轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)是一种介于正常衰老和痴呆之间的中间状态。与相同年龄和相似教育程度的正常老人相比,MCI患者存在轻度认知功能减退但日常能力无明显降低[1]。MCI的核心症状是认知功能减退,根据病因或大脑损害部位的不同,其可以累及记忆、执行功能、注意、语言、视空间等1项或多项能力并导致患者出现相应的临床症状。MCI是临床诊断认知功能下降的前期状态,超过一半的MCI患者在5年内将进展为痴呆[2],因此对早期MCI患者的认知功能进行干预至关重要。近年来随着科技的发展,虚拟现实(virtual reality,VR)技术作为一种新兴的干预措施,在MCI的治疗及康复中显露出独特优势。购物是MCI患者最具挑战性的技能之一,因为它需要在干扰环境中选择指定的商品。虚拟购物系统是最为常用的VR场景,要求受试者寻找物品并对物品进行分类,然后购买商品。本研究通过检索国内外相关文献,分析虚拟购物对改善MCI患者认知功能的疗效,为VR技术的临床应用提供依据。
1 资料和方法 1.1 文献检索截至2023年9月,采用主题词加自由词的方式,在PubMed、EMBASE、Cochrane Library、Web of Science和中国知网(CNKI)数据库中检索,检索自由词为“mild cognitive impairment”“virtual reality”“MCI”“VR”,以及主题词表“cognitive dysfunction”“virtual reality”条目下所有相关主题词及其对应的中文。
1.2 评估方法将所有文献下载到NoteExpress参考文献管理数据库中,并删除重复文献。筛查过程由2名研究人员独立进行。文献纳入标准:(1)随机对照试验(randomized controlled trial,RCT);(2)干预措施包括虚拟购物;(3)测量结局与认知功能相关。排除标准:(1)综述、系统综述或meta分析;(2)非临床研究文献;(3)队列研究、病例对照研究、诊断试验等非RCT研究文献;(4)无法获得全文的文献。2名研究人员独立提取数据,如有分歧,通过讨论或由第3名研究人员裁决解决分歧。使用Cochrane偏倚风险工具评估偏倚风险[3],包括随机序列生成、分配隐蔽性、参与者与实施者双盲、评估结果设盲、结局资料的完整性、选择性报告结果及其他偏倚来源(尤其是基线失衡)。偏倚风险被标记为低风险、高风险或风险不明确。
1.3 统计学处理应用Review Manager 5.3软件进行meta分析。使用标准化均数差(standardized mean difference,SMD)评估虚拟购物治疗前后的效果,检验水准(α)为0.05。使用Cochrane Q检验判断异质性,将所有研究分为低度异质性(I2≤25%)、中度异质性(25%<I2≤50%)、高度异质性(50%<I2≤75%)和极端异质性(I2>75%)。如观察到高度或极端异质性,使用随机效应模型(random effect model),否则采用固定效应模型(fixed effect model)[4]。
2 结果 2.1 文献基本情况及质量评估共检索到2 669篇文献(PubMed 515篇,EMBASE 741篇,Cochrane Library 347篇,Web of Science 1 024篇,中国知网42篇),在排除重复的926篇文献后,有1 743篇被确定为与研究主题潜在相关。阅读文献题目和摘要,剔除1 684篇非临床研究、干预方式不包括VR技术、研究对象为非MCI或痴呆或其他类型认知障碍人群的文献,共59篇进入复筛。阅读全文,排除47篇非RCT、干预方式不包括虚拟购物、测量结局与认知功能无关的文献,剩余12篇[5-16]纳入meta分析。
12项研究均为RCT,包含411例MCI患者,其中干预组210例、对照组201例。共有379例患者完成试验,其中干预组196例、对照组183例。干预组所有患者都接受了包括虚拟购物的认知训练,干预的总次数为8~40次,每次时长20~60 min。表 1总结了12项研究的基本信息。
2.2 研究质量
5项研究没有报告随机序列生成的方法,被评定为风险不明确。7项研究没有报告分配序列是如何隐藏的,被评定为风险不明确。在参与者与实施者双盲方面,因VR训练无法对受试者与研究人员双方实行隐藏,12项研究均被评定为高风险。在评估结果设盲方面,4项研究报告了评估人员单盲,被评定为低风险;8项研究因未设置盲法,被评定为高风险。在临床资料完整性方面,有2项研究干预组和对照组退出研究的患者例数比例不一致,被评定为高风险;1项研究退出人数较多,被评定为高风险;4项研究存在人员退出,被评定为风险不明确。12项研究均无选择性报告结果及其他偏倚风险。见图 1。
2.3 meta分析结果
本研究评估了虚拟购物对MCI患者总体认知功能及五大认知域的影响,同时也评估了虚拟购物对日常生活能力的影响。
2.3.1 总体认知功能5项研究(共163例患者)报告了蒙特利尔认知量表(Montreal cognitive assessment,MoCA)评分的变化,未观察到显著异质性(Q=2.84,P=0.58,I2=0%),在基于这5项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者MoCA评分的影响有统计学意义(SMD=0.34,95% CI 0.03~0.65,P=0.03),见图 2。
5项研究(共150例患者)报告了简易智力状态检查量表(mini-mental state examination,MMSE)评分的变化,未观察到显著异质性(Q=2.98,P=0.56,I2=0%),在基于这5项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者MMSE评分无显著影响(SMD=0.15,95% CI -0.17~0.48,P=0.35),见图 3。
2.3.2 记忆
4项研究(共105例患者)报告了即时记忆的变化,未观察到显著异质性(Q=1.74,P=0.63,I2=0%),在基于这4项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的即时记忆没有显著影响(SMD=0.30,95% CI -0.09~0.69,P=0.13),见图 4。
3项研究(共95例患者)报告了延迟记忆的变化,未观察到显著异质性(Q=0.08,P=0.96,I2=0%),在基于这3项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的延迟记忆没有显著影响(SMD=0.31,95% CI -0.09~0.72,P=0.13),见图 5。
2.3.3 执行功能
4项研究(共99例患者)报告了连线测试A(trail making test-A,TMT-A)评分的变化,观察到高度异质性(Q=11.56,P=0.009,I2=74%),在基于这4项研究的随机效应模型中,虚拟购物对MCI患者的TMT-A评分没有显著影响(SMD=-0.81,95% CI -1.71~0.10,P=0.08)。删除2项高度异质性研究后,在其余2项研究(共45例患者)中观察到中度异质性(Q=1.72,P=0.19,I2=42%),在基于这2项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者TMT-A评分的影响有统计学意义(SMD=-1.50,95% CI -2.19~-0.81,P<0.000 1)。见图 6。
4项研究(共130例患者)报告了连线测试B(trail making test-B,TMT-B)评分的变化,观察到高度异质性(Q=6.77,P=0.08,I2=56%),在基于这4项研究的随机效应模型中,虚拟购物对MCI患者TMT-B评分没有显著影响(SMD=-0.21,95% CI -0.75~0.32,P=0.43)。删除1项高度异质性研究后,在其余3项研究(89例患者)中未观察到显著异质性(Q=0.68,P=0.71,I2=0%),在基于这3项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者TMT-B评分的影响有统计学意义(SMD=-0.49,95% CI -0.92~-0.07,P=0.02)。见图 7。
3项研究(共96例患者)报告了斯特鲁普色词测验(Stroop color-word test)结果的变化,未观察到显著异质性(Q=0.59,P=0.75,I2=0%)。在基于这3项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者斯特鲁普色词测验无显著影响(SMD=-0.04,95% CI -0.44~0.36,P=0.84)。见图 8。
2.3.4 注意
3项研究(共76例患者)报告了正向数字广度测试(digit span test-forward,DSF)结果的变化,观察到高度异质性(Q=5.17,P=0.08,I2=61%),在基于这3项研究的随机效应模型中,虚拟购物对MCI患者的DSF结果没有显著影响(SMD=0.79,95% CI 0.00~1.57,P=0.05)。删除1项高度异质性研究后,在其余2项研究(共55例患者)中未观察到显著异质性(Q=0.11,P=0.74,I2=0%),在基于这2项研究的固定效应模型中,虚拟购物对DSF结果的影响有统计学意义(SMD=1.19,95% CI 0.61~1.77,P<0.000 1)。见图 9。
3项研究(共76例患者)报告了反向数字广度测试(digit span test-backward,DSB)结果的变化,未观察到显著的异质性(Q=0.35,P=0.84,I2=0%),在基于这3项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的DSB结果没有显著影响(SMD=0.32,95% CI -0.14~0.77,P=0.17)。见图 10。
2.3.5 语言
2项研究(共62例患者)报告了发音流利度测试的变化,观察到中度异质性(Q=1.82,P=0.18,I2=45%)。在基于这2项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的发音流利度测试结果没有显著影响(SMD=-0.21,95% CI -0.72~0.30,P=0.41)。见图 11。
3项研究(共72例患者)报告了词语流利度测试的变化,未观察到显著异质性(Q=1.37,P=0.50,I2=0%)。在基于这3项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的词语流利度测试结果没有显著影响(SMD=-0.16,95% CI -0.63~0.30,P=0.49)。见图 12。
2.3.6 视空间能力
2项研究(共51例患者)报告了Rey-Osterrieth复杂图形测试(Rey-Osterrieth complex figure test)的变化,未观察到显著异质性(Q=0.92,P=0.34,I2=0%)。在基于这2项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者的Rey-Osterrieth复杂图形测试结果没有显著影响(SMD=0.31,95% CI -0.25~0.87,P=0.27)。见图 13。
2.3.7 日常生活能力
5项研究(共164例患者)报告了工具性日常生活能力量表(instrumental activity of daily living,IADL)评分的变化,未观察到显著的异质性(Q=2.16,P=0.71,I2=0%)。在基于这5项研究的固定效应模型中,虚拟购物对MCI患者日常生活能力的影响有统计学意义(SMD=-0.50,95% CI -0.82~-0.19,P=0.002)。见图 14。
3 讨论
传统认知康复训练是通过各种桌面认知模具来实现的,这些康复范式与日常生活情景无法一一对应,而真实生活场景对认知障碍患者具有一定风险。VR技术通过高度模拟现实情况,让认知障碍人群足不出户即可参与具有高度沉浸和参与感、与日常生活情况相似的康复训练。虽然VR技术已经过多年的发展,认知康复范式多种多样,但何种场景对认知障碍患者认知功能的改善效果最佳仍未明确。购物是MCI患者最具挑战性的技能之一,由于MCI患者通常存在执行功能障碍,很难在虚拟购物场景中维持长时间的注意力[17]。本研究综合了12项RCT研究,评估虚拟购物康复训练对MCI患者认知功能的影响。结果表明,虚拟购物康复训练对MCI患者的总体认知功能、执行功能、注意及日常生活能力提升有帮助。
虚拟购物训练改善了MCI患者的MoCA评分且有统计学意义(SMD=0.34,95% CI 0.03~0.65,P=0.03)。然而,当MMSE用于评估总体认知功能时,这种差异并无统计学意义,这可能是由于MoCA评估认知功能的灵敏度高于MMSE[18]导致的,也可能是由于各项研究在干预时间、VR场景、对照组设计方面存在异质性导致。
执行功能是涉及计划、启动、监测和压抑目标导向行为的高级认知功能,是MCI患者日常活动的基础[19]。与传统认知康复训练相比,虚拟购物康复训练可改善MCI患者的TMT-A、TMT-B执行功能。连线测试评估的是分散注意力,即同时关注2种不同刺激并对周围环境的多种需求做出反应的能力。虚拟购物将受试者置于陌生的环境中,并需要受试者完成记住商品、找出商品、以合理的价格购买商品等多种任务,同时需提升视觉注意力和任务切换能力。连线测试结果的改善说明虚拟购物康复训练相较于传统认知康复训练在改善MCI患者执行功能方面具有优势。本研究中,虚拟购物还表现出DSF结果的改善,这一结论在既往有关VR康复训练的meta分析[20]中尚未被提及。这可能与虚拟购物要求受试者随时观察周围情况并及时与店员交流有关,且这些动作需要高度集中的注意力才能完成。
康复训练的主要目标之一是帮助患者成功恢复日常生活能力[21]。在IADL测试中,相较于传统认知康复训练,虚拟购物康复训练可显著改善MCI患者的日常生活能力,其原因可能是IADL不仅包括购物,还包括各种需要执行功能的日常活动,如烹饪和财务管理,而虚拟购物则通过改善执行功能提升IADL评分。
本研究具有一定局限性。由于纳入研究数量较少、所有研究质量中等、样本量较小、各研究干预方式不统一、结局评价指标较多等,导致各项研究之间存在较高的异质性,无法进行合并及亚组分析,可能影响结论的质量。未来将通过研究设计的统一性、干预方式的同质性最大限度地减小偏倚,并通过更高质量的RCT来探究VR认知康复技术的最佳范式。
综上所述,基于当前RCT研究的meta分析表明,与传统认知康复训练相比,虚拟购物可改善MCI患者的总体认知功能、执行功能、注意及日常生活能力,但对记忆、语言、视空间能力改善不显著。受限于干预方式及评价指标的异质性,本研究结论需更多的RCT研究进行验证。
[1] |
中国痴呆与认知障碍指南写作组, 中国医师协会神经内科医师分会认知障碍疾病专业委员会. 2018中国痴呆与认知障碍诊治指南(一): 痴呆及其分类诊断标准[J]. 中华医学杂志, 2018, 98(13): 965-970. DOI:10.3760/cma.j.issn.0376-2491 |
[2] |
GAUTHIER S, REISBERG B, ZAUDIG M, et al. Mild cognitive impairment[J]. Lancet, 2006, 367(9518): 1262-1270. DOI:10.1016/S0140-6736(06)68542-5 |
[3] |
HIGGINS J, GREEN S. Cochrane handbook for systematic reviews of interventions, version 5.1.0[M]. The Cochrane Collaboration, 2011: 2.
|
[4] |
HIGGINS J P T, THOMPSON S G. Quantifying heterogeneity in a meta-analysis[J]. Stat Med, 2002, 21(11): 1539-1558. DOI:10.1002/sim.1186 |
[5] |
GOUMOPOULOS C, SKIKOS G, FROUNTA M. Feasibility and effects of cognitive training with the COGNIPLAT game platform in elderly with mild cognitive impairment: pilot randomized controlled trial[J]. Games Health J, 2023, 12(5): 414-425. DOI:10.1089/g4h.2023.0029 |
[6] |
PARK J H. Does the virtual shopping training improve executive function and instrumental activities of daily living of patients with mild cognitive impairment?[J]. Asian J Psychiatr, 2022, 69: 102977. DOI:10.1016/j.ajp.2021.102977 |
[7] |
KANG J M, KIM N, LEE S Y, et al. Effect of cognitive training in fully immersive virtual reality on visuospatial function and frontal-occipital functional connectivity in predementia: randomized controlled trial[J]. J Med Internet Res, 2021, 23(5): e24526. DOI:10.2196/24526 |
[8] |
KWAN R Y C, LIU J Y W, FONG K N K, et al. Feasibility and effects of virtual reality motor-cognitive training in community-dwelling older people with cognitive frailty: pilot randomized controlled trial[J]. JMIR Serious Games, 2021, 9(3): e28400. DOI:10.2196/28400 |
[9] |
OLIVEIRA J, GAMITO P, SOUTO T, et al. Virtual reality-based cognitive stimulation on people with mild to moderate dementia due to Alzheimer's disease: a pilot randomized controlled trial[J]. Int J Environ Res Public Health, 2021, 18(10): 5290. DOI:10.3390/ijerph18105290 |
[10] |
薛静刚, 秦金. 轻度认知障碍患者康复训练中虚拟现实技术的应用效果分析[J]. 中国全科医学, 2021, 24(S1): 110-112. |
[11] |
谢娟娟. 虚拟综合认知干预在轻中度阿尔茨海默病患者中的应用研究[D]. 湖州: 湖州师范学院, 2021.
|
[12] |
PARK J H, LIAO Y, KIM D R, et al. Feasibility and tolerability of a culture-based virtual reality (VR) training program in patients with mild cognitive impairment: a randomized controlled pilot study[J]. Int J Environ Res Public Health, 2020, 17(9): 3030. DOI:10.3390/ijerph17093030 |
[13] |
LIAO Y Y, TSENG H Y, LIN Y J, et al. Using virtual reality-based training to improve cognitive function, instrumental activities of daily living and neural efficiency in older adults with mild cognitive impairment[J]. Eur J Phys Rehabil Med, 2020, 56(1): 47-57. DOI:10.23736/S1973-9087.19.05899-4 |
[14] |
PARK J S, JUNG Y J, LEE G. Virtual reality-based cognitive-motor rehabilitation in older adults with mild cognitive impairment: a randomized controlled study on motivation and cognitive function[J]. Healthcare, 2020, 8(3): 335. DOI:10.3390/healthcare8030335 |
[15] |
LIAO Y Y, CHEN I H, LIN Y J, et al. Effects of virtual reality-based physical and cognitive training on executive function and dual-task gait performance in older adults with mild cognitive impairment: a randomized control trial[J]. Front Aging Neurosci, 2019, 11: 162. DOI:10.3389/fnagi.2019.00162 |
[16] |
MRAKIC-SPOSTA S, DI SANTO S G, FRANCHINI F, et al. Effects of combined physical and cognitive virtual reality-based training on cognitive impairment and oxidative stress in MCI patients: a pilot study[J]. Front Aging Neurosci, 2018, 10: 282. DOI:10.3389/fnagi.2018.00282 |
[17] |
WERNER P, RABINOWITZ S, KLINGER E, et al. Use of the virtual action planning supermarket for the diagnosis of mild cognitive impairment: a preliminary study[J]. Dement Geriatr Cogn Disord, 2009, 27(4): 301-309. DOI:10.1159/000204915 |
[18] |
PINTO T C C, MACHADO L, BULGACOV T M, et al. Is the Montreal cognitive assessment (MoCA) screening superior to the mini-mental state examination (MMSE) in the detection of mild cognitive impairment (MCI) and Alzheimer's disease (AD) in the elderly?[J]. Int Psychogeriatr, 2019, 31(4): 491-504. DOI:10.1017/S1041610218001370 |
[19] |
ZOU L, LOPRINZI P D, YEUNG A S, et al. The beneficial effects of mind-body exercises for people with mild cognitive impairment: a systematic review with meta-analysis[J]. Arch Phys Med Rehabil, 2019, 100(8): 1556-1573. DOI:10.1016/j.apmr.2019.03.009 |
[20] |
WU J, MA Y, REN Z. Rehabilitative effects of virtual reality technology for mild cognitive impairment: a systematic review with meta-analysis[J]. Front Psychol, 2020, 11: 1811. DOI:10.3389/fpsyg.2020.01811 |
[21] |
KIM Y S, PARK J H, LEE S A. Is a program to improve grocery-shopping skills clinically effective in improving executive function and instrumental activities of daily living of patients with schizophrenia?[J]. Asian J Psychiatr, 2020, 48: 101896. DOI:10.1016/j.ajp.2019.101896 |