综述：虚拟现实和增强现实技术在减轻骨科患者及医护人员焦虑方面的应用：一项系统综述

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Virtual and augmented reality for anxiety reduction in orthopedic patients and providers: a systematic review

这篇综述聚焦虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术在骨科领域缓解焦虑的作用。通过系统回顾相关研究，发现其能显著降低儿科患者焦虑，但在成人及医护人员中的效果有待明确。研究建议临床采用术前 VR，未来需标准化研究工具并开展更多成人相关试验。

　　

一、研究背景

焦虑在医疗过程中对患者和医护人员均有显著影响。对于患者而言，焦虑会导致不满、留下创伤性记忆，还可能使患者避免择期骨科手术，甚至增加并发症的发生几率。以 Miller 等人的研究为例，英国 87% 的外科医生会经历表现焦虑，这对他们的身心健康和工作表现都产生了负面影响。传统的镇静剂虽能缓解焦虑，但存在副作用，不太适用于如石膏固定等小手术。患者教育和沟通作为非药物缓解方式，其效果常因时间限制和个体差异而受限。

在此背景下，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术应运而生。VR 能让用户沉浸在 3D 环境中，AR 则是将数字内容叠加到现实场景上，它们在骨科领域展现出了一定的应用前景。然而，目前关于 VR 和 AR 在骨科手术术前、术中以及针对不同年龄患者（儿科与成人）缓解焦虑方面的研究结果并不一致，且缺乏针对骨科领域的系统综述。本研究旨在填补这一空白，通过分析相关研究的方法和结果，为未来的研究和应用提供指导。

二、材料和方法

1. 遵循的指南和注册信息：本系统综述严格遵循系统评价和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA）指南进行，研究方案已在 PROSPERO 上进行前瞻性注册，注册代码为 CRD42024553394。
2. 检索策略：研究人员制定了全面的检索字符串，运用相关关键词及其变体，并结合布尔运算符。具体关键词包括 “orthopedic*”“augmented reality”“virtual reality”“Anxiet*” 等，同时在 PubMed 检索时还使用了相关的 Mesh 术语。检索范围涵盖了 PubMed、Scopus、Web of Science 和 Embase 等电子数据库，检索时间为 2024 年 3 月。此外，还对纳入研究的参考文献进行了回顾，以查找潜在的相关研究，且未对语言和出版年份进行限制。
3. 选择标准：由两位作者独立进行筛选工作。首先通过筛选标题和摘要确定可能相关的研究，然后对全文进行审查，依据纳入标准来最终确认研究。纳入标准为利用 AR、VR 或扩展现实技术评估骨科手术患者焦虑水平的研究；排除标准包括综述、书籍章节、信件、病例报告、病例系列以及非英文撰写的研究。若两位作者存在分歧，则通过与第三位作者协商解决。
4. 数据提取和合成：为确保数据质量，由三位作者分别独立提取每项研究的数据，之后通过讨论解决所有冲突，形成最终的主表。数据信息记录在 Google Sheets 创建的表格中，涵盖了第一作者、出版年份、研究周期、国家、患者数量、性别、平均年龄、目标人群、纳入和排除标准、手术类型、分组、可视化方式、焦虑评估工具、评估时间以及总体结果等。若有冲突，会咨询第四位作者进行解决。由于数据不足，未进行荟萃分析，而是以叙述的方式呈现结果，并通过详细的表格进行进一步说明。
5. 质量评估：对于随机对照试验（RCTs），由一位作者使用 RoB - 2 工具进行质量评价，第一作者再次检查所有评级以确保准确性。评估主要聚焦在五个关键领域，根据研究在各领域的表现，将其分为 “高风险”“一些担忧” 或 “低风险”。若所有领域均为 “低风险”，则总体判断为 “低风险”；若有任何一个领域存在 “一些担忧”，则总体为 “一些担忧”；若有任何一个领域为 “高风险”，则总体为 “高风险”。对于非 RCT 研究，应用 ROBINS - I 工具评估偏倚，该工具从七个领域评估偏倚，每个领域及总体偏倚均被评为 “低偏倚风险”“中度偏倚风险”“严重偏倚风险”“关键偏倚风险” 或 “无信息”。

三、研究结果

1. 研究选择：从多个数据库中最初检索到 342 项关于在骨科手术中使用 AR/VR 管理焦虑的研究。经过系统检索、去除重复文章、标题和摘要筛选以及全文审查后，最终确定了 24 项符合纳入标准的研究。
2. 研究特征：这 24 项研究包括 16 项随机对照试验和 8 项队列研究，共涉及 1714 名参与者，其中干预组 936 人，对照组 726 人，但有一项研究未明确每组的具体人数。患者年龄范围为 4 - 80 岁，涵盖儿童和成人。研究在 2016 - 2023 年期间发表，美国、法国和英国是该领域研究较为活跃的国家。在目标人群方面，21 项研究评估患者的焦虑，4 项研究关注 VR/AR 对医护人员的影响，7 项研究主要针对儿科人群，多集中于石膏和钢针拆除手术；涉及老年患者的手术主要包括膝关节置换术和上肢手术。大多数研究使用头戴式设备进行可视化，通过智能手机或平板电脑执行干预程序。
3. 评估工具：研究中使用了多种焦虑评估工具，如数字评分量表（NRS）、视觉模拟量表（VAS）、儿童情绪表现量表（CEMS）、社交互动焦虑量表（SIAS）和医院焦虑抑郁量表（HADS）等，其中状态特质焦虑问卷（STAI）使用最为频繁。评估时间点分为术前、术中和术后，多数研究主要评估术前和术后的焦虑情况。
4. 患者焦虑情况
   • 术前焦虑：部分研究观察到接受 VR 暴露的参与者术前焦虑有所降低，但仅有一项研究显示差异具有显著性。
   • 术中焦虑：7 项评估术中焦虑水平的研究均表明 VR 组焦虑程度更低，其中 3 项研究与对照组相比差异显著。不过，对于术前已有焦虑的患者，仅在手外科手术时差异显著，注射时差异不明显。
   • 术后焦虑：多数研究发现 VR 能降低术后焦虑，但也有部分研究显示无差异或 VR 组焦虑更高。由于不同阶段使用的评估工具不同，限制了直接比较。此外，部分研究评估了术前到术后焦虑水平的变化，一些研究表明 VR 组的焦虑降低幅度更大，但也有研究未达到统计学意义。
5. 对医护人员的效果：在 4 项针对医护人员的研究中，2 项发现 VR 暴露对焦虑有显著影响。例如，针对护士的研究表明 VR 干预后焦虑降低；针对创伤科医生的研究显示，VR 组焦虑水平低于非 VR 组。还有研究显示，VR 训练组的外科住院医生比传统训练组更有信心且焦虑更低，但未报告统计学意义。然而，由于研究数量有限且样本量较小，研究结果的普遍性受到限制。
6. 满意度：8 项研究评估了患者对 VR/AR 的满意度。多数研究报告术后患者对 VR/AR 的满意度较高，尤其是在儿科患者中，但也有研究在成人中未发现显著差异。术前也有部分研究发现患者对 VR/AR 的满意度较高。这些不同的结果反映了不同亚组之间的差异，儿科患者的满意度提升更为明显，但由于数据有限，难以进行全面综合分析。
7. 质量评估：根据 RoB - 2 评估，16 项 RCTs 中有 11 项存在 “一些担忧”，6 项呈现 “高风险”。在 ROBINS - I 分析中，2 项非 RCT 研究总体偏倚风险为 “中度”，2 项为 “低”，2 项为 “严重”。

四、讨论

1. VR、AR 和 MR 技术的效果：本综述探讨了 VR、AR 和混合现实（MR）技术在管理骨科手术、石膏拆除或钢针取出患者焦虑方面的有效性，同时也回顾了 VR 技术对医护人员焦虑影响的研究。总体而言，这些技术对患者具有积极影响，包括降低焦虑水平、提高满意度、减轻压力和恐惧、缓解疼痛以及减少麻醉药物的使用。在术前焦虑管理方面，使用头戴式设备（HMD）提供 VR 视频的患者，其术前焦虑和压力明显低于对照组，术后满意度也更高。这一结果与其他研究中 VR 在妇科手术、结直肠手术等领域降低患者焦虑的结论相符。不过，成人患者的焦虑变化存在差异，而儿科患者的结果更为一致。
2. 在儿科患者中的优势：许多研究表明，VR、AR 和 MR 技术在儿科患者中的应用效果更为显著。这是因为儿童更容易受到医疗环境的影响，VR 可以通过将他们沉浸在虚拟环境中，有效分散注意力，从而减轻焦虑和疼痛。例如，在烧伤后物理治疗、伤口护理以及与针头相关的操作中，VR 都能有效缓解儿童的焦虑和疼痛。系统综述也证实了 VR 在减少儿科患者术前焦虑方面的有效性。相比之下，VR 在成人患者中的效果相对较弱，可能是因为 VR 介导的分心作用在儿童中更为强烈。
3. 在手术中的其他应用：VR 和 AR 技术不仅能缓解焦虑，还在手术训练和术前规划方面具有重要作用。术前，VR 可以提供缓解患者焦虑的模块，如手术前通过 HMD 进行引导放松；术中，AR 可以在手术过程中为医生提供解剖学指导，例如在膝关节置换术中，AR 可以将解剖结构投影到患者身上。此外，这些技术还能提高医护人员的技能、改善工作流程和增强信心，进而减少焦虑。研究表明，外科实习生可以通过 VR 训练提高技能，减少操作失误；AR 在外科教育中也具有很大的潜力，能够提供高度模拟、低压力的学习环境，有助于提高学习效果。
4. 未来研究方向：未来的研究需要进一步完善 VR/AR 在骨科领域的应用。首先，应统一焦虑评估工具，以增强研究之间的可比性，便于进行荟萃分析。其次，需要开展更多针对成人骨科患者的大规模随机对照试验，平衡目前对儿科患者的过度关注，明确成人患者中 VR/AR 的效果。还应比较被动式和交互式 VR 干预措施，以优化焦虑管理和训练效果。此外，进行纵向研究，评估 VR 对医护人员技能保持和焦虑降低的长期影响；开展更多不同类型手术（如脊柱手术）的研究；优化 VR/AR 的使用剂量（时长和频率）；评估其与传统方法相比的成本效益，这些都将有助于推动 VR/AR 在临床实践中的广泛应用。
5. 研究局限性：本研究也存在一些局限性。在研究设计方面，相似干预和结果测量的研究数量不足，无法进行合理的荟萃分析。测量方面，焦虑评估工具的多样性限制了研究之间的可比性。研究重点更多地放在儿科患者上，成人和医护人员的样本量较小，这限制了研究结果的普遍性，尤其是对于医护人员相关结果的推广。

五、结论

VR/AR 在减轻儿科骨科患者焦虑方面效果显著，但在成人患者和医护人员中的效果尚不明确。临床医生可以考虑在术前使用 VR 来缓解患者焦虑，并为医护人员提供 VR 培训模块。未来的研究需要使用标准化工具，并开展更多针对成人和医护人员的大规模研究，以解决目前研究结果的差异，推动 VR/AR 在骨科领域的进一步应用。