虚拟现实技术在小儿麻醉中的应用进展

楚甜甜许爱军

华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉科，武汉 430030

国际麻醉学与复苏杂志,2022,43(5):530-534.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20210621‑00552

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【综述】

小儿围手术期焦虑、疼痛、哭闹、不配合等情况的发生率较高 ，为小儿麻醉增加了一定的困难，同时也可导致术后躁动、不良行为改变、饮食睡眠障碍、恢复不良等 。随着舒适化医疗与加速康复理念的推进，传统的干预措施（如术前谈话、观看影片、口服咪达唑仑等）并不能满足小儿麻醉的需求。因而，我们需要寻求一种新的辅助手段来达到完善的小儿围手术期镇痛、镇静，从而提高患儿与家属的围手术期体验及小儿麻醉的质量与安全。

近年来，随着科学技术的迅猛发展，虚拟现实（virtual reality, VR）技术闯入人们的视野，并凭借其沉浸感、交互性、构象性等特点广泛应用于医学领域。VR技术作为一种新兴、前沿技术，通过计算

1 VR技术的发展      

VR的概念最早是在20世纪80年代由美国拉尼尔提出，随后伯特等提出VR技术在临床模拟和操作技能培训等方面具有较好的应用前景 。随着成像和计算机技术的飞速发展，VR技术逐步完善，并逐渐应用于医学解剖课程学习、外科技能培训、手术预演、精神疾病干预、康复治疗等多方面 。现在的VR技术不仅可向使用者呈现一种生动、逼真的场景，实现与环境时时交互的目的，而且使用方便、成本低廉，在医学领域颇受欢迎。

2 VR技术在小儿麻醉中的应用      

2.1　麻醉前准备

VR技术可以将手术室的真实环境及麻醉相关操作360°生动地展现在患儿眼前 。手术当日患儿可能由于离开父母、进入陌生环境、术前常规操作刺激等原因，产生焦虑情绪，甚至出现哭闹、不配合等行为。在Ryu等 开展的一项研究中，研究人员在患儿进入手术室前1 h让其佩戴VR显示器，患儿可看到、听到动画人物小企鹅参观介绍手术室的整个过程，包括更换手术衣、开放静脉通路、进入手术室、连接心电监护以及面罩吸氧等，整个过程轻松愉快。该团队的另一项研究发现，在术前1 h让患儿进行5 min的VR游戏，游戏包含探索、挑战、积分、奖励等因素，可让患儿在不知不觉中熟悉术前过程 。两项研究结果表明，使用VR技术提前干预达到了减轻患儿焦虑，提高依从性的目的 。

然而Eijlers等 观察了191例4~12岁的患儿，与对照组相比，VR组患儿的焦虑评分、疼痛、术后谵妄及父母焦虑等方面变化均无统计学意义。这一结论与既往VR技术在小儿医疗操作中应用的研究结果存在差异（表1）。对此，作者分析可能与既往的VR研究样本量过少、非盲、缺乏标准化评估、偶然因素以及偏倚有关，但由于此研究中纳入对象为接受日间手术的患儿，与接受肿瘤和烧伤护理的患儿相比，多数具有更低的基础焦虑和疼痛，且在该研究中接受扁桃体腺样体切除术的患儿，VR组术后镇痛药物的使用（55.0%）比对照组（95.7%）明显减少，故提示VR技术可能对基础焦虑和疼痛高的患儿作用更理想。此外，Eijlers等 还对同为研究VR技术用于麻醉前准备但结局不一致的Ryu等 的试验进行比较发现：首先两者的主要关注点不同，前者更注重患儿焦虑程度，后者更注重患儿依从性；其次，后者患儿的基础焦虑和在等候区的焦虑更高；第三，前者所有患儿整个围手术期护理均更加舒适，包括观看全麻相关电影以及麻醉诱导和恢复期间家属陪同等措施，而后者具有更加丰富的游戏设计元素 。

2.2　减轻疼痛

多数研究表明，VR技术作为一种新兴技术，可降低儿科患者的操作相关性疼痛（表1）。Liu等 研究发现，53例7~17岁的儿科患者进行鼻内镜检查时，VR组患儿疼痛评分明显低于对照组，对医务人员操作的满意度明显高于对照组，且所有患儿和医务人员均倾向于在进行鼻内镜检查时使用VR技术作为辅助镇痛手段。Taylor等 研究发现，对于小儿微小手术，VR技术可作为替代常规镇静或全麻的一种新选择，研究采用VR技术联合局麻的方式顺利完成了小儿激素颗粒植入、移除或替换手术，与对照组（常规镇静或全麻等）相比，患儿不需要开放静脉通路，未使用七氟醚、丙泊酚、咪达唑仑和芬太尼等麻醉药，恢复时间明显缩短，且术中患儿具有良好的依从性。此外，该方案未增加手术时间和患儿术后疼痛评分（P=0.073），患儿、家长和外科医师对该方案的满意度高，95%的参与者选择会向他人推荐VR技术。

但也有部分研究未观察到类似的积极结果 。Caruso等 在儿科患者中观察了VR技术在建立血管通路期间作为一种镇痛和抗焦虑技术的作用，结果发现患儿操作疼痛或恐惧并没有改变，但患儿、患儿父母和临床医师均认为VR技术改善了操作的体验感，且并无VR技术相关不良事件发生。与有积极结果的其他医疗操作相比，建立血管通路时所产生的疼痛程度更低，VR技术发挥作用的空间更小，并且在Caruso等 的研究中对照组所采取的护理措施（如经认证儿童生活专家的谈话、辅导等）已被证实具有减轻轻微疼痛的作用。

2.3　缓解焦虑

VR技术作为一种无创、低成本的辅助手段，已被证明具有缓解焦虑的作用 ，且在治疗焦虑相关精神疾病中，比传统的暴露疗法更为有效且易于接受 。Nunna等 研究表明，对行牙髓治疗或拔牙的患儿进行局麻药注射时，VR组患儿佩戴VR显示器并观看提前下载的动画片，其脉搏降低明显高于对照组；与对照组相比，VR组局麻药注射后的客观评估平均焦虑得分（维纳姆临床焦虑评定量表）比注射前明显降低（P=0.008）；与对照组相比，VR技术是一种更有效的行为指导方式，可减少局麻药注射期间牙科患儿的恐惧和焦虑；VR组中大多数儿童希望在整个治疗期间继续使用VR显示器观看动画片，因为其会掩盖牙科器械的视觉和声音，不但减少患儿的疼痛，且减轻术中患儿的焦虑。Thomas等 在研究中提出，对进行腰椎穿刺的患儿，VR技术可能成为取代镇静药物甚至全麻的手段，从而减轻麻醉负担，促进患儿术后恢复，节约医疗资源。

多数研究表明，VR技术可显著降低患儿在麻醉诱导过程中的焦虑程度，提高依从性（表1）。但如前述Eijlers等 的研究中接受日间手术患儿自述焦虑组间差异无统计学意义，可能是由于日间手术患儿的基础焦虑较低且所接受的手术疼痛程度较小，提示VR技术缓解焦虑的作用可能与术前焦虑程度以及手术类型有关。Gold和Mahrer 也提出过VR技术的作用与患儿对焦虑的敏感程度有关。

2.4　神经生物学益处

Evans和Moonesinghe 在研究中提到，VR技术可通过神经生物学作用减少疼痛相关大脑活动，从而达到减轻疼痛的目的，这一理论为VR技术的镇痛作用提供了强有力的证据。该研究阐述了两种相关机制，分别为疼痛感知的减弱和下行疼痛调控系统的激活。研究人员利用功能性磁共振成像技术评估了使用VR设备过程中的大脑活动，发现初级和次级体感皮质、岛叶、丘脑、扣带回前皮质等区域的疼痛相关活动减少，表明VR技术可直接调节人脑的疼痛反应。此外，Won等 研究表明，对更换烧伤敷料的患儿进行VR技术干预，不仅可降低患儿的自述疼痛和焦虑，还可促进患儿伤口愈合；对于运动困难的患儿，VR技术干预还可增强神经可塑性，促进康复。VR技术在麻醉过程中作为镇痛、镇静的辅助手段，将减少整个围手术期麻醉药物的用量，降低药物不良反应的发生风险，促进术后恢复，其神经生物学益处更为临床应用提供了理论依据。

3 VR技术在小儿麻醉及相关医疗操作中的应用机制      

VR技术实现缓解焦虑、减轻疼痛的机制，主要与两方面相关：一方面是以情感为中心，利用VR技术具有高度沉浸感的特点，转移了患儿对操作相关潜在压力的注意；另一方面是以问题为中心，通过VR技术可向患儿360°展示虚拟逼真的手术室环境、医疗相关操作及流程等特点，帮助患儿提前进行心理演练，熟悉环境，增强自主性 。

VR技术用于操作前准备时，相关内容以动画人物形象或游戏化的方式展现，使患儿更易于接受；患儿熟悉环境和操作流程后，自主性增强，焦虑等级降低；而且，VR显示设备与日常电子设备相似，患儿更易将其视为玩具，从而以有趣的角度看待医疗过程 。VR技术用于麻醉诱导及其他相关医疗操作时，利用其高度仿真的虚拟场景和富有想象力的游戏内容，模拟人体多种感官功能，使患儿高度沉浸其中，转移患儿对外界操作的注意，降低自身认知水平和痛觉感知功能，从而达到缓解焦虑、减轻疼痛的目的 。

4 总结及展望

VR技术借助计算机生成生动逼真的场景、精美的画面、有趣的内容，再结合视听刺激甚至触觉反馈，不仅使患儿身临其境，将医疗过程变得有趣，从而减轻痛苦和焦虑，改善围手术期体验，还可提高患儿家属和医务人员的满意度 。如今儿童对电子设备的接触越来越多，对VR技术的接受也越来越容易，即使患儿之前接触过VR技术，也不会因重复使用、新奇性减少而影响其有效性 。Caruso等 对VR技术在小儿医疗应用中的安全性进行了评估，结果显示，除却有晕动症和癫痫发作史者，在正确使用VR设备的前提下，VR技术对患儿是安全的，不良反应十分罕见。

VR技术作为一种新兴的无创技术在医学领域具有广泛的应用前景。目前其在小儿麻醉应用方面的研究多集中于全麻诱导前或局麻期间，特别是在全麻诱导前缓解焦虑、局麻期间减轻疼痛具有较好效果，但尚未有关于VR技术术后应用的报道。VR技术有关小儿麻醉研究中的不足包括：① 使用VR技术对患儿进行干预的最佳时间点和持续时间尚未明确 ；② 对不同年龄、性别的患儿进行VR技术干预的内容应有所区别 ，有人提出年龄较小的患儿想象力更强，增加了VR的存在感或真实感 ；③ 不同疼痛程度的操作影响VR的作用效果 ，但尚未归纳明确的疼痛界限；④ 尚未有研究调查VR技术干预的远期影响 ；⑤ 由于市场上VR设备的种类众多，而其硬件设备、显示器、应用软件等任一质量不同均可影响患者的体验感、沉浸感，从而影响VR技术的作用 ，应制订有效VR设备的标准。故VR技术在小儿麻醉中的研究仍有待进一步的深入和扩展。

尽管VR技术的镇痛、镇静作用已被证实，但我们仍需将其与传统的药理学方法结合应用，选择可使患儿达到最佳状态同时有着最小不良影响和最好体验感的干预方式。随着科学技术的发展，VR技术在小儿麻醉领域的应用将成为一种新趋势，具有光明的前景，而我们仍需不断地探索，使其价值发挥到最大化。

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