《Journal of Imaging》：Virtual Reality–Based Subjective Visual Vertical Testing: A Scoping Review of Measurement Methods
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基于虚拟现实的主观视觉垂直线（VR-SVV）检测是一种评估相对于重力的垂直感知的便携方法，但其检测方案仍不一致。本范围综述考察了健康成人中基于头戴式显示器（HMD）的VR-SVV检测的基本结局、信度、效度及实施情况。研究人员检索了六个数据库和两个试验注册库，检
基于虚拟现实的主观视觉垂直线（VR-SVV）检测是一种评估相对于重力的垂直感知的便携方法，但其检测方案仍不一致。本范围综述考察了健康成人中基于头戴式显示器（HMD）的VR-SVV检测的基本结局、信度、效度及实施情况。研究人员检索了六个数据库和两个试验注册库，检索时间截至2025年1月14日，并于2026年7月8日进行了更新。共纳入27项研究，涉及1289名参与者和12个VR-SVV系统。检测方案包括静态头直立位、头倾斜位、动态背景及研究特异性范式。静态头直立位的群体水平数值范围为?1.58°至2.2°，处于常用的±2.5°SVV参考范围内。然而，2.1%至13.3%的参与者其带符号均数超出±2.5°参考范围。六项研究报告了静态直立位检测的信度，采用组内相关系数（ICC，0.38–0.85），包括会话内重复性；五项研究报告了测量标准误（SEM）和最小可检测变化（MDC）；六项研究进行了Bland–Altman分析。头倾斜位结果在研究间差异较大，而方案和计算方法的不同限制了对头倾斜位及动态SVV结果的比较。VR诱发症状主要见于动态或高要求方案中。VR-SVV具有可行性和潜在应用价值；然而，仍需要标准化的操作流程、结局指标、参考值及不良事件报告，以实现不同系统和人群间的可靠比较。
论文主体内容总结
1. 引言
主观视觉垂直线（SVV）是一项心理物理学任务，参与者需将视觉线条与其感知的重力垂直方向对齐。传统SVV检测需要暗室或壁挂式半球穹顶等特殊环境以排除外部视觉线索，因此仅在有限机构中可用。基于头戴式显示器（HMD）的虚拟现实SVV（VR-SVV）系统可能克服这些限制。单侧前庭神经切断术或迷路切除术可导致SVV向患耳方向病理性偏移；单侧电刺激前庭亦可人工诱导SVV向阳极侧偏移。生理条件下，头侧倾可引发眼反向旋转（OCR），即前庭眼反射使眼球向与头倾斜相反方向旋转以稳定视野。然而，头倾斜期间耳石输入改变及OCR代偿有限，可导致SVV估计误差。脑干中央前庭通路病变患者可出现病理性SVV偏移或伴眼倾斜反应的躯体侧倾。前庭损伤可能改变重力垂直估计中本体感觉和视觉线索的权重，尤其在慢性病例中。当前理论认为垂直感知依赖于整合躯体感觉、视觉和前庭输入的内在模型。小脑作为内在模型的关键结构，表征身体和环境动力学以进行预测性和适应性运动控制。病理性SVV偏移亦见于帕金森病、多发性硬化及有跌倒史的老年人。重力感知现被理解为多感觉整合而非主要依赖前庭处理。HMD分别向每只眼睛呈现SVV刺激，而传统系统通常呈现单一物理目标。此外，虚拟与现实环境中的垂直感知是否等效仍不明确。传统SVV方案缺乏标准化，而VR-SVV作为较新方法其异质性可能更大。
2. 材料与方法
2.1 范围综述方案
本研究遵循乔安娜·布里格斯研究所（JBI）范围综述方法学。综述方案已在开放科学框架注册。范围综述由TN和KH在JW监督下实施。人群–概念–情境框架定义为：人群，健康成人；概念，基于HMD的SVV测量；情境，实验室和临床环境。由于纳入研究的方法学异质性，研究结果采用描述性综合而非荟萃分析。
2.2 研究筛选
纳入标准包括：（1）基于HMD的VR-SVV检测，包含坐位或站立于平坦表面上的头直立位检测；（2）包含年龄≥18岁的健康成人作为参与者或对照组；（3）全文期刊论文；（4）英文论文。排除标准包括：（1）未使用HMD的计算机化SVV检测；（2）无最终书目信息的在线优先论文；（3）病例报告或会议摘要；（4）SVV方向数据不足以提取的论文；（5）已撤稿论文。研究人员系统检索了六个数据库和两个试验注册库，时间从建库至2025年1月14日，并于2026年7月8日更新检索。未对发表日期或国家设置限制。
2.3 数据收集与分析
两名评审者独立筛选标题和摘要、评估全文资格，并提取研究特征、VR-SVV方案、实验范式、基本SVV结局、信度和效度数据。分歧通过讨论解决。
3. 结果
3.1 研究筛选与选择
共识别444条记录，其中401条来自截至2025年1月14日的六个数据库、两个试验注册库及其他来源的初始检索。2026年7月8日的更新检索新增43条记录。筛选后共纳入27项研究。报告年龄的研究中，参与者平均或中位年龄范围为20.6至78.7岁，样本量范围为10至180。
3.2 27项研究中的基本VR-SVV系统和检测方案
3.2.1 HMD型号与VR-SVV系统
27项研究使用了12个不同的VR-SVV系统。四个系统各在四项研究中使用：丹麦的Virtual SVV?、中国的VertiSVV、法国的Virtualis和立陶宛的VIRVEST。三项研究使用了日本SVV应用。中国的ZT-VNG-I、德国的C-SVV?护目镜和Curator SVV各在一项研究中使用。其余五项研究使用了四个未命名的定制系统。报告的角分辨率或测量精度为0.1°或0.2°。起始条方向在14项研究中报告为随机化。在24/27项研究（88.9%）中，参与者自行控制条调整或停止移动的条。在两项研究中，检查者根据参与者的口头反应调整条直至其呈现垂直。顺时针（CW）偏差定义为正，逆时针（CCW）偏差定义为负。
3.2.2 VR-SVV检测方案
VR-SVV研究按方案大致分为四类：（1）头直立位静态SVV；（2）头直立位及双侧倾斜位静态SVV；（3）头直立位或直立加倾斜位静态SVV及旋转视觉背景动态SVV，或联合棒框检测；（4）研究特异性方案，包括站立于坚硬和泡沫表面上的头侧倾、坐位和行走伴或不伴体重支持、坚硬和泡沫表面上坐位或站立的静态和动态SVV、多个头位静态SVV及动态单侧离心期间的SVV，以及屏幕和VR两种模式的SVV和主观视觉水平检测。
信度采用组内相关系数（ICC）在6/27项研究中评估。测量误差采用测量标准误（SEM）和95%置信水平最小可检测变化（MDC95）在5/27项研究中评估。Bland–Altman分析在6/27项研究中实施。重测间隔为30分钟、同日、1周、至少7天（平均24天）及2–4周。
关于同时效度，与水桶试验及其他传统SVV检测的一致性在5/27项研究中评估。单次VR-SVV会话通常耗时不足1分钟至约5分钟，完整多条件方案通常约15–30分钟，更广泛的方案约45分钟或1.5小时。多条件方案中条件或会话间的休息间隔为1至15分钟。
3.2.3 单次会话中的试验次数
25项研究报告了每次会话的试验次数，范围为2至10次。十次试验最常见，仅在9/25项研究中使用，其次为五次试验和六次试验。
3.2.4 SVV指标
个体水平上，VR-SVV方向通常通过平均预定次数的试验结果计算。群体水平上，静态直立位SVV方向在18项研究中以带符号值报告，在六项研究中以绝对值报告，两项研究同时报告两种。最常引用的参考范围为±2.5°，也有±2.0°和±3.0°的报告。变异性在两个不同层面报告：参与者间离散度以标准差（SD）、四分位距（IQR）或范围表示；参与者内跨重复试验的变异性以SD表示。
3.2.5 参与者的姿势、头部和眼部条件
三项研究使用颈托、下颌托或双侧头托来减少头部晃动。5/27项研究明确报告VR-SVV检测期间头部未加约束。9/27项研究通过集成传感器、外部倾角仪或计算机化追踪系统监测头部或HMD方向。十项研究包含头倾斜检测，其中8/10项研究使用±30°。VR-SVV检测在25/27项研究中为坐位进行，3/27项研究为站立位。五项研究明确报告双眼视。四项研究明确允许佩戴眼镜或其他视力矫正。
3.3 27项研究中的静态VR-SVV检测结果
3.3.1 头直立位
报告的群体水平静态直立位SVV方向范围为?1.58°至2.2°，均在传统参考范围内。三项研究报告了站立位SVV方向，范围为?1.42°至?0.14°。一项研究发现同一参与者坐位与坚硬表面站立位之间无显著差异。报告超出±2.5°范围的参与者比例的研究中，2.1%至13.3%的健康参与者或对照者的带符号均数静态直立位SVV值超出该范围。参与者间变异性范围为0.68°至2.80°。试验间变异性在群体水平为0.70°至1.60°。
五项研究报告了同一VR-SVV系统的差至良好重测信度（ICC，0.38–0.82）。一项研究报告了会话内重复性（ICC，0.76–0.85）及两个VR-SVV设备间的一致性（ICC，0.67）。SEM和MDC95范围分别为0.64°至1.39°和1.76°至3.85°。Bland–Altman分析中，同系统重测评估中配对差异落在95%一致性界限内的比例为93.3%至97.9%。会话间重测评估的均数差异范围为?0.26°至0.19°。
五项研究将VR-SVV与其他SVV检测进行了比较。一项研究显示与传统SVV的良好一致性（ICC，0.76）。另一项研究报告VR-SVV的重测信度高于水桶试验且测量误差更低。相反，一项研究报告VR-SVV的SVV偏移和参与者间变异性大于模拟水桶试验。另一项研究报告VR-SVV的日间重测信度较高但测量误差大于水桶试验。Bland–Altman分析显示VR-SVV与传统SVV及水桶SVV之间的大多数配对差异落在95%一致性界限内。VR-SVV与其他SVV检测间的均数差异范围为?1.46°至0.18°。
性别差异在4/27项研究中考察，未发现显著的群体水平差异。
3.3.2 头倾斜位
8/27项研究评估了±30°头倾斜位静态VR-SVV。头倾斜检测期间，三项研究明确描述参与者主动倾斜头部。带符号组均数在右侧倾斜时范围为?9.64°至0.30°，左侧倾斜时为?1.74°至7.20°。两项研究报告了绝对偏差。带符号方向的参与者间变异性在+30°时为4.35°至7.40°，在?30°时为3.12°至8.28°，未发现一致的左右差异。试验间变异性在?30°和+30°时分别为2.35°和3.03°，另一研究报告分别为3.12°和3.35°。
一项研究报告了+30°和?30°头倾斜位时良好的重测ICC（分别为0.83和0.84）。Bland–Altman分析显示93.3%和96.7%的配对差异分别落在+30°和?30°的95%一致性界限内。另一项研究报告±45°头倾斜位时VR-SVV的重测信度高于水桶试验且测量误差更低。八项研究均未报告±30°头倾斜位静态VR-SVV的性别差异直接分析。未发现一致的左右差异。
3.4 27项研究中的动态VR-SVV检测结果
旋转视觉背景（即棒盘试验）在9/27项研究中使用。背景旋转速度范围为10°/s至60°/s。动态SVV方向在5/9项研究中以带符号值报告，两项研究以绝对值报告，两项研究计算方法不明确。5/9项研究通过静态与动态SVV在顺时针（CW）和/或逆时针（CCW）背景旋转期间的差异来量化视觉依赖。
一项研究报告了30°/s时良好至极佳的重测信度：CW-SVV的ICC/SEM/MDC95为0.896/1.6°/4.3°，CCW-SVV为0.914/1.1°/3.2°，视觉依赖为0.937/1.0°/2.6°。无研究将动态VR-SVV与传统SVV进行比较。一项研究考察了性别差异，在坚硬或泡沫表面动态检测期间未发现显著差异。
3.5 27项研究中的临床应用
六项研究报告了对照组与临床人群间的显著群体水平差异。静态直立位SVV偏移在老年跌倒者、良性阵发性位置性眩晕患者、前庭性偏头痛患者、梅尼埃病患者、多发性硬化患者及帕金森病患者中均大于健康对照。一项研究提出了2.5°SVV截断值以区分慢性梅尼埃病与健康对照，但诊断性能中等。头倾斜位检测可能发现细微异常。动态SVV也可能揭示细微的空间定向异常。
3.6 不良事件
VR诱发的头晕、恶心、不适及立体融合困难在5/27项研究中报告。3/27项研究报告无不良事件、无疲劳或耐受性良好。其余19/27项研究未明确报告是否发生检测相关症状。两项研究报告了因动态刺激耐受性有限而缩短检测或排除数据。报告症状的五项研究中有四项包含旋转背景或倾斜虚拟房间。
4. 讨论
静态直立位VR-SVV产生的群体水平方向在传统参考范围内，提示与传统SVV结果一致。然而，群体水平结果不一定反映个体准确性。尽管评估信度和效度的研究较少，结果总体有利。头倾斜位时研究间差异较大，难以建立参考范围。动态背景拓宽了VR-SVV的潜在应用，但旋转速度、背景配置和计算方法的差异可能限制跨研究比较。
4.1 VR-SVV方法学路径
试验次数各异，但传统SVV建议至少六次试验，最好十次。基于六次或以上试验的大多数VR-SVV测量与十次试验测量差异≤5%，而较少试验可能低估试验间变异性。超过十次试验可能因疲劳而不切实际。建议采用偶数次试验并平衡左右起始倾斜以减少起始位置效应。检测通常在坐位和双眼视下进行。VR-SVV可在普通环境和各种姿势下进行。在VR-SVV中，参与者可使用控制器调整和确认角度，可能减少检查者相关偏倚。商业HMD可能容纳眼镜，但应检查设备兼容性。
4.2 头直立位
健康成人的群体水平静态直立位SVV方向在传统参考范围内。使用平均绝对误差的研究中超出2.5°的比例较高，凸显计算方法在解释个体值时的重要性。常用的±2.5°参考范围基于传统SVV结果，并非正常与异常值的绝对界限。年龄是否影响VR-SVV值需进一步研究。即使带符号均数正常，个体试验也可能超出参考范围，因为相反方向误差可在平均时相互抵消。重测ICC范围为差至良好（0.38–0.82），与传统SVV相似。仅靠ICC可能不足以解释SVV信度，因为低参与者间方差可在测量误差较小的情况下产生低ICC。SEM和MDC95量化绝对测量误差，Bland–Altman分析评估系统偏倚和一致性界限，应结合ICC考虑。四项VR-SVV研究未发现显著的群体水平性别差异。
4.3 头倾斜位
头倾斜期间的SVV检测可深入了解重力感知中改变的耳石和颈部躯体感觉输入的中枢整合。头倾斜期间头部位置的精细调整至关重要。大多数VR-SVV研究使用±30°头倾斜。然而，SVV方向和参与者间变异性在VR-SVV研究间差异较大，未发现一致模式。这些差异可能部分反映头倾斜程序的变化。头倾斜速度及测量前稳定期可能影响结果，但纳入研究均未报告。然而，重测信度为中度至良好。
4.4 动态SVV检测结果
动态VR-SVV通常使用旋转背景（棒盘）范式来评估视觉–前庭冲突下的垂直感知。与静态SVV不同，传统SVV系统中动态SVV误差据报道随年龄增加。SVV向背景旋转方向偏移，偏移量大于静态条件。动态范式可能通过揭示对视觉输入的过度依赖来提高诊断敏感性。然而，SVV方向和视觉依赖的计算方法在研究间各异，限制直接比较。数字控制角度测量、旋转速度和背景元素可减少测量偏倚并支持标准化检测。
4.5 临床应用
VR-SVV可在群体水平区分健康参与者和患者，但个体水平重叠可能限制其诊断价值。因此，VR-SVV应与其他检测结合用于诊断筛查。VR-SVV可能提供垂直感知和平衡障碍机制的信息，但其诊断和康复规划效用需进一步研究。头倾斜和动态SVV检测也可揭示群体差异。更复杂的方案可能即使在健康参与者中也会诱发VR病。
4.6 不良事件
晕动病源于视觉、前庭和躯体感觉输入之间的不匹配。简单的头晕或不适主观评分可能有助于监测VR诱发症状。仅使用静态VR-SVV的一项研究明确报告了头晕，而动态或更复杂的条件更常与症状相关。VR能够在各种姿势和虚拟环境中进行检测，但动态条件和较长暴露可能增加晕动病风险。晕动病在女性中可能更常见。
4.7 局限性
12个不同的VR-SVV系统在硬件、软件和检测方案上存在差异。棒长度、视距和试验时长的报告有限，加上图像分辨率的差异，阻碍了详细比较。此外，SVV结局的计算方法和统计处理各异或不明确。年龄相关差异难以评估，因为纳入老年人或报告年龄特异性结果的研究较少。健康成人的可行性应区别于患者人群中的诊断和预后效用。外部校准程序报告不足；没有研究明确报告针对铅垂线、水平仪或校准倾角仪的校准。校准不足可能在硬件和软件配置中引入测量误差，对多中心研究构成关键挑战。
5. 结论
VR-SVV对临床和实验评估具有可行性和潜在应用价值。然而，本综述并不主张VR-SVV优于传统SVV检测。VR-SVV是SVV检测的一种形式，其基本操作流程应遵循传统SVV检测已确立的流程。在建立共同标准之前，各机构需要制定本机构特异性参考数据。诊断和预后效用，包括作为独立筛查检测或指导康复的用途，需进一步验证。
