虚拟现实系统用于缓解患儿围手术期焦虑的研究进展

鲁晋方陆叶 袁红斌 蒋鑫

海军军医大学长征医院麻醉科，上海 200003

国际麻醉学与复苏杂志,2022,43(5):524-529.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20210509‑00551

 基金项目 

国家自然科学基金青年科学基金项目（81901123）

REVIEW ARTICLES

【综述】

虚拟现实（virtual reality, VR）系统通过计算机硬件和软件为用户创建外观和感觉类似于现实世界的虚拟环境 。在医疗领域，VR系统作为传统疗法的辅助手段已经在疼痛、焦虑管理、临床技能培训、认知评估和康复治疗中发挥越来越重要的作用 。在围手术期焦虑领域，也已经有众多临床试验评估过VR系统的作用，其中不乏专门针对患儿围手术期焦虑的研究。文章综述VR系统用于缓解患儿围手术期焦虑的研究进展。

1 患儿围手术期焦虑      

1.1　定 义

焦虑是一种主观感受，主要特征为紧张、不安、担忧、失眠，可伴有自主神经系统活动增强 。接受择期手术的患儿往往比成年患者更容易焦虑，且焦虑水平更高，有研究表明，患儿围手术期焦虑的发生率高达50%~70% 。

有研究表明，与年龄较大的患儿相比，年龄较小的患儿在院内感到的焦虑更多。Tiedeman和Clatworthy 发现，5~7岁的患儿从入院到出院的焦虑水平显著高于8~11岁的患儿。

1.2　危害和影响因素

在生理上，焦虑可引起儿茶酚胺的释放增多，诱导心血管反应，引起心动过速、高血压甚至心律失常 。在心理上，严重的焦虑可能会对患儿的心理健康不利。在行为上，焦虑常导致患儿出现烦躁、颤抖、哭泣、抗议、出冷汗、深呼吸、沉默、停止游戏、拒绝配合、肌张力增高及企图逃跑等行为 。

围手术期焦虑的危害也可在术中和术后被观察到。研究表明，围手术期焦虑会增加术中麻醉药物需求，引起术后48 h内疼痛水平增高、镇痛药物需求增加、术后不良行为改变（如睡眠障碍、食欲减退、谵妄等）增多及术后康复时间延长 。

影响患儿围手术期焦虑水平的因素可分为自身因素和环境因素两类。自身因素包括患儿的年龄、性格特点和既往医疗经历等，环境因素包括父母的焦虑状态、医护人员的数量、医护人员与患儿沟通的方式、手术室的灯光和噪声等 。

1.3　评价工具

1.3.1　儿童状态‑特质焦虑量表（State‑Trait Anxiety Inventory for Children State Form, STAIC‑S）

由Spielberger等开发的STAIC‑S是评估患儿焦虑水平最常用的自我报告工具之一 ，然而其量表内容多且复杂，部分患儿不能完全理解每个项目的含义 。

1.3.2　简短状态焦虑量表（Short State Anxiety Inventory Scale, Short SAIS）

状态焦虑是指特定时间的焦虑水平。Short SAIS比STAIC‑S更简洁（包含6个问题，总分6~24分不等）。Short SAIS已在5~16岁的患儿中得到使用和验证 。

1.3.3　改良耶鲁术前焦虑量表（modified Yale Preoperative Anxiety Scale, m‑YPAS）

m‑YPAS被证明是评估术前患儿焦虑水平的合适工具 ，其比STAIC‑S更适合在术前使用（由5个类别的22个项目组成，每个项目对应一定的分数，总分越高表示焦虑水平越高）。

1.3.4　视觉模拟焦虑量表（Visual Analogue Anxiety Scale, VAS‑A）

VAS‑A是让患者在一段10 cm线段上做标记，模拟当前焦虑水平，其可靠性已被Bringuier等 证实。

1.3.5　儿童焦虑量表（Children's Anxiety Meter, CAM）

CAM最早由Tiedeman和提出，是一种评估患儿在临床环境中焦虑水平的方法 。Ersig等 证明CAM是一种可靠的评估患儿焦虑水平的方法。

1.3.6　Venham临床焦虑量表（Venham's Clinical Anxiety Rating Scale, VCARS）

VCARS是由Venham等 开发的一种评级量表，已被证明可用于评估患儿在口腔科操作中的焦虑水平。

1.3.7　生理指标

血压、脉率等生理指标也被用于评估患儿的焦虑水平，但血压、脉率的影响因素较多，能否独立作为评价焦虑水平的指标有待更多证据支持。

1.3.8　主观痛苦感觉单位量表（Subjective Units of Distress Scale, SUDS）

SUDS又称为主观困扰单位量表，是一种主观量表，用于自我评价当前感到的痛苦或困扰程度，也被用于焦虑程度的评估。

2 VR系统在缓解患儿围手术期焦虑中的应用     

2.1　VR系统干预时机

2.1.1　术前干预

术前干预即在手术或有创操作开始之前进行VR系统干预。多数术前干预的时间在进入手术室之前，如Ryu等 在患儿进入手术室前1 h为患儿进行VR系统干预。也有研究在麻醉诱导时进行干预，如Jung等 在吸入麻醉诱导过程中使用VR系统头戴式耳机对患儿进行VR干预。术前VR系统干预的最佳时机应该在术前多久，目前尚没有研究对此进行讨论。

2.1.2　术中干预

术中干预即在非全麻手术或有创操作的同时持续进行VR系统干预，可用于口腔内操作、抽血、鼻内镜检查、骨科拆除固定石膏等短小、有创操作。如Jivraj等 的研究中，医护人员为患儿拆除固定石膏时对患儿进行VR系统干预。

2.1.3　术后干预

目前没有证据表明VR系统不能用于缓解患儿术后焦虑，但未能检索到术后应用VR系统缓解患儿术后焦虑的临床研究。

2.2　VR系统内容

被用于缓解焦虑的VR系统内容十分多样，按照是否包含与手术相关的信息可分为两类。

2.2.1　与手术有关的VR系统内容

与手术有关的VR系统内容或参照真实病房和手术室环境通过建模软件生成三维模型，或使用全景摄像机实景拍摄生成全景画面以求取得尽可能贴近真实的沉浸体验。此类内容大多对患儿将要经历的各个环节（如术前准备的步骤、手术室环境、手术器械、麻醉诱导、苏醒和返回病房等）进行介绍。

2.2.2　与手术无关的VR系统内容

与手术无关的VR系统内容更为多样，有卡通动物游览风景，有患儿自主挑选的卡通动画片，有模拟坐过山车的VR场景，有模拟与12种海洋动物同游海底的VR场景，以及一些VR系统游戏。

2.3　VR系统缓解焦虑的方法

目前，有关VR系统缓解焦虑的方法可归纳为暴露疗法和分心疗法两种。

2.3.1　暴露疗法

暴露疗法是行为认知疗法的一种，该方法通过长时间暴露于导致患者出现症状的刺激中，使患儿逐渐适应、消除症状，进而改变对刺激的感知和认识，建立新的行为模式，能明显缓解焦虑 。借助VR系统，患儿可以在术前暴露于虚拟手术室中，体验并适应手术环境，进而可能会意识到他们想象中的恐惧并不存在。研究表明，使用VR系统实施暴露缓解焦虑的效果与传统的暴露疗法相当，且成本更低、更便于推广 。

2.3.2　分心疗法

分心疗法即分散注意力，是医务人员在临床操作中用于预防和缓解患儿焦虑常用的一种非药物治疗方法。使用卡片、音乐、视频、交互式程序和游戏等分散注意力可以缓解患儿围手术期焦虑 。VR系统通过多种感官刺激帮助患儿尽可能完全地沉浸在模拟世界中 ，具有可交互、真实感和沉浸体验的特点，这些特点可增强其分散注意力的效果，将患儿注意力从紧张环境中转移出来。

2.4　VR系统的呈现形式

VR的实现方式有很多种。使用不同VR系统可以提供画面、声音、交互等不同形式的内容。

2.4.1　画 面

画面即VR系统所能提供的视觉信息。按照模拟现实世界视觉信息的能力，从低级到高级可进一步细分为2D画面、3D画面、全景画面。全景画面是通过软件将多镜头摄像机拍摄的不同角度的视频画面整合而成，或使用3D建模软件构建模型直接生成。全景画面可在视觉上给患儿带来逼近人眼视觉的体验。

2.4.2　声 音

声音即VR系统设备所能提供的听觉信息。按照模拟现实世界声音信息的能力，从低级到高级可细分为单声道、双声道、环绕立体声、全景立体声。单声道仅能提供单纯的声音信息，不能提供声音的空间信息；双声道可在单声道的基础上提供左、右两个方向的声音信息；环绕立体声可提供前、后、左、右四个方向上的声音信息；全景立体声最接近于人耳在真实世界中接受的声音信息，包含上、下、前、后、左、右六个方向的声音信息。

2.4.3　交 互

交互即VR系统设备是否向使用者提供交互以及交互的方式，从低级到高级可进一步细分为无交互、手柄交互、体感交互。部分VR系统使用触摸显示屏或手柄实现使用者对VR系统内容的反馈。不同于前两种交互方式，体感交互方式大大降低了使用VR系统的复杂度，降低了交互对使用者的干扰，使使用者专注于任务本身，是一种更符合人类直觉的交互方式。

2.5　效 果

已有众多临床试验研究过VR系统缓解患儿围手术期焦虑的效果（表1）

Ryu等 、Park等 、Ryu等 开展了3项研究，对235例择期行全麻手术的患儿进行VR系统干预（一部4 min长的VR系统动画，图1），该动画使用知名角色Pororo作为向导，向患儿展示了更换手术衣、在前臂放置静脉导管、在等待区确认身份、转运到手术室连接监护设备（心电监护、无创血压袖套和脉搏血氧仪）、佩戴面罩、全身麻醉诱导等患儿将在手术室经历的全部环节。结果显示，在VR系统干预前，对照组和干预组的m‑YPAS评分差异没有统计学意义，但干预后干预组m‑YPAS评分低于对照组。在其中一项研究中，干预组m‑YPAS评分由干预前的46.7分下降到了38.3分 。在另一项研究中，干预组m‑YPAS评分由32.5分下降到了28.3分，对照组反而从36.7分上升到了38.3分 。第三项研究中，除了使用m‑YPAS评估焦虑水平外，还引入诱导依从性评价表评估患儿麻醉诱导期间的依从性，结果显示，干预组有82.4%的患儿依从性好（分数为0分），显著高于对照组的34.3% ，这间接提示干预组患儿的焦虑水平低于对照组。以上3项研究结果表明，VR系统干预有助于降低4~10岁患儿围手术期焦虑水平。此外，Özalp Gerçeker等 、Jung等 、Jivraj等 独立进行的多项随机对照临床试验证明，VR系统可以用于缓解4~18岁患儿的围手术期焦虑。目前，VR系统已经在耳鼻喉科、眼科、骨科、口腔科、整形科、普外科等科室的择期手术中和局麻药物注射、抽血、鼻内镜检查、骨科拆除石膏板等医疗操作中开展过临床试验，证明VR系统干预可以缓解接受这些医疗程序的患儿的焦虑情绪。

仅有1篇随机对照临床试验未得出阳性结论 。此研究认为，原因有多种可能，包括试验侧重有所不同、患儿的基线焦虑水平很低以及采用的VR系统内容不够理想等。

在最新的一项Meta分析中，Koo等 对纳入的10项研究共813例患儿进行了分析，结果显示，患儿的合并标准化差值为−0.71，95%CI −1.14~−0.27（P=0.002），这表明干预组患儿术前焦虑评分显著低于对照组。

2.6　影响因素

2.6.1　VR系统的内容

Özalp Gerçeker等 研究了两种不同的VR系统内容对患儿焦虑的影响。两个VR系统内容使用了相同的设备，且均无交互设计。结果显示，两个VR系统内容在缓解焦虑效果方面存在较大差异。抽血后对照组焦虑水平较抽血前增加34.1%，过山车组降低了5.4%，海洋裂谷组降低了12.6％。这提示VR系统内容与缓解焦虑效果有关，使用优秀的VR系统内容能更好地缓解焦虑。

2.6.2　VR系统的呈现效果

有研究发现，沉浸式VR系统技术比非沉浸式VR系统技术更可能缓解痛苦 。使用科技含量高、呈现效果好的VR头盔比一般头盔更能缓解疼痛 。另一项关于疼痛的研究发现，互动式VR系统比被动式VR系统更能缓解疼痛 。这提示我们VR系统的呈现形式和效果可能是影响VR系统缓解焦虑效果的因素之一。

2.6.3　患儿性别

Nunna等 的研究发现，VR系统干预后，干预组女孩的VCARS评分（0.44分）较干预前（1.13分）显著降低，而同组男孩的VCARS评分虽也从干预前的0.89分降低到0.68分，但差异没有统计学意义。这提示患儿性别可能是影响VR缓解焦虑效果的因素之一，女孩对VR系统干预更敏感。

2.6.4　VR系统设备引起的焦虑

对大多数患儿来说VR系统是陌生的，在术前甚至手术室这样高焦虑水平的时间和地点接触可能会额外造成患儿焦虑水平增加。Jung等 关注到这种干扰存在的可能性，在研究中预先让干预组患儿接受了5 min VR设备体验，以避免患儿在VR干预时因对VR系统陌生造成焦虑水平增加。

3 小 结     

患儿在院内治疗中往往面临着比成年患者更高强度和频率的焦虑，这不仅影响患儿和家属的就诊体验，也会给开展治疗和患儿康复带来不利影响，因此患儿围手术期焦虑应得到临床重视。虽然VR系统缓解患儿围手术期焦虑的作用已经被绝大多数研究认可，但关于VR系统缓解患儿围手术期焦虑的最佳时机、机制、影响因素、最佳VR系统内容及形式等问题，仍有待进一步探索。总之，VR系统作为一种新兴技术，在医疗领域内的应用方兴未艾，相信未来VR系统能在围手术期发挥更大的作用，给医患双方带来更多的舒适与便利。

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