编辑推荐：
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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
