30、慢性阻塞性肺疾病患者的虚拟现实肺部康复应用

慢性阻塞性肺疾病患者的虚拟现实肺部康复应用

1. 引言

慢性阻塞性肺疾病（COPD）对患者的生活质量产生了显著的负面影响，同时也给英国国家医疗服务体系（NHS）带来了巨大的社会和经济负担。特别是医学研究委员会（MRC）呼吸困难分级为3级及以上（尤其是4级和5级）的COPD患者，存在明显的运动不耐受、特定疾病健康状况下降、情绪状态不佳以及自我报告的日常身体活动减少等问题。

随着科技的发展，虚拟现实（VR）等新技术正迅速影响着医学、计算机科学和工程等多个关键研究领域的新型康复干预措施的发展。在医疗保健研究领域，VR因其可定制性、交互性以及提高学习和康复率的能力而被证明是有用且有效的。与现实世界的康复相比，基于VR的肺部康复（PR）更有趣且危险性更低，还能帮助患者同时改善平衡、协调、肌肉力量和运动范围，并为物理治疗师提供定量数据。然而，目前仍需要对VR在肺部康复中的应用进行全面的探索和评估。因此，本研究旨在评估VR作为老年COPD患者自我管理肺部康复形式的益处。

2. 文献综述

2.1 肺部康复的当前治疗方法

COPD是一种多因素进行性慢性肺部疾病，会导致气流阻塞，进而引起持续且渐进的呼吸困难、咳痰、疲劳和反复的胸部感染。非常严重的COPD患者会经历身体症状、心理困扰、社会隔离和共病等问题。由于肺部气体潴留和过度充气，身体活动会变得不愉快，导致呼吸困难加剧，进而引发焦虑、症状恶化和恐慌等问题。因此，COPD患者普遍存在身体不活动的情况，这又会导致肌肉失能和参与身体活动的能力下降。

肺部康复计划通常包括呼吸肌阻力训练和一般体育锻炼，以及营养指南、药物指导等。其基本目标是改善症状、恢复功能能力和提高整体生活质量。然而，患者往往难以坚持参加传统的康复计划，特别是MRC 3 - 5级的患者，由于职业原因、行动不便和缺乏经济动力等因素，无法经常前往康复中心。

家庭式（即自我管理）肺部康复为传统的诊所式康复计划提供了一种可行的替代方案。它可以缓解与COPD相关的呼吸症状、恢复和改善功能障碍、增强日常生活参与度、促进自主性和提高健康相关生活质量。此外，自我管理教育还可以帮助COPD患者增加身体活动并更有效地管理疾病，具有提高身心健康、时间便利和灵活性、成本效益高以及让患者感觉更强壮和实现目标等额外益处。

目前，针对COPD的自我管理方法有很多，包括通过电话进行的远程康复、比较视频和指导手册以及移动应用程序等。例如，使用移动健康应用程序可以增加患者对症状变化的认识，并有助于他们的自我管理。然而，现有的远程医疗系统往往存在数据输入时间受限、数据错误频繁等问题。此外，虽然VR在康复领域的研究已经进行了多年，但专门针对自我管理肺部康复的研究还比较少。

2.2 虚拟现实在康复中的应用

VR能够创建可控、多感官和交互式的3D环境，在其中可以对人类行为进行激励和测量，为临床和评估治疗提供了传统方法无法实现的选择。VR的关键特征，如沉浸感、反馈和交互性，在特定的康复系统中得到了不同程度的体现。此外，由于VR基于移动设备，患者可以在任何时间、任何地点进行康复训练，不受家庭环境的限制。

研究发现，VR对多种健康状况和临床应用都有帮助，包括疼痛管理、身体康复、焦虑症和创伤后应激障碍的治疗等。在医疗领域，VR的目的不是取代临床专业知识和人为因素，而是提供一套工具来补充和支持康复，并使患者能够参与到自己的健康管理中。通过智能算法或可定制程序，VR可以动态地个性化治疗方案，健康从业者还可以从远程设置访问患者的生理指标，并将其流式传输到VR系统中，以动态改变用户体验。

在英国，约有120万人患有COPD，且患者比例随着年龄的增长而显著增加。研究表明，使用VR进行锻炼的老年患者在 Mobility、下肢肌肉力量、认知、平衡控制、反应时间和预防跌倒等方面都有改善。因此，VR可以被认为是一种可行的康复方法，但需要进一步研究其在肺部康复中的具体应用。

3. 研究方法

3.1 参与者概况

本研究共有10名老年COPD患者参与，其中包括4名女性和6名男性，年龄在62至76岁之间。这些患者（MRC 4 - 5级）存在明显的运动限制，且最容易因COPD急性加重而住院，因此往往不参加传统的肺部康复计划。参与者编号为P1 - P10，用于后续分析。具体信息如下表所示：
|参与者编号|年龄|性别|
| ---- | ---- | ---- |
|P1|75|M|
|P2|68|M|
|P3|69|M|
|P4|73|F|
|P5|62|F|
|P6|71|M|
|P7|76|M|
|P8|69|F|
|P9|63|F|
|P10|63|M|

3.2 PR in VR应用程序

“PR in VR”计划包括八个模块，每个模块对应八周课程中的一周。第一个模块介绍了COPD和PR in VR计划，第二至七个模块包含一组由数字化身指导的练习，并在整个过程中为患者提供有关COPD的信息。第八个也是最后一个模块总结了该计划，并为患者提供参与的激励。

3.3 实验过程

患者在家中使用PR in VR计划进行了为期八周的康复训练。由于患者可以按照自己的节奏进行，因此根据他们的身体状况和完成练习的能力，每个患者在计划中达到的模块不同。有些患者完成了所有八个模块，而有些患者则重复某些模块或只完成了第一个模块。

3.4 定性数据收集

2018年6月，研究人员进行了两次焦点小组讨论和六次一对一访谈。第一次焦点小组讨论在南坎布里亚的一个健康中心进行，由三名COPD患者及其伴侣参加，同时还进行了四次一对一访谈，其中一次是对参加第一次焦点小组讨论的患者的跟进访谈。第二次焦点小组讨论在西坎布里亚的一家综合医院进行，由两名COPD患者参加，另外还进行了两次一对一访谈。

焦点小组讨论和一对一访谈均由两名研究人员、一名物理治疗师和一名医疗助理进行。在整个八周的课程中，物理治疗师和医疗助理通过家访、电话和短信等方式协助患者。访谈问题涵盖了患者在PR in VR计划中的体验，包括益处、改进领域、患者满意度和看法、沉浸式学习、VR设备和应用程序的可用性以及未来继续进行PR in VR的意向等方面。

3.5 数据分析

采用主题分析方法来识别数据集中出现的主题。总体而言，共确定了九个关键主题，其中包括七个益处：力量和移动性增加、依从性提高、动力增强、生活质量改善、自我管理能力提高、满意度提升和信心增强；以及两个改进建议：个性化和技术能力提升。

下面是研究方法的流程图：

graph LR
    A[参与者概况] --> B[PR in VR应用程序]
    B --> C[实验过程]
    C --> D[定性数据收集]
    D --> E[数据分析]

通过以上的研究方法，我们可以更全面地了解VR在老年COPD患者肺部康复中的应用效果和潜在改进方向。接下来，我们将详细探讨研究的结果和讨论。

4. 研究结果与讨论

4.1 VR肺部康复的益处

1. 力量和移动性增加
   • 许多患者（P1、P3、P4、P5、P7、P8、P9、P10）使用VR应用程序后，腿部力量明显增强，这对他们的移动性和进行日常活动的信心产生了积极影响。例如，P8表示：“我明显感觉到我的腿更强壮了，甚至从椅子上站起来都能感觉到。我对家里的事情又有了更多的掌控。”P9在进行日常任务时也提到：“使用VR后，我呼吸没那么急促了，恢复时间也快了很多。”P1称自己“更加灵活，而且没有疼痛”，P5则表示“步行距离有所改善”。
2. 依从性提高
   • 研究发现，VR肺部康复提高了所有患者（P1 - P10）进行锻炼的依从性。与传统方法相比，P9认为“VR更符合我的需求，它能更好地融入我的日常安排，不管我当天状态好坏”。P4甚至一天使用VR多次，“状态好的时候我一天能用两次，我逐渐增加强度，开始使用家里的哑铃了”。
   • 患者们喜欢VR锻炼的灵活性，可以在一天中的任何时间进行。如P1说：“我早上和晚上10点左右都用过。”此外，P4、P5和P7认为VR肺部康复可以补充康复课程，患者可以先通过VR增强体质，直到有足够的体能参加康复课程，他们也喜欢在课程中社交。与在家使用锻炼手册相比，P8觉得“VR比手册更容易”。
3. 动力增强
   • 由于更规律地使用VR进行锻炼，患者（P1 - P5、P7 - P10）表示更有动力出门，而以前他们出门的机会非常有限。P8说：“我曾经以为自己没救了，觉得病情已经无法好转，再也不想出门或享受生活了。但VR让我重新有了信心，给了我重新开始的动力。”
   • 知道健康从业者会跟踪他们的使用情况和数据，对部分患者（P2、P4、P5、P9）的动力提升很重要。P5表示：“知道有人在关注我，这对我很有帮助。”P9则称“我感觉更安心了”。
4. 信心增强
   • 大多数患者（P1 - P5、P7 - P10）在进行日常活动时的信心有所增加。例如，P4说：“它增强了我的信心，让我能更多地出门。”P7表示：“我有足够的信心开始自己灌热水瓶了。”这也表明VR肺部康复帮助患者重新掌控了自己的生活。
   • 锻炼时监测自己的氧气水平和心率对增加患者的信心很重要（P2、P5、P6、P8、P9）。P8说：“锻炼时能看到自己的氧气水平和心率，让我很安心。”此外，完成最后一个模块的患者大多对更高级的课程或额外的项目感兴趣，这表明信心的增加会带来更强的动力和继续参与项目的愿望。例如，P2的伴侣询问：“他已经完成了第八级，而且很喜欢，能不能再给他一个新的项目？”

以下是VR肺部康复益处的总结表格：
|益处|具体表现|相关患者|
| ---- | ---- | ---- |
|力量和移动性增加|腿部力量增强，移动性和日常活动信心提升| P1、P3、P4、P5、P7、P8、P9、P10 |
|依从性提高|更符合日常安排，可灵活锻炼，能补充康复课程| P1 - P10 |
|动力增强|更有动力出门，健康从业者跟踪数据有激励作用| P1 - P5、P7 - P10 |
|信心增强|日常活动信心增加，锻炼时监测指标安心，想继续参与项目| P1 - P5、P7 - P10 |

综上所述，VR在老年COPD患者的肺部康复中展现出了显著的优势。它不仅在身体机能上帮助患者增强力量和移动性，还在心理层面提升了患者的依从性、动力和信心，从而改善了患者的生活质量。未来，可进一步针对个性化和技术能力提升等方面进行优化，让VR更好地服务于COPD患者的肺部康复。

graph LR
    A[力量和移动性增加] --> B[生活质量改善]
    C[依从性提高] --> B
    D[动力增强] --> B
    E[信心增强] --> B

这个流程图展示了VR肺部康复各项益处最终共同指向生活质量改善这一结果。通过持续的研究和改进，VR有望成为COPD患者肺部康复的重要手段。