趙彬雨 ，吳 桐 ，馮國和 ，曹梅娟 *

1.杭州師范大學(xué)醫(yī)學(xué)部，浙江 311100；2.杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)日益完善，設(shè)計和服務(wù)不斷創(chuàng)新，在軍事、娛樂、教育、醫(yī)療等各個行業(yè)得到廣泛的關(guān)注。國家“十三五”規(guī)劃綱要和2019年民政部發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大養(yǎng)老服務(wù)供給、促進(jìn)養(yǎng)老服務(wù)消費(fèi)的實(shí)施意見》均強(qiáng)調(diào)支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，且后者著重鼓勵其在健康管理和健康促進(jìn)中的應(yīng)用[1-2]。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢在疼痛護(hù)理、心理治療、康復(fù)訓(xùn)練、遠(yuǎn)程護(hù)理等多個方面展示出廣闊的應(yīng)用前景[3]。本研究總結(jié)了虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用過程中面臨的現(xiàn)實(shí)困境，總結(jié)并提出相應(yīng)的對策，以期更好地將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域，為促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的完善和發(fā)展提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)構(gòu)建的三維仿真環(huán)境，調(diào)動人的視覺、聽覺、觸覺等多個感官，實(shí)現(xiàn)身臨其境的體驗(yàn)[4]。目前其在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域主要應(yīng)用于以下幾個方面：①疼痛護(hù)理，通過虛擬場景或互動游戲分散病人對疼痛的注意力，降低疼痛感知[5]；②心理治療，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建虛擬場景，引導(dǎo)病人進(jìn)入特定情景狀態(tài)并逐漸適應(yīng)該環(huán)境，包括創(chuàng)傷后應(yīng)激性障礙、恐懼癥、自閉癥、精神分裂癥等的治療[6]；③康復(fù)治療，通過模擬日常生活行為或以游戲方式活動肢體，實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練[7]；④遠(yuǎn)程醫(yī)療護(hù)理，醫(yī)護(hù)人員對虛擬病人實(shí)施臨床操作，通過網(wǎng)絡(luò)將動作傳達(dá)給機(jī)器人或其他輔助設(shè)備，由其對病人進(jìn)行相應(yīng)的操作[8]。在以上幾個領(lǐng)域充分展示其沉浸性、交互性和想象性三大特點(diǎn)，發(fā)揮無法替代的優(yōu)勢。

1.1 沉浸性 指通過多感官體驗(yàn)使用戶完全融入計算機(jī)生成的虛擬世界中，甚至忽視所處的現(xiàn)實(shí)世界[9]。在疼痛護(hù)理中，虛擬現(xiàn)實(shí)鎮(zhèn)痛技術(shù)憑借強(qiáng)烈的沉浸感可獲得病人更多的注意力，比傳統(tǒng)分心鎮(zhèn)痛更能顯著降低疼痛感知[10]。此外，許多傳統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練和心理治療都依賴將病人暴露于真實(shí)環(huán)境中或想象特定環(huán)境，存在真實(shí)世界危險性、病人想象能力差異性等局限，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其高度真實(shí)感和沉浸感可有效彌補(bǔ)這些不足，實(shí)現(xiàn)安全暴露和訓(xùn)練，提高干預(yù)的有效性[11]。

1.2 交互性 指處于虛擬世界的用戶通過聲音、語言、動作等方式與虛擬環(huán)境中的各類對象進(jìn)行交互活動，實(shí)現(xiàn)自然的交互體驗(yàn)感受[9]。一方面，和諧的人機(jī)交互可促進(jìn)虛擬環(huán)境與客觀現(xiàn)實(shí)融合，加深沉浸體驗(yàn)[12]；另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)可活動病人肢體，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練的目的[11]。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)通過提供可重復(fù)且標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬環(huán)境和交互行為，可廣泛擴(kuò)大病人的受益范圍，有效緩解我國護(hù)理人力資源不足的問題[11]。同時虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有助于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程體檢、遠(yuǎn)程會診等護(hù)理項(xiàng)目[3]，打破時空界限，節(jié)約時間成本，且在一定程度上增加病人治療時間選擇的自主性和靈活性。

1.3 想象性 指用戶沉浸于虛擬環(huán)境中，通過主動探尋信息獲得理性和感性的認(rèn)識，進(jìn)而深化概念，產(chǎn)生新意和構(gòu)想[9]。該特點(diǎn)在健康教育中發(fā)揮著重要作用，可使專業(yè)術(shù)語和抽象概念形象化、具體化，病人通過觀察、操縱虛擬對象，易于增加對疾病的認(rèn)識與理解，提高自我管理水平[13]。在孤獨(dú)癥患兒的應(yīng)用中，對患兒抽象思維能力和語言能力的培養(yǎng)有較大益處，為克服情緒障礙、社交障礙等提供幫助[12]。

2 現(xiàn)實(shí)困境

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)尚處于起步階段，其設(shè)計質(zhì)量有待提高 目前，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)處于起步階段，在設(shè)計方面仍存在諸多問題。在設(shè)計原理層面，運(yùn)用不同的醫(yī)學(xué)原理可導(dǎo)致治療和護(hù)理效果有較大差異；其次，較多虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)在設(shè)計階段未充分把握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及心理學(xué)相關(guān)原理，可影響病人的依從性和體驗(yàn)感[14]。在設(shè)計內(nèi)容層面，不少虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)缺乏個性化、多樣化和多功能化[15]。如老年人因易抵制變化、學(xué)習(xí)能力較差，對新技術(shù)的接受度比年輕人更低[9]，且有研究表明接受療養(yǎng)院治療、輔助生活和獨(dú)立生活等不同護(hù)理程度的老年人對虛擬內(nèi)容有不同偏好，包括虛擬旅行、繼續(xù)教育、回憶性內(nèi)容、保健和治療相關(guān)內(nèi)容等[16]，而部分系統(tǒng)提供的場景和內(nèi)容較為單一，欠缺個性化和多樣化的設(shè)計。此外，老年人可同時存在平衡功能、認(rèn)知功能等多功能障礙問題，但多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)僅關(guān)注提升改善其中一方面能力，欠缺多功能化設(shè)計，不利于病人的全面康復(fù)[17-18]。在設(shè)計規(guī)范性層面，大部分虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)欠缺設(shè)計理論或框架的指導(dǎo)，存在科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性不足的風(fēng)險，且絕大多數(shù)為小樣本、短期的隨機(jī)對照試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有待商榷[6,19]。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的醫(yī)療護(hù)理方式，成本大幅增加 相比傳統(tǒng)的醫(yī)療護(hù)理方式，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)雖然有助于減輕人力資源不足的負(fù)擔(dān)，但需借助設(shè)備達(dá)到更好的治療和護(hù)理效果，初始運(yùn)行成本較高，推廣受限。在軟件開發(fā)層面，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)需同時兼顧臨床效果和用戶體驗(yàn)，要求護(hù)理人員、虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)人員、策劃人員等多學(xué)科團(tuán)隊(duì)密切合作，增加了人力成本[20]。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)設(shè)計完成后還需根據(jù)試驗(yàn)效果和病人接受度反復(fù)修改、提升場景內(nèi)容和交互形式，進(jìn)一步增加軟件開發(fā)成本[21]。在硬件設(shè)備投入中，一套完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常包括頭盔顯示器、高性能計算機(jī)、操作手柄、頭部跟蹤器等多個部分[22]，而虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)為達(dá)到更好的臨床效果常增加額外的設(shè)備，如跑步機(jī)[23]、機(jī)器人手臂[24]等，更加重了成本。在后期維護(hù)中，硬件維修、軟件更新以及管理費(fèi)用都需要持續(xù)的資金投入[6]。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)需使用專門設(shè)備，易引起暈動癥狀及其他不良反應(yīng) 由于技術(shù)水平受限，使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備后易發(fā)生視覺誘導(dǎo)暈動癥(VIMS)，也稱暈屏癥[25]，其癥狀主要表現(xiàn)為臉色蒼白、冷汗、惡心、嘔吐、眼部不適、方向障礙等[26]。VIMS的發(fā)生率較高，Regan等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的20 min內(nèi)，60%的用戶會出現(xiàn)VIMS，且癥狀可持續(xù)5 h。國內(nèi)外多個虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)在試驗(yàn)階段均有病人發(fā)生VIMS，絕大多數(shù)癥狀較輕，但仍在一定程度上影響到干預(yù)的進(jìn)程和病人的接受度[28-29]。此外，在應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，封閉空間中使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔顯示器因其過熱可引起干眼癥，藍(lán)光可引起視網(wǎng)膜損傷[30]，設(shè)備產(chǎn)生的視覺刺激可引起高危人群癲癇發(fā)作[31]，患有特定恐懼癥（如恐水、恐高）的病人在虛擬世界中面臨特定場景可出現(xiàn)極度恐懼[29]，這不僅干擾疾病治療、降低病人依從性，而且不利于健康。

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)理方式的出現(xiàn)，對護(hù)理人員的能力提出新的挑戰(zhàn) 護(hù)理人員的設(shè)計能力和應(yīng)用能力也是影響虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素。在設(shè)計過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的門檻高，而護(hù)理人員大多缺乏計算機(jī)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的儲備，較難將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與臨床護(hù)理緊密結(jié)合[32]。盡管可通過跨學(xué)科合作或公司承包的方式部分彌補(bǔ)護(hù)理人員對虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識不足，但最終的應(yīng)用效果仍很大程度取決于護(hù)理人員自身對產(chǎn)品設(shè)計的把握。在應(yīng)用過程中，多數(shù)護(hù)理人員對虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)較為陌生，不易辨別適用對象、把握干預(yù)頻率和“劑量”，且難以在臨床操作中解決突發(fā)情況[33-34]。

2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的普及，可能存在倫理隱患 隨著5G技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來可能普及虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療護(hù)理，但可能帶來多種問題：第一，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的社區(qū)化、家庭化使病人長時間面對虛擬人物和機(jī)器，減少護(hù)患溝通，導(dǎo)致人文關(guān)懷相對不足或缺乏，不利于及時發(fā)現(xiàn)和減輕病人孤獨(dú)等不良心理狀態(tài)[15]。第二，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)可能帶來類似游戲成癮的問題。逼真的虛擬場景和有趣的交互行為比網(wǎng)絡(luò)和電子游戲更易讓人成癮，尤其是青少年病人[35]，當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)帶來樂趣的同時可以有效緩解病人的痛苦，或許會增加病人對其的依賴性[15]。第三，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的使用需采集病人基本信息和生理、心理、行為反應(yīng)等數(shù)據(jù)，存在用戶隱私被侵犯的風(fēng)險，且其中一些深層次數(shù)據(jù)可能涉及對個人行為和意識的調(diào)控[36]。

3 對策

3.1 以病人為中心完善設(shè)計，提高虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的質(zhì)量 在設(shè)計原理層面，應(yīng)充分發(fā)揮多學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作的優(yōu)勢，根據(jù)病人病情選擇適合的干預(yù)原理，并基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和心理學(xué)相關(guān)原理，保證治療效果的基礎(chǔ)上提供良好的體驗(yàn)感，增加依從性[14]。在設(shè)計內(nèi)容層面，護(hù)理人員可觀察和參與病人的生活，并通過訪談等途徑了解不同群體的病人需求、對待虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的態(tài)度及偏好等信息，從而有助于站在病人角度開發(fā)個性化、多樣化和多功能化的虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)[15]。在設(shè)計規(guī)范性層面，Birckhead等[19]以美國食品和藥物管理局(FDA)Ⅰ～Ⅲ期藥物治療模式為指導(dǎo)，結(jié)合文獻(xiàn)研究及21名國際專家的建議，最終制定虛擬現(xiàn)實(shí)臨床研究設(shè)計的三階段框架，即虛擬現(xiàn)實(shí)1、虛擬現(xiàn)實(shí)2和虛擬現(xiàn)實(shí)3。虛擬現(xiàn)實(shí)1側(cè)重以用戶為中心的內(nèi)容設(shè)計；虛擬現(xiàn)實(shí)2側(cè)重評估虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的可行性、可接受性、耐受性和初步療效，為大樣本、長期的試驗(yàn)做好準(zhǔn)備；虛擬現(xiàn)實(shí)3側(cè)重驗(yàn)證虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的臨床效果、安全性，并探索其中的機(jī)制，為系統(tǒng)的普及提供科學(xué)依據(jù)。未來研究可根據(jù)此框架制定虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)設(shè)計的量化標(biāo)準(zhǔn)，對保障虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的質(zhì)量有巨大價值。

3.2 加強(qiáng)頂層制度設(shè)計和多方參與，解決初始運(yùn)行成本高的難題 政府機(jī)構(gòu)是開展醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系的建立者和主導(dǎo)者。虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)研發(fā)和運(yùn)行的初始資金量大，單靠學(xué)校或醫(yī)院的資金投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，政府應(yīng)出臺相應(yīng)的扶持政策，激勵醫(yī)院和高校及其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究；也可通過減免稅收或關(guān)聯(lián)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理服務(wù)平臺來吸納相關(guān)企業(yè)資金的加盟[37]。此外，政府可遴選重點(diǎn)項(xiàng)目，加強(qiáng)經(jīng)費(fèi)支持，進(jìn)而示范推廣，既防止重復(fù)研發(fā)帶來的資源浪費(fèi)，又助于保障虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的質(zhì)量[38]。在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的硬件設(shè)備和其他輔助設(shè)備價格下降，更是為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的社區(qū)化、家庭化提供一臂之力[15]。

3.3 做好預(yù)防措施，減少VIMS及其他不良反應(yīng)的發(fā)生 VIMS及其他不良反應(yīng)的預(yù)防重在技術(shù)上的突破和設(shè)計上的改良，同時，在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備使用前做好預(yù)防措施，在使用中監(jiān)測不良反應(yīng)的發(fā)生。在技術(shù)層面，需不斷提高信息追蹤交互設(shè)備的精確度，提升虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔顯示器的舒適度，減少不良反應(yīng)發(fā)生[39]。在設(shè)計層面，護(hù)理人員應(yīng)注意虛擬世界中物體運(yùn)動速度不宜過快[40]，虛擬現(xiàn)實(shí)場景的色彩、紋理和整體復(fù)雜性不宜太過豐富[41]，防止VIMS的發(fā)生。在虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)使用前，盡量避免平衡控制能力不佳、有VIMS史和癲癇史的人群參與虛擬現(xiàn)實(shí)治療，以防VIMS或癲癇的發(fā)生[31]。在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備使用中，護(hù)理人員可通過模擬器暈動癥問卷、姿態(tài)穩(wěn)定性測試和生理狀態(tài)評估等方式及時發(fā)現(xiàn)VIMS病人，并終止病人對虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的使用[42]。此外，Cobb等[43]建議一次使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時長不超過20 min，且第1次使用時應(yīng)有足夠時間探索、熟悉虛擬環(huán)境。

3.4 設(shè)立虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)理小組，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有機(jī)融入臨床護(hù)理中 虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)常由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人員主導(dǎo)，因其不了解護(hù)理工作易引起一系列問題，如若設(shè)立虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)理小組，不僅有利于設(shè)計開發(fā)契合臨床需要的虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)，而且對規(guī)范系統(tǒng)相關(guān)的護(hù)理操作有很大意義。通過以虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)理小組為主導(dǎo)，與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人員展開密切合作的設(shè)計和開發(fā)模式，加強(qiáng)護(hù)理人員對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的認(rèn)知和知識儲備，利于其將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢與臨床護(hù)理緊密結(jié)合[44-45]。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也正在改進(jìn)其高難度的資源開發(fā)和設(shè)計門檻，如虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器[46]，該類軟件的出現(xiàn)有望實(shí)現(xiàn)護(hù)理人員按照實(shí)際需求自由設(shè)計虛擬場景和交互模式，從而使產(chǎn)品更符合預(yù)期設(shè)想。在虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的臨床應(yīng)用中，可以虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)理小組為主導(dǎo)，制定和完善操作指南，規(guī)范應(yīng)用流程，培養(yǎng)臨床護(hù)士對虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的操作能力，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入臨床護(hù)理中。

3.5 處理好科技和倫理關(guān)系，注重倫理層面的建設(shè)

科技是把雙刃劍，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來新的治療與護(hù)理視角，同時也存在倫理隱患。對此，以下幾點(diǎn)措施可供參考：第一，在生物-心理-社會醫(yī)學(xué)模式下，通過定期隨訪或虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)智能反饋的方式監(jiān)測病人的心理、情感及社會功能變化，并采取相應(yīng)的干預(yù)措施，避免不良結(jié)果的發(fā)生[47]。第二，通過設(shè)定治療時長、加強(qiáng)成癮性宣教等方式避免病人對虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)療護(hù)理系統(tǒng)的過度依賴和成癮行為[15]。第三，將涉及個人隱私數(shù)據(jù)及自主行為能力控制的深層次精確數(shù)據(jù)納入國家安全管理的范圍，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全法規(guī)，引入數(shù)據(jù)安全管控機(jī)制[35]，保護(hù)病人個人信息，杜絕潛在危險。