认知是人类最基本的心理过程，是指个体认识和理解事物的过程，包括从简单地对自己与环境的确定、感知，到注意、学习和记忆、思维和语言等。狭义的认知功能由多个认知域组成，包括记忆、计算、时间空间定向、执行能力、语言理解和表达等方面。认知障碍是由于各种原因导致大脑获取、编码、储存和提取信息功能出现异常，包括记忆障碍、执行/注意障碍、视空间障碍和语言障碍等[1]。引起认知障碍的病因是多种多样的，如血管性（如脑梗死、脑出血）、神经变性（如阿尔茨海默病、路易体痴呆、帕金森病）和感染性（如梅毒、人类免疫缺陷病毒）等。

虚拟现实（virtual reality,VR）是一种基于计算机的人机交互技术，其通过模拟多场景虚拟环境，实现视觉、听觉、触觉等多种感觉的反馈。VR根据沉浸程度可分为完全沉浸式、半沉浸式和非沉浸式[2]。完全沉浸式VR依赖于3D显示器（如头戴式显示器），能够有效地让用户感觉他们存在于虚拟环境中，从而获得最高级别的沉浸感。半沉浸式VR借助大型曲面显示器或投影仪可提供适度的沉浸感和交互性（如Kinect），而非沉浸式VR基于低交互性的平板显示器的桌面（如平板电脑）。近年来VR被逐渐引入康复治疗领域，其在认知障碍患者功能康复中的应用不断增多。

本共识由国家科技部重点研发计划（2018YFC2001600）项目组组织参与单位的康复医学、工程学、人工智能等多学科专家进行会议讨论，结合项目研发过程的经验和成果，并在循证医学方法学的指导下，通过系统检索临床研究数据、评价临床证据及判断证据质量，再经讨论后制订，以期为认知障碍患者的VR康复提供指导意见。

1、证据来源

本共识通过检索Pub Med、Embase、Web of Science英文数据库以及中国知网、万方数据库、维普数据库等中文数据库，纳入基于VR技术的认知功能康复评估和康复治疗的研究文献，参考牛津循证医学中心（Oxford Centre for EvidenceBased Medicine,OCEBM）证据等级评价系统对证据质量进行评价。采用2009年更新制定的版本，并依据临床证据分级标准和推荐强度系统将循证等级划分为5级（1—5级），推荐强度采用A—D（从强到弱）。纳入文献199篇，包括VR认知评估29篇；VR认知干预170篇，其中meta分析38篇。

2、VR认知康复的应用对象范围

采用VR技术进行认知功能评估和干预，在患有发育性和获得性认知障碍的不同人群中被广泛应用。相关疾病包括：(1)儿童和青少年的发育性认知障碍，如脑性瘫痪、自闭症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍和学习障碍等儿童和青少年。(2)最常见的获得性认知障碍包括神经退行性疾病和脑血管病。神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病、额颞叶变性、路易体痴呆等疾病引起的记忆、言语、视空间功能障碍[3]；血管性认知障碍如脑卒中、脑小血管病导致的认知障碍，特别是注意力、执行功能的受损[4]。(3)老年人、精神疾病和肿瘤等特定人群的认知功能障碍、职业相关认知退化[5,6]，以及经历过大手术或长期住院的患者的慢性康复期的认知康复[7]。

VR认知干预的场合包括：康复医院，综合医院康复科、神经科、老年科，社区卫生服务中心和居家康复等。通过在这些场合使用VR，患者可以在模拟的环境中进行认知训练和评估，有助于提升他们的认知能力和日常生活技能。在疫情和其他导致患者难以亲自到访医院的情况下，VR技术可以通过远程康复程序提供支持，使患者在家中也能继续进行有效的认知康复。

VR在认知康复中应用对象范围广泛，但面上也存在一些禁忌证需要注意。首先，有严重出血倾向的患者在使用VR设备可能涉及头部移动和可能的碰撞，患者容易因头部受伤而引发内部出血。因此，通常建议避免使用VR设备或在使用时谨慎小心，并在医生的指导下进行。此外，对于心脏病患者、癫痫患者或者有严重运动障碍的人群，使用VR设备可能会引发不适甚至诱发相关症状。有严重焦虑、精神分裂等精神疾病患者可能对虚拟现实中的刺激产生负面反应。因此，在使用VR技术进行认知康复之前，需要严格评估患者的病史及特殊情况，以确保其安全性和有效性，并在专业人士的指导下进行操作和监督。

此外，认知康复VR应用的安全措施至关重要。这些措施包括：确定VR要适用于特定年龄段的患者；确保患者在医疗专业人员的监督下使用VR设备；强调VR程序不能替代传统治疗和药物；明确向患者公开VR技术相关的不良反应数据等。此外，治疗师在使用VR程序前应接受专业培训，并在程序使用过程中密切监控患者的反应。

治疗师和研究者应根据VR认知干预的设计和目的不同，决定是否以及如何介入VR干预过程。在一些被动的认知训练中，治疗师可能仅需要低强度的参与；而在需要主动交互的VR认知训练中，治疗师则需要更多地介入。在VR环境中以虚拟形象出现，进行远程实时指导时，则可能需要高强度的治疗师参与。对于自主VR认知训练，治疗师可能仅作为观察者，但至少应确保治疗的安全性，评估治疗结果，并在必要时介入。

3、VR认知康复的内容要求

3.1 基于VR技术的认知功能康复评估

VR认知功能评估应专门针对不同的认知域进行设计，如记忆力、空间定向、注意和执行功能、语言理解和表达能力等。例如，对于阿尔茨海默病患者，重点关注记忆力和空间定向能力的评估[8]；而对于脑卒中患者，则更关注他们的语言和执行功能[9]。VR评估要精确地针对患者的特定需求和症状表现。

VR认知功能评估应该创建模拟真实生活场景的虚拟环境，这不仅可以提高评估的真实性，还能使患者在更贴近日常生活的环境中进行测试。例如，通过模拟超市购物场景，评估患者的计划制定、决策能力和记忆力[10]；通过模拟公共交通环境，评估患者的注意力、空间定向和社交能力[11]。VR评估内容应根据患者的年龄、病情、文化背景等因素进行个体化定制，并能够根据患者在评估过程中的表现进行适应性调整。

VR评估系统需要具备高度的互动性和沉浸感。与传统的评估方法相比，这种设计可以使患者更加积极地参与到评估过程中，从而更真实地反映其认知功能[12]。

为了确保评估结果的准确性和可靠性，VR评估系统应能够准确、连续地记录患者在虚拟环境中的表现，包括反应时间、任务完成情况、错误类型等。这些数据对于评估结果的解释和后续康复计划的制定至关重要。

VR评估工具和程序必须经过严格的标准化和实证研究验证，以确保其效度和信度。

3.2 基于VR技术的认知功能康复治疗

个性化和定制化的设计是VR认知功能康复治疗的核心。考虑到每个患者的认知障碍状况和需求不同，VR训练内容应根据个体的具体情况进行设计。例如，对于记忆障碍的患者，设计一系列记忆增强的训练任务，如记忆物品的位置或序列[13]；而对于执行功能受损的患者，设计一些需要规划和决策的任务，如虚拟的任务完成或问题解决场景[14]。考虑到患者的文化和语言背景对认知处理的影响，VR训练内容应具有文化适应性。例如，应使用患者熟悉的符号、语言和场景，以提升训练的相关性和易接受性。

模拟真实生活场景是VR认知训练的一大优势。通过创造类似超市购物、使用公共交通或安排日常家务等活动的虚拟环境，患者可以在接近真实的情境中练习和提升日常生活中所需的认知技能[15]。这种现实模拟不仅增强了训练的相关性，也有助于患者更好地将训练成果应用到日常生活中。虽然VR提供了一个沉浸式的训练环境，但将虚拟训练与现实环境相结合也很重要。例如，设计一些训练任务，要求患者在虚拟环境中学习技能后，在现实生活中应用这些技能。

VR技术的一个独特优势是其提供的多感官互动体验。跨感官协同的任务，如视觉和听觉信息的整合，有助于提高患者的综合感官处理能力和注意力控制[16]。在VR认知训练中，很容易忽视情绪和动机因素。设计训练时，应考虑引入相关元素以激发患者的积极情绪和动机，如使用鼓励性的反馈、奖励系统以及吸引人的视觉和声音效果。除了视觉和听觉刺激，VR还可以结合触觉反馈，如使用震动或温度变化来增强训练体验。这种多感官刺激对于激活大脑的不同功能区，促进记忆和注意力的提升非常有效[17]。

VR技术可以和相关辅助技术有机结合，可以将VR认知康复变得更加高效和普及。对于运动功能受限的患者，VR认知训练应与机器人或外骨骼等运动辅助技术相结合，可以帮助患者完成VR环境中的物理互动，如行走、抓取物体等，同时促进认知功能的康复训练[18]。设计的VR训练内容应着重于运动和认知功能的协调[19]。结合VR技术与其他数字化工具的可能性和优势，多元化的治疗方式可能为认知康复带来更为全面和有效的治疗手段。如在VR技术的基础上，增强现实（augmented reality,AR）技术的应用可以为患者提供更丰富的交互体验。AR技术可以将虚拟信息叠加在真实环境中，帮助患者更好地理解和适应其物理环境，尤其是在日常生活技能训练方面。将VR技术与移动健康应用程序结合，可以促进患者在家中的自我管理和训练。通过移动设备，患者可以接收定制化的训练计划和反馈，增强其参与度和康复效果。

VR认知功能康复训练的一个常被忽视的方面是社交互动。虚拟环境可以模拟各种社交场景，提供与虚拟角色甚至其他用户的互动机会有助于提升患者的社交技能和情感理解。如群体活动或协作任务，可以促进患者的社交技能和团队合作能力[20]。

脑功能康复的核心是特定神经环路的重塑，而目前虚拟现实康复训练技术较多关注视听场景带来的趣味性和沉浸度，导致其临床疗效遇到瓶颈。VR在认知康复中的应用需要在单纯视听刺激任务的基础上，更深入地结合特定神经环路的重塑机制和理论，构建环路靶向的VR认知任务。VR训练内容应基于神经科学的研究，针对特定的神经环路和大脑区域进行设计。例如，如果目标是改善患者的执行功能，训练内容应专注于激活和加强前额叶相关的神经环路[21,22]。设计的VR任务应有明确的神经科学基础，确保每个任务都旨在通过特定的神经机制来促进认知功能的恢复或增强。例如，通过复杂的决策任务来激活大脑的决策制定区域[23]。VR内容设计应结合认知神经科学的研究成果，包括神经环路重塑机制以及认知康复的最新理论。

4、VR认知康复的不良反应

不良反应包括VR技术本身带来的不良反应，如眼睛疲劳和视觉不适、眩晕和恶心、平衡和空间定位感知问题，建议选择更加稳定和静态的VR场景，或适当减少使用时间，在VR训练期间确保足够的休息间隔。对于易患癫痫或有癫痫倾向的人，VR中的快速闪烁可能诱发癫痫发作。建议控制屏幕闪烁频率，避免使用过于剧烈的视觉效果，对有癫痫风险的患者进行筛查，避免高风险患者使用。

不良反应也包括认知康复特异性的问题。如干扰认知康复进程，这主要发生在VR训练不适合患者的特定情况，例如，对VR环境过于敏感的患者可能会感到压力或焦虑，这可能阻碍他们认知能力的恢复。特别是在模拟高风险或紧张的场景中，患者可能会有过度的心理压力，影响在训练中的参与度和康复疗效。VR环境的沉浸感和多感官刺激可能会导致某些患者经历认知过载，特别是在初期适应VR训练时[24]。这种过载可能表现为注意力分散、思维混乱，甚至在极端情况下，可能导致临时性的认知功能下降[25]。这种情况通常发生在VR环境过于复杂或刺激强度过高时，特别是对于那些认知能力受损较严重的患者。治疗和研究团队应密切监控患者的反应，及时调整康复计划。这包括对VR场景的选择、训练的强度和持续时间进行适当的调整，以及在必要时提供额外的心理支持。重要的是要确保VR训练的内容和强度与患者的个人需求和能力相匹配。另外，还可能出现现实环境适应性障碍，长时间暴露于虚拟环境中可能导致患者在现实世界中的感知和认知能力出现暂时性适应障碍。这种现象可能表现为在现实世界中的方向感丧失、时间感知错乱，甚至在日常活动中的协调性下降[26]。因此，为了减轻这种影响，VR训练应与现实世界的活动相结合，以帮助患者保持两者之间的平衡。例如，可以在VR训练后进行现实世界中的相应活动，以帮助患者逐渐适应现实环境。安排团体活动，让患者在现实生活中与他人互动，以补充VR训练的真实社交性[27,28]。

5、VR认知康复流程

临床上，功能康复需要经历评估-康复治疗-再评估-康复治疗-疗效随访的过程，需要在精准评估的基础上不断优化治疗、康复方案和技术路径。对于VR认知康复，可遵循以下流程：

5.1 治疗前评估

包括认知能力、身体状况和心理状态的全面评估。对患者的认知功能的详细分析，除了常规的认知评估，更深入地分析特定认知域的障碍，如工作记忆、空间理解、注意力切换等，有助于制定更精准的VR认知康复治疗方案。在治疗前还应使用标准化的认知测试工具，结合医学影像和神经心理评估，以识别患者的认知障碍与其大脑结构和功能之间的关系，明确认知障碍的神经基础，为后续的个性化治疗奠定基础。

5.2 治疗前准备

需要向患者和其家属解释VR治疗的流程、目标和潜在的风险与益处。此外，应测试患者对VR设备的适应性，包括技术适应性和心理适应性。为避免设备引起的不适，可以提前进行短时的适应性训练。尤其是对于使用机器人和外骨骼辅助设备的患者，需要进行设备的调试和适配，确保患者能够舒适且安全地与设备互动。

5.3 正式治疗

应结合VR技术和辅助设备，设计针对特定认知障碍和神经环路的个性化康复方案，充分利用神经环路重塑机制来提高治疗效果。对于执行功能障碍的患者，可以设计需要规划和决策的虚拟任务，同时利用机器人辅助技术协助进行复杂的执行动作模拟。治疗应在专业人员的指导下进行，重点是通过特定的VR场景和任务来促进认知功能的康复。注意事项包括监控患者在治疗过程中的认知和运动反应，确保他们在训练中感到舒适，并及时调整治疗方案。

5.4 治疗后报告

应提供详细的治疗报告，包括患者在特定任务中的认知表现数据、运动交互数据以及任何显著的进步或问题。为后续治疗提供重要信息，同时帮助患者了解自身的康复进程。

5.5 定期评估

定期对患者的认知功能进行评估，以监测其在治疗过程中的进展，追踪患者在特定认知功能上的改善，如注意力持续时间、记忆保留情况等。这些评估应使用与治疗前相同的工具进行，以确保结果的可比性。评估应涵盖从基本的认知任务到复杂的认知运动协调任务。这些评估结果将指导后续治疗的调整和优化。分析患者在长期治疗中的认知趋势，以评估VR训练的长期疗效。

5.6 向现实世界应用的过渡

治疗的最终目标是提高患者在现实生活中的功能和自理能力。因此，应鼓励和指导患者将在VR环境中学习到的技能应用于日常生活中的具体场景。模拟现实生活中的任务，如购物计划、家务安排，以促进真实生活能力的提升。对于使用辅助技术的患者，应考虑如何将在虚拟环境中的学习经验转化为现实生活中的实际操作技能。

5.7 最终评估和后续跟进

综合评估患者在认知功能和日常生活技能上的进步。根据最终评估结果，制定后续跟进计划，包括必要时的进一步治疗、家庭康复指导或其他支持措施。对于长期需要使用辅助技术的患者，应提供持续的技术支持和指导。

6、基于VR技术的认知功能康复临床应用推荐

6.1 VR技术应用于认知功能康复评估

在康复医学领域，特别是认知功能康复方面，利用VR技术进行认知功能评估是一个创新且有效的方法[29]。首先，关键在于根据被评估者的需求和评估目标选择合适的VR类型，无论是沉浸式、半沉浸式还是非沉浸式。使用高质量的VR设备，可以显著提高评估的准确性和用户体验。其次，在评估任务设计上，应覆盖各类认知域，如记忆、空间认知和执行功能等；同时模拟真实生活场景，如购物、使用公共交通和家庭管理等，以确保评估的实用性和准确性。此外，对VR认知评估工具进行信度和效度的验证是保证评估结果可靠性的重要环节。考虑到个体差异和文化背景，个性化的评估选项是不可忽视的部分。同时，用户体验和操作便利性也是至关重要的，要确保VR评估界面直观易懂，并采取措施预防和管理可能出现的不适，如眩晕、视力疲劳等。在数据处理方面，应对收集的数据进行精确的处理和分析，并严格保护评估数据的隐私。为了跟上技术进步和最新研究成果，定期对评估工具进行必要的评估和更新（专家建议）。

6.2 VR技术应用于认知功能康复治疗

已有非常多的随机对照试验和meta分析研究结果表明，基于VR的认知功能康复可以显著改善各种疾病引起的认知障碍患者的认知功能，提高日常生活能力，包括脑卒中[30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50]、阿尔茨海默病[51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62]、轻度认知障碍[63,64,65,66,67]、帕金森病[68,69]、脑外伤[70,71,72,73,74,75,76,77,78,79]、肿瘤[80,81,82,83,84,85,86]、精神系统疾病[87,88,89,90]、心肺系统疾病[91,92,93,94]等。

6.2.1 脑卒中：

VR认知康复对脑卒中患者表现出显著的疗效，尤其在注意力、记忆力、视空间能力、执行功能等方面[95]。1项随机对照研究结果显示常规认知康复治疗在增加基于VR技术的认知功能康复后疗效更显著[32]（推荐强度A/1b）。5项meta分析研究结果显示基于VR技术的认知功能康复对脑卒中患者的整体认知功能、注意功能、执行功能、言语功能、视空间功能均显示出更好的疗效[96,97,98,99,100]（推荐强度A/1a）。

6.2.2 脑外伤：

VR技术可有效介入脑外伤患者的认知康复中，显著提升患者的注意力、记忆力、执行功能、空间认知等多个领域的认知功能恢复[101]。1项系统综述对既往研究分析发现了VR对脑外伤患者认知功能的改善具有促进作用，并推荐了明确的治疗方案：结合不同的VR工具进行每天10—12次，持续时间20—40min，每周2—4次的训练[101]（推荐强度B/2a）。研究中VR训练内容包括从基本的蔬菜和水果识别的认知训练逐步过渡到更复杂的字母和数字识别的认知训练，适应于患者的具体需求和恢复阶段[74]。

6.2.3 老年人：

VR认知康复对于改善老年人的认知功能表现出明显的疗效，特别是执行功能、注意力和工作记忆[102,103]。3项meta分析研究结果显示基于VR技术的认知功能康复对老年人的整体认知功能显示出更好的结果[104,105,106]（推荐强度A/1a）。VR训练根据老年人的具体需要进行个性化调整，涉及多样化的训练场景，如VR厨房、花园和卧室场景下的日常生活任务模拟以及体育场场景下的运动任务等。

6.2.4帕金森病（Parkinson's disease,PD):

VR认知康复对于改善帕金森病引起的认知功能障碍表现出显著效果，特别是在注意力、记忆力、视空间能力和执行功能方面[107]。VR技术为帕金森病患者提供认知和感觉刺激反馈，被认为是个性化康复和家庭治疗的替代方案[108]。1项随机对照研究的初步结果显示，VR训练相较于传统的康复训练对于执行和视觉空间能力方面的认知功能有更大的改善[109]（推荐强度A/1b）。1项系统综述显示运动游戏和VR结合可能被认为是PD患者认知康复框架中有前途的康复干预措施[110]（推荐强度A/1a）。

6.2.5 精神类疾病：

VR认知康复对于改善精神类疾病引起的认知功能障碍表现出显著效果，研究证据涉及孤独症[111]、强迫症[90]、抑郁症[73,87,88,112]、精神分裂症[113,114,115]等疾病的VR认知康复。12项随机对照研究结果显示基于VR技术的认知功能康复疗效显著，推荐VR与常规认知康复相结合[73,87,88,90,111,112,113,114,115,116]（推荐强度B/2b）。研究涉及的VR训练任务包括情景互动训练、VR暴露治疗（virtual reality exposure therapy,VRET）以及一些特定的认知功能训练任务等。

6.2.6 多种认知功能障碍疾病：

在轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment,MCI)[60,63,64,66,67,117,118,119,120]、阿尔茨海默病[51,53,54,55,57,58,59,61,62,121,122]、非痴呆型血管性认知障碍[123,124]和主观认知下降（subjective cognitive decline,SCD)[125]等认知康复治疗中，VR认知康复可以有效改善患者的认知功能，且VR康复联合常规认知康复训练的效果优于单纯的认知康复训练，包括记忆力、注意力、语言能力、视空间和执行功能等方面（推荐强度B/2b）。有研究结果明确表明，12周基于VR的认知康复可增强MCI老年人的定向力、视空间感知和注意力等功能，建议使用VR应用程序来进行认知训练以更好地改善MCI老年人的认知功能，可有效延缓轻度认知障碍向痴呆的转化[126]。针对老年痴呆患者，沉浸式虚拟现实技术不仅可以有效改善其认知功能，还能有效缓解其焦虑抑郁的心理状态，提升日常活动能力[51,62]。此外，VR训练还可有效地改善SCD患者的功能性体适能，适用于养老机构内推广应用[125]（推荐强度B/2b）。2项随机对照研究结果显示，基于VR技术的认知功能康复疗效显著优于常规认知康复治疗[121,127]（推荐强度B/2b）。19项meta分析研究结果显示基于VR技术的认知功能康复对多种认知患者整体认知功能、记忆功能、执行功能和视空间功能均显示出更好的结果[5,98,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144]（推荐强度A/1a）。VR技术可作为认知功能康复治疗的有效辅助手段。但VR干预的效果因患者的疾病情况、认知障碍严重程度、使用的VR技术和干预方法的不同而有所差异。在临床应用时，应结合患者的具体情况进行个性化设计和调整。

6.2.7 脑瘫儿童：

基于VR的认知康复对于改善脑瘫儿童的认知功能表现出显著效果（推荐强度B/2b）。有研究结果表明，10周基于VR的认知康复可增强脑瘫儿童的认知功能，且显著优于单纯的认知康复疗法。建议将VR应用于认知康复，以改善脑瘫儿童的空间感知、运动执行、视觉运动构建和思维操作[145]（推荐强度B/2b）。也有研究指出，基于家庭的VR训练有助于改善脑损伤儿童的社会认知功能、运动模式和效率，是将临床治疗扩展到家庭的有效手段[146]。VR训练根据儿童的具体需要进行个性化调整，涉及多样化的训练内容，如日常生活任务模拟、游戏等多样化训练内容和训练环境等。

7、总结与展望

VR技术在认知障碍康复领域展现出显著潜力。VR技术通过模拟多样化的虚拟环境和提供沉浸式体验，不仅改善了认知功能评估的精确度和效率，还在多种疾病引起的认知功能障碍中显示出促进认知功能康复的显著疗效。VR认知康复通过刺激特定脑区，如前额叶和海马，促进大脑重塑，从而改善注意力、记忆力、视觉空间能力和执行功能。未来研究需关注VR在不同患者群体中的应用效果，探讨其与其他数字化工具的结合使用，结合特定神经环路重塑机制和理论，以及开发个性化康复方案，以进一步提升其在认知障碍康复中的应用价值。

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基金资助:国家科技部重点研发计划项目(2018YFC2001600,2018YFC2001604);

文章来源:徐建光,单春雷,敖丽娟,等.虚拟现实技术应用于认知功能康复的专家共识[J].中国康复医学杂志,2024,39(05):609-617.