综述:基于头戴式显示器(HMD)的医疗沉浸式系统:实施科学视角下的决定因素、策略与结果

《JOURNAL OF STRATEGIC INFORMATION SYSTEMS》:Head-mounted display (HMD)-based immersive systems in healthcare: determinants, strategies, and outcomes from an implementation science perspective

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月11日 来源:JOURNAL OF STRATEGIC INFORMATION SYSTEMS 9.1

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   摘要头戴式显示器(HMDs)是多感官可穿戴设备,能够提供沉浸式的虚拟现实、增强现实或混合现实(VR、AR、MR)体验,并为组织提供诸多战略优势。因此,各行各业对利用 HMDs 的兴趣日益增长,其中医疗领域最为突出。基于 HMD 的沉浸式系统可以增强临床决策和护理交付,同时支持

  

摘要

头戴式显示器(HMDs)是多感官可穿戴设备,能够提供沉浸式的虚拟现实、增强现实或混合现实(VR、AR、MR)体验,并为组织提供诸多战略优势。因此,各行各业对利用 HMDs 的兴趣日益增长,其中医疗领域最为突出。基于 HMD 的沉浸式系统可以增强临床决策和护理交付,同时支持非侵入性地收集生理和行为数据,这些数据是干预效果和用户福祉的重要指标。虽然 HMDs 提供了诸多益处,但只有有效实施才能实现其全部潜力。为了满足这一需求,我们对医疗环境中基于 HMD 的沉浸式系统的文献综述进行了整合性综述,以识别与成功实施相关的关键决定因素、策略和结果。基于实施科学,特别是实施研究概念模型(CMIR)、探索、准备、实施、维持(EPIS)框架以及创新决定因素,我们开发了一个用于在医疗保健中实施基于 HMD 的沉浸式系统的整合框架。该框架阐明了医疗技术采用的多层次决定因素、组织策略和多样化结果如何在各实施阶段相互作用,并为基于 HMD 的沉浸式系统战略整合到医疗工作流程中提供了路线图。我们的研究结果挑战了技术乐观主义假设,表明成功实施取决于个体、组织、创新相关和环境决定因素之间的协同,这些决定因素转化为实践的策略,以及实施、服务和客户结果。我们进一步引入了生物标志物结果作为新颖类别,以实现数据驱动评估和适应性干预管理。

引言

扩展现实(XR),这是一个涵盖虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)等沉浸式系统的统称,日益被认为是具有变革性创新的,对组织有重要意义(Xi et al., 2023)。通过整合物理和虚拟环境并启用与数字内容的同步交互,XR 技术有能力革新业务运营、增强协作,并通过沉浸式体验改善客户参与(Lowry et al., 2025)。XR 技术的变革潜力进一步体现在其迅速扩张的全球市场上,该市场在 2025 年价值为 67.9 亿美元,预计到 2034 年将超过 1440 亿美元,复合年增长率(CAGR)为 40.64%(Precedence Research, 2025)。这样的增长预测不仅突出了 XR 采用的加速,也突出了其作为跨行业创新和投资驱动力的强烈相关性。其中,医疗领域已成为领先采用者,鉴于 XR 变革运营流程和患者护理的潜力(Dincelli et al., 2024)。
头戴式显示器(HMDs)在实现 XR 潜力方面发挥着核心作用。与传统的沉浸式系统(例如基于台式机的虚拟环境(如 Second Life)或洞式自动虚拟环境(CAVE),后者依赖投影仪将图像投射到立方体房间的墙壁和地板等指定表面上)相比,HMDs 提供了更真实、可访问且具成本效益的沉浸式体验(Elor et al., 2020; Parong et al., 2020)。在医疗保健中,基于 HMD 的沉浸式系统创造了增强运营流程、决策和护理交付的战略机会(Baashar et al., 2023; Harrington et al., 2018),并为医疗教育提供了具成本效益的替代方案(Kyaw et al., 2019; Park et al., 2024)。它们还允许沉浸式学习环境,减少与现实世界培训相关的风险,并支持高风险临床场景的可扩展模拟,例如儿科创伤护理(Jung, 2022)。嵌入 HMD 中的传感器促进了行为和生物特征数据的收集,实现个性化治疗和疾病症状的持续监测(Clus et al., 2018)。此外,它们通过患者数据的实时可视化提高手术精度(Rahman et al., 2020),支持加强患者依从性的个性化康复计划(Howard and Davis, 2022),并允许在手术操作期间实时整合病历,减少了对桌面系统的依赖(Schlosser et al., 2021)。HMDs 还增强了工作流程效率,促进医疗专业人员之间的协作(Vervoorn et al., 2023),并改善了远程医疗中直观的医患互动(Wang et al., 2017)。
虽然基于 HMD 的沉浸式系统提供了诸多益处,但如果未有效实施,组织可能只能获得有限价值(Kouijzer et al., 2023)。这在医疗保健领域尤为如此,因为该部门的复杂性和监管要求(Yazdipour et al., 2023)。数据隐私(例如 HIPAA 合规性)、与遗留电子病历(EMR)系统(例如 Epic EMR)的集成以及工作流程中断等重大障碍(Arafa et al., 2023; Kouijzer et al., 2023)。人力和组织因素也带来了额外的障碍,包括用户培训不足、工作流程不匹配、抵触变革以及实施期间的沟通不畅(Harte et al., 2017; Issa et al., 2024; Ong et al., 2021)。因此,组织往往难以从基于 HMD 的沉浸式系统中实现价值,导致效率低下、利用不足或弃用该技术。这些挑战凸显了创新和实施交叉点上的战略信息系统问题,并强调了需要超越证明临床疗效的可操作组织指导,以明确医疗组织如何在常规实践中运营基于 HMD 的沉浸式系统。为了满足这一需求,我们的综述考察了以下总体研究问题:医疗组织如何有效采用、实施并维持基于 HMD 的沉浸式系统,以最大化临床和运营结果,同时最小化实施障碍和效率低下?
为了回答这一研究问题,我们对医疗环境中基于 HMD 的沉浸式系统的文献综述进行了整合性综述,并开发了一个基于实施科学的框架。这种方法超越了范围狭窄的实证医疗研究,这些研究主要强调临床或患者层面的结果,而非组织层面的流程和战略决策。具体而言,我们借鉴了实施研究概念模型(CMIR)(Proctor et al., 2009)、探索、准备、实施、维持(EPIS)框架(Aarons et al., 2011)和创新决定因素(Varabyova et al., 2017),以系统地识别成功实施的关键决定因素并将其与可操作策略联系起来。通过整合这些基础模型,我们提出了一个连接关键决定因素和结果并概述嵌套策略的整合框架,以指导医疗组织规划和管基于 HMD 的沉浸式系统的采用和实施。
我们的整合框架突出了实施创新技术所必需的三个相互关联的策略:创新(Damschroder et al., 2009)、干预和实施策略(Proctor et al., 2009)。这三个策略共同提供了一种整体方法,其中每个策略都放大了其他策略的有效性,最终实现变革性变化。借鉴 EPIS 框架,我们将这些策略组织在四个顺序阶段中:探索、准备、实施和维持(Aarons et al., 2011)。该框架还纳入了创新决定因素,包括影响技术采用的内部和外部情境因素(Fleuren et al., 2004; Varabyova et al., 2017),以及与实施、服务、客户和生物标志物相关的结果(Glasgow et al., 2013; Proctor et al., 2011)。
我们综述的贡献是四重的。首先,它通过将医疗保健中技术、组织、环境和人力因素之间的相互作用突出出来,将基于 HMD 的沉浸式系统的实施定位为一个战略信息系统创新问题。其次,它通过系统地识别跨多个层面的实施障碍和促进因素,综合了跨学科的碎片化知识,并提供了关于基于 HMD 的沉浸式系统采用、实施和持续使用的见解。第三,它通过提供一个基于实施科学的框架,概述了帮助医疗组织减少效率低下、解决抵触并在运营工作流程中实现持续价值的嵌套策略,从而推进了理论和实践。第四,在方法论上,它在整合性综述方法中整合了综述之综述方法,将微观层面的发现转化为组织层面的见解和一个整合框架。这种方法论创新为综合多学科研究领域的证据提供了初步方案。

章节片段

实施科学

证明创新技术的新颖性和有效性并不一定能确保其广泛采用或持续使用。任何技术的成功不仅取决于其技术优势,还取决于情境因素,包括组织准备度、用户接受度、领导支持以及与现有流程的对齐(Barki and Pinsonneault, 2005)。创新与现实世界实施之间持续的差距,通常被称为

文献综述方法

我们对医疗环境中基于 HMD 的沉浸式系统的文献综述进行了整合性综述,包括 XR、VR、AR 和 MR。整合性综述是一个系统过程,包括一种循证方法,通过包容性搜索和综合不同研究设计和理论视角的证据来巩固现有科学知识(Cronin and George, 2020; Whittemore and Knafl, 2005)。与主要总结先前的叙述性综述不同

研究结果

我们围绕基础框架的三个核心维度组织研究结果:(1) 创新决定因素,包括影响采用的个体、组织、创新相关和环境因素;(2) 策略,反映通过这些决定因素对齐并转化为实践的组织流程和行动;以及 (3) 结果,包括实施、服务、客户和生物标志物结果。

讨论

本整合性综述提供了关于医疗环境中基于 HMD 的沉浸式系统的文献的全面综合。借鉴 CMIR(Proctor et al., 2009)、EPIS 框架(Aarons et al., 2011)和创新决定因素(Varabyova et al., 2017),我们的综合围绕三个核心维度组织:决定因素、策略和结果。研究结果表明,成功实施并非由任何单一因素驱动,而是源于

结论

基于 HMD 的沉浸式系统和 XR 应用持有相当大的前景,但其实施仍然具有挑战性,因为新兴技术通常需要对组织流程进行重大变化并花费时间获得用户接受(Damschroder et al., 2009; Ghawe and Chan, 2022)。这些挑战在医疗保健中尤为关键,其中采用受到多个相互关联因素的影响,即使是增量变化也可能对组织和患者产生重大意义(

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些利益或关系可能被认为影响了本文报告的工作。
埃尔斯·丁切利|周新
信息系,商学院,丹佛大学,美国丹佛科罗拉多州 80202 劳伦斯街 1475 号
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