病情需要，選擇相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景和任務(wù)取向式康復(fù)作業(yè)，以多種反饋形式激發(fā)和維持患者重復(fù)練習(xí)的主動(dòng)性，達(dá)到現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練中無法實(shí)現(xiàn)的康復(fù)效果[10]。這種接近真實(shí)而又更安全的康復(fù)訓(xùn)練方式需要調(diào)動(dòng)更多的注意力及思維能力，可以反映患者在執(zhí)行復(fù)雜工作時(shí)可能出現(xiàn)的問題，緩解其恐懼緊張的心理，刺激并訓(xùn)練患者的適應(yīng)能力，使其更容易回歸現(xiàn)實(shí)生活。大量研究表明，患者能在虛擬環(huán)境中學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)技能，并且能將其運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以設(shè)置虛擬的家庭化的日常生活環(huán)境，患者可如身臨其境一樣進(jìn)行活動(dòng)，即使在作業(yè)中出現(xiàn)失誤，也不會(huì)對(duì)患者的身體造成損傷[7,11]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的測(cè)評(píng)功能可實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練前后及訓(xùn)練過程中對(duì)患者功能的量化評(píng)定，準(zhǔn)確掌握患者的障礙現(xiàn)狀、殘存功能和潛在能力，有利于康復(fù)計(jì)劃和康復(fù)目標(biāo)的制訂，從而保證康復(fù)訓(xùn)練的有效性。虛擬現(xiàn)實(shí)能為患者提供兩種反饋：每次練習(xí)結(jié)果的實(shí)時(shí)反饋和一組練習(xí)結(jié)束后的成績(jī)反饋，及時(shí)進(jìn)行功能測(cè)評(píng)可根據(jù)功能的改善情況實(shí)時(shí)調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃和訓(xùn)練強(qiáng)度，進(jìn)而加強(qiáng)醫(yī)療人員和患者對(duì)治療效果的把握[12-13]。

總之，相較于傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方式，虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)技術(shù)更接近最新康復(fù)治療觀念，不僅提供與真實(shí)世界相似的訓(xùn)練環(huán)境和有意義的任務(wù)需求，還能在康復(fù)訓(xùn)練前后對(duì)患者的功能狀態(tài)進(jìn)行量化評(píng)估，同時(shí)能減輕醫(yī)療人員的工作強(qiáng)度。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外老年康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 腦卒中 虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練通過在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中難以控制和量化的刺激干預(yù)和任務(wù)取向性訓(xùn)練，評(píng)估并增強(qiáng)腦卒中后老年人認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)康復(fù)效果，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在康復(fù)領(lǐng)域主要的應(yīng)用方向，目前已具有相對(duì)成熟的臨床研究基礎(chǔ)。Yang[14]和Mirelman[15]等通過單盲隨機(jī)對(duì)照研究，支持沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)步態(tài)訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者綜合活動(dòng)能力有改善作用，并證實(shí)感覺反饋的參與對(duì)康復(fù)效果有促進(jìn)作用。Saposnik等通過小樣本隨機(jī)對(duì)照研究，證實(shí)腦卒中患者進(jìn)行視頻游戲交互式虛擬現(xiàn)實(shí)模擬康復(fù)訓(xùn)練的可行性、安全性和有效性[16-17]。腦卒中后患者在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中做跨越障礙物訓(xùn)練后，步速、步長(zhǎng)、走路耐力以及跨越障礙物的能力都有明顯進(jìn)步，且實(shí)驗(yàn)組在實(shí)際環(huán)境中的表現(xiàn)比對(duì)照組好[7,18]。對(duì)慢性腦卒中患者上肢功能進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)訓(xùn)練后，患者手指的關(guān)節(jié)活動(dòng)度、抓握力量、精細(xì)動(dòng)作及動(dòng)作控制均有改善，而且治療效果可以維持20周[19-20]。通過虛擬小區(qū)環(huán)境配合力臺(tái)訓(xùn)練與僅接受力臺(tái)訓(xùn)練的效果比較發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者在行走能力、平衡功能和心理狀態(tài)方面都進(jìn)步得更加明顯[21-22]。

3.2 帕金森病 步態(tài)和認(rèn)知功能異常是帕金森病患者常見的臨床表現(xiàn)，在完成復(fù)雜或多重任務(wù)時(shí)尤為嚴(yán)重。傳統(tǒng)訓(xùn)練難以滿足復(fù)雜步態(tài)活動(dòng)的要求。虛擬現(xiàn)實(shí)與動(dòng)作學(xué)習(xí)理論相結(jié)合，可重現(xiàn)常見的居家活動(dòng)環(huán)境，提供復(fù)雜環(huán)境中有意義的任務(wù)需求。Klinger通過超市場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練，結(jié)合神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估，對(duì)帕金森癥患者及年齡匹配的受試者的認(rèn)知功能進(jìn)行評(píng)估和鍛煉，證實(shí)了虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)估與訓(xùn)練的有效性[23]；Mirelman通過對(duì)有跌倒風(fēng)險(xiǎn)的帕金森患者進(jìn)行加強(qiáng)型活動(dòng)平板訓(xùn)練結(jié)合跨越障礙的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練后患者步速增加，認(rèn)知功能評(píng)分增加，提示該訓(xùn)練方案可改善患者的反應(yīng)能力、步態(tài)及認(rèn)知功能[24]。

3.3 平衡功能康復(fù)與跌倒預(yù)防 針對(duì)老年人的交互式虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)方案更加注重平衡訓(xùn)練中的感覺運(yùn)動(dòng)整合，尤其適用于感覺和認(rèn)知功能受損造成的老年人平衡功能障礙[25-26]。Walker等通過功能性步態(tài)評(píng)估、Berg平衡量表和步行速度測(cè)試，證實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)平衡訓(xùn)練能提供更真實(shí)的本體感覺和視覺輸入，并能有效改善患者的反應(yīng)時(shí)間、姿勢(shì)穩(wěn)定性、平衡和行走功能[27-29]。Suarez通過基于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的平衡康復(fù)訓(xùn)練6周后，26例跌倒高風(fēng)險(xiǎn)的老年人靜態(tài)和動(dòng)態(tài)姿勢(shì)控制能力均有增強(qiáng)[30]。

3.4 其他 Riva等虛擬登山場(chǎng)景，用于脊髓損傷患者的康復(fù)，既訓(xùn)練患者的運(yùn)動(dòng)功能，又增強(qiáng)患者的信心，取得了較好的效果[31]。而針對(duì)30例脊髓損傷患者分別進(jìn)行結(jié)合或未結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的蹬車訓(xùn)練，通過耐力、自感勞累分級(jí)等評(píng)估量表比較發(fā)現(xiàn)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的康復(fù)方案能有效緩解患者訓(xùn)練過程中的緊張和疲勞狀態(tài)，有助于放松[32]。

我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究始于上世紀(jì)90年代，目前已有一些探索和積累。閻麗等開發(fā)的“兒童視覺及智能虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練軟件”應(yīng)用于弱視、斜視和學(xué)習(xí)障礙兒童的康復(fù)治療，已取得了階段性的成果[33-34]。清華大學(xué)研制的虛擬健身車以自行車騎行方式進(jìn)行患肢功能康復(fù)，可量化分析患者鍛煉的效果和程度，并根據(jù)患者不同的狀態(tài)給予鼓勵(lì)、暗示、建議等不同的提示信息，有助于患者及時(shí)調(diào)整鍛煉方式，達(dá)到更好的效果[35]。

4 存在的問題及研究方向

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)技術(shù)的可行性和有效性已得到初步證實(shí)，但現(xiàn)有研究大部分都是病例報(bào)道，受試者數(shù)量少，缺乏足夠的臨床隨機(jī)對(duì)照研究；研究樣本以75歲以下的中老年人居多，針對(duì)80歲以上的高齡老年人群的虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)鮮有報(bào)道；其康復(fù)效果的長(zhǎng)期效應(yīng)也需要進(jìn)一步觀察。此外，不同的臨床功能評(píng)估和疾病治療所需的場(chǎng)景模型和視覺元素不同，同種功能的評(píng)估和疾病的治療由于個(gè)體文化、心理狀態(tài)、認(rèn)知、視覺經(jīng)驗(yàn)積累、年齡、性別、病情等差異，也需要不同的場(chǎng)景模型和視覺元素的整合。國(guó)外的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要經(jīng)過修改、完善，才能滿足中國(guó)人康復(fù)治療的需要。最后，由于現(xiàn)有高質(zhì)量的虛擬實(shí)境設(shè)備費(fèi)用昂貴，體積龐大，在臨床上廣泛應(yīng)用并進(jìn)一步向家庭和社區(qū)推廣尚有待于多方面的努力。

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