虚拟现实技术对慢性阻塞性肺疾病患者肺康复训练效果的Meta分析

胡光前,李平东,罗冠祥,盛青青,陈思曼,黄 瑶,李华芬,刘秋文,宫玉翠

广州医科大学附属第一医院,广东广州 510000

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种以持续气流受限、具有气流阻塞为特征的慢性肺部疾病[1]。COPD可引起广泛的功能障碍,进一步可发展为肺源性心脏病和呼吸衰竭,严重影响患者的生活质量,给COPD患者家庭与社会带来沉重的经济负担。目前COPD患者的康复已成为我国重要的公共卫生问题[2]。肺康复(pulmonary rehabilitation,PR)作为一种有效且常用的慢性呼吸系统疾病的康复方案,可改善COPD患者呼吸道功能,增强其运动耐力和促进疾病平稳[3]。交通、地域限制是阻碍肺康复开展和降低患者肺康复依从性的重要影响因素,虚拟现实(virtual reality,VR)技术具有任务导向,多强度、场景、感官选择及反馈,远程居家康复等特点,可打破交通、地域限制[4]。由VR技术生成的虚拟环境可以让患者产生身临其境的感受,激发患者对康复训练的兴趣,提高患者康复训练的完成率与依从性,最终提高患者康复训练的效果[5]。研究[5]表明,VR技术对COPD患者的运动能力、康复依从性、生活质量等方面有积极作用。目前,VR技术对患者肺康复训练效果尚存争议[6]。本研究将通过Meta分析,运用沉浸式或非沉浸式VR技术对COPD患者肺康复训练的临床研究文献进行综合评价,以期为改进COPD患者的肺康复策略提供借鉴。

1.1 检索策略

本研究检索中国生物医学文献数据库、Web of Science、PubMed、EBSCOhost、万方数据知识服务平台、Cochrane Library、中国知网。检索词采用自由词与主题词相结合的方式,并配合滚雪球式检索。英文检索词:“pulmonary rehabilitation”“COPD/chronic obstructive pulmonary disease/chronic respiratory disease”“virtual reality/virtual”“exergame”“digital”“active video game”“somatosensory game”。中文检索词:“慢性阻塞性肺疾病/慢性呼吸系统疾病”“虚拟现实/虚拟环境/体感游戏/情景互动”“肺康复/呼吸康复/康复”。文献检索时间为从建库至2022年3月。

1.2 文献纳入和排除标准

1.2.1纳入标准

文献语言为英文或中文;患者诊断符合《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013修订版)》诊断标准[7];试验组采用沉浸式或非沉浸式VR系统或技术进行肺康复训练,对照组采用常规肺康复训练;主要结局指标包含第1 s用力呼气容积与用力肺活量比值(forced expiratory volume in one second, FEV1)/(forced vital capcacity,FVC),6 min步行距离(6-minute walk distance,6MWD),改良版英国医学研究学会呼吸困难指数评分(modified British Medical Research Council,mMRC);研究类型为随机对照试验。

1.2.2排除标准

会议论文、动物实验、综述及找不到原文的文献;试验设计缺陷(如其他类型对照、资料不全等)的文献。

1.3 文献筛选及质量评价

由两名研究者进行全文阅读及数据提取,主要包括研究国家、作者姓名、患者年龄、干预时间、干预方法、干预频率、干预强度、发表时间、样本量、评价指标等信息。依照Cochrane手册5.1.0版本[8]推荐的偏倚风险评估法进行文献质量评价。评价内容包括数据结果的完整性、随机分配方法、盲法、分配隐藏、选择性报告研究结果及其他偏倚来源,对每个项目用“偏倚风险高”“偏倚风险低”和“不清楚”进行评价。当纳入研究全部满足以上要求时,等级为A;若部分满足,等级为B;若完全不满足,等级为C,并不予纳入。由两名受过系统循证培训的护理研究生独立对已纳入的文献进行质量评价,得分越高说明文献质量越高。存在不同意见时由第三方研究者共同商议决定。

1.4 统计学分析

通过RevMan 5.3软件对结局指标进行分析:通过计算加权均数差(weighted mean difference,WMD)表示合并效应量大小,同时计算95%的可信区间(confidence interval,CI),检验水准为P<0.05时的差异有统计学意义;异质性检验:纳入研究间无异质性或异质性较小(P≥0.1,I2<50%),通过固定效应模型进行Meta分析,异质性较大则通过随机效应模型进行分析。纳入的文献不适用漏斗图评价发表偏倚情况时,其敏感性分析通过采用两种效应模型(固定和随机)对每项合并纳入的研究逐一剔除后再次进行Meta分析,如果最终结果未发生明显变化,则提示本次研究的结果具有较好的稳定性。

2.1 文献检索结果

根据文献检索策略,初步检索文献523篇,其中英文文献321篇、中文文献202篇。初筛后剔除不符合纳入标准的248篇文献,经两位研究者独立阅读全文后进行第二步筛选,最终共纳入6篇文献[9-14],其中中文文献2篇[13-14]、英文文献4篇[9-12]。文献筛选流程见图1,纳入文献基本特征见表1,纳入文献的质量评价结果见表2。

表1 纳入文献基本特征(n=6)

表2 纳入文献的质量评价结果(n=6)

图1 文献筛选流程图

2.2 Meta分析结果

2.2.1活动耐力

本研究的6篇文献[9-14]均报道了研究对象的6MWD结果,各研究间存在异质性(I2=53%,P=0.06),进一步进行敏感性分析,对纳入文献进行逐一剔除再进行Meta分析后,发现异质性主要来源于Rutkowski等[10]与Sutanto等[12]的研究,删除此2篇文献后异质性消失(I2=0%,P=0.47),可能与纳入患者基线6MWD实验水平均高于其他纳入研究有关,因此选用固定效应模型进行分析。结果表明,经过VR技术干预后试验组的运动耐力明显优于对照组,差异具有统计学意义(SMD=22.06,95%CI:8.66～35.46,Z=3.23,P=0.001),见图2。

图2 VR技术对6MWD实验影响的森林图

2.2.2肺功能

本研究共有2篇文献[13-14]报道了研究对象的FEV1/FVC(%)。各研究间无异质性(I2=0%,P=0.46),故选用固定效应模型进行分析。结果表明,经过VR技术干预后试验组的呼吸功能明显优于对照组,差异具有统计学意义(SMD=6.88,95%CI:3.69～10.07,Z=4.23,P<0.000 1),见图3。

图3 VR技术对FEV1/FVC(%)影响的森林图

2.2.3呼吸困难程度

共有2篇文献[9,12]报道了研究对象的mMRC。各研究间无异质性(I2=0%,P=0.73),因此选用固定效应模型进行分析。结果表明,经过VR技术干预后实验组的mMRC评分下降值与对照组比较不明显,差异无统计学意义(SMD=0.15,95%CI:-0.13～0.43,Z=1.03,P=0.30),见图4。

图4 VR技术对mMRC影响的森林图

3.1 基于VR技术的肺康复训练可提高COPD患者的运动耐力

运动能力低下是COPD患者的主要负担之一[15]。研究[6]表明,缺乏运动训练会导致骨骼肌运动障碍,而基于VR技术的肺康复训练可以提高患者进行运动训练的意愿以及依从性,从而提高患者的运动耐力。本研究结果显示,试验组的6MWD实验距离明显优于对照组,差异具有统计学意义(P=0.001)。Butler等[16]研究发现,传统运动康复与基于VR的运动康复能产生相似的生理反应(如最大心率、耗氧量等),基于VR技术的运动康复有代替传统肺康复的可能。Sampson等[17]研究表明,相较于被动完成训练任务,主动完成指定训练任务可以增强运动神经的可塑性,改善肌肉的控制能力。VR设备提供的运动类型丰富多样,并且多数以游戏的形式开展,可让患者体验到多种运动,并且可通过设置游戏的难度等级,使患者对运动产生兴趣并能给患者带来愉悦感[4]。此外,通过VR设备,患者能够及时得到运动及视听反馈,并能及时获得其运动姿势、幅度、速度的评估结果,以此来调整其运动方案,可有效增强肺康复训练效果,进而增加患者对于肺康复的信心,从而让患者更加积极地参与康复运动,形成良性循环,最终改善患者的预后[5]。

3.2 基于VR技术的肺康复训练可改善COPD患者的肺功能

肺功能检查是判断气流受限的主要客观指标,对COPD诊断、严重程度评价、疾病进展、预后及治疗反应等有重要意义[7]。本研究结果显示试验组的FEV1/FVC(%)高于对照组,差异有统计学意义(P<0.000 1)。基于VR技术的肺康复训练给患者提供了多种间歇性互动锻炼游戏,并可个体化调节患者的训练难度,可有效减少患者运动时的耗氧量,从而降低患者因惧怕运动时产生呼吸困难而造成的运动积极性下降[4,6]。胡丹丹等[13]研究表明,VR技术在COPD患者中应用效果良好,可提高患者的肺康复积极性并明显改善患者的肺功能。基于VR技术的肺康复训练类似于间歇运动,可有效降低患者运动时的耗氧量与体力损耗,并鼓励患者参与肺康复训练,形成具有正向反馈的肺康复行为习惯,从而提高患者的肺功能,进一步改善其预后。

3.3 基于VR技术的肺康复训练对COPD患者呼吸困难程度的影响尚不明确

气流阻塞是COPD的特征,呼吸困难的感觉主要由肺泡内气体交换障碍所导致[18]。本研究结果显示,基于VR技术的肺康复训练对患者呼吸困难程度的改善效果不显著。这可能与现有的基于VR技术的肺康复训练更加注重全身的运动耐力锻炼,较少与呼吸训练相结合有关[4]。且现有的VR康复锻炼较多使用公司已开发的成熟VR游戏,可以保证VR游戏的可靠性与其图像呈现出逼真及具有吸引力的效果,但COPD患者群体多以老年人为主,需要持续监测运动强度以保护患者的安全,为COPD患者研发特定的VR康复游戏。此外,此结果可能因现有研究较少、测量时间点和样本大小的不同而受到限制,仅有两项研究[9,12]使用mMRC来评估干预课程结束时患者的呼吸困难。目前仍需要更多类似的高质量随机对照试验来验证基于VR技术的肺康复训练对呼吸困难的影响。

3.4 局限性和启示

本研究最终只纳入了6篇文献且多为B级文献,大多数研究在VR技术的分配隐藏与盲法实施上存在不足,而且本研究只检索了公开发表的中、英文文献,对于其他语种和灰色文献的检索存在欠缺,可能会造成一定的偏倚;由于VR技术干预的特殊性,无法对试验组患者实施盲法,在结果评测时可能会导致研究对象主观报告数据的偏差。此次Meta分析纳入的研究并没有考虑患者的经济情况、受教育程度、操作VR技术熟练程度等的影响,因此在数据汇总时存在一定的异质性,这也是其他VR技术干预系统评价中常见的局限性。

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