这项随机临床试验由Michael G. Rizzo Jr医生（通讯作者）及其团队在迈阿密大学米勒医学院和UHealth运动医学研究所完成，研究成果于2023年8月17日发表在JAMA Network Open期刊上。这是一项关于增强现实技术用于手术患者围手术期焦虑的原创性研究。

一、研究背景与目的

术前焦虑是一个广泛记录的临床现象，在接受手术干预的患者中发生率高达60%至80%。这种焦虑可导致自主神经功能障碍，进而引发生化失衡，增加围手术期疼痛、麻醉药物需求及镇痛药物用量。这些不良效应最终可能延长住院时间、延缓身心康复进程并降低患者满意度。已有研究识别出术前焦虑的独立风险因素，包括高基线焦虑水平、精神疾病史、对手术的负面认知、手术范围大、美国麻醉医师协会（ASA）分级较高、吸烟史、教育水平、女性性别及既往不良临床经历等。

目前已有充分证据表明，术前教育干预能够减轻患者围手术期焦虑。这些干预通常旨在提升患者对术前术后事件、手术操作及术后管理与康复的认知，通常由护士或医疗团队成员通过个体化宣教、发放讲义、视觉辅助材料或视频等形式实施。近年来，增强现实（augmented reality, AR）和虚拟现实（virtual reality, VR）技术开始融入患者医疗与教育的准备和交付环节。AR被定义为可交互的虚拟对象在实际物理环境空间中的叠加，而VR则是用计算机生成的环境完全替代用户的视觉场景。这些技术在游戏、家居布局和导航领域已获得广泛关注，在医学领域的应用虽仍处于早期阶段，但已开始被应用于医学培训和患者医疗等多个场景。文献回顾表明，AR和VR是提升患者教育和满意度的有效工具，且在心理学、物理医学与康复领域展现出治疗效益。作为分散注意力的工具，它们还能减轻住院、静脉穿刺、伤口护理、化疗、物理治疗及常规牙科和内镜操作过程中的疼痛与焦虑，甚至在采用完全清醒局部麻醉、区域麻醉和脊髓麻醉的手术中也被证明是有效的辅助手段。

然而，关于AR对患者焦虑和就医体验影响的数据很少。在门诊手术环境中，尚无研究探讨通过AR向患者提供手术当日的逐步模拟引导，能否影响患者焦虑和体验。为此，本研究团队提出假设：将AR应用于围手术期患者教育和体验，可以降低患者围手术期焦虑，改善患者的就医体验和满意度。本研究的主要目的是确定使用AR术前引导是否影响患者围手术期焦虑。

二、研究流程与方法

本研究为一项随机临床试验，于2021年至2022年在迈阿密大学的一家门诊手术中心开展，研究对象为所有接受该中心一位高年资医生择期骨科手术的患者。研究共筛选了140名符合条件者，其中45名拒绝参与或被排除，最终有95名患者被纳入并完成最终分析。这95名患者被随机分配至两组：AR干预组（46名患者）和标准护理对照组（49名患者）。两组在年龄、性别、ASA评分、吸烟史、精神合并症、手术部位、术前访视到手术的间隔时间以及基线焦虑评分方面均无显著差异，具有可比性。

研究采用的干预措施是一套定制的交互式AR体验。该AR应用程序由研究团队与迈阿密大学计算科学中心合作，由Xennial Digital Studios公司开发，研发费用为1万美元的机构资助基金。该AR体验时长约3分钟，通过AR头戴式显示器，以主刀医生的旁白解说，引导患者虚拟行走一遍前往手术室的完整旅程。体验内容涵盖了手术中心的建筑外观、手术中心内部布局、从报到登记到术前准备区、再到手术室，最终至术后恢复区的全流程视觉呈现。该AR技术的一项优势在于，患者若想再次查看某些模块，可以自主选择重访体验的某些部分。此外，用户还可以通过缩放和旋转模型与AR应用进行互动，获得更个性化的体验。

对照组患者仅接受该中心提供的标准手术说明手册。AR组患者则同时接受标准手术说明手册和AR体验。

为量化焦虑水平，研究采用状态-特质焦虑量表（State-Trait Anxiety Inventory, STAI），该量表评分范围为20至80分，分值越高表明焦虑水平越高。这是一项经过验证且广泛应用的焦虑测量工具。其在筛选入组即刻、干预完成后即刻（AR组）或短暂等待后（对照组）、手术前一晚以及术后首次随访时四个时间点，对两组患者进行施测。此外，研究还收集了患者报告的基于视觉模拟量表（visual analog scale, VAS）的疼痛评分和术后镇痛药片用量，以及在术后7至10天的首次随访时收集了患者对AR体验的整体反馈和满意度。

研究的主要终点是STAI评分从筛选调查到术前调查的变化。次要终点包括从筛选到干预后调查、从筛选到术后调查以及从术前到术后调查的STAI变化。数据分析采用Python 3.8.10和R 4.2.1软件进行。连续变量比较使用曼-惠特尼U检验，分类变量比较使用费希尔精确检验。所有P值为双侧检验，显著性水准设为0.05。

三、主要研究结果

研究结果显示，AR干预对术前焦虑产生了显著影响。在干预后即刻调查中，AR组的STAI评分较筛选时平均下降了3.1分（95%置信区间，−5.0至−1.1），而标准护理组则几乎没有变化（平均差异0.1分，95%置信区间，−1.2至1.3），两组间差异具有统计学意义（P值为0.01）。更为重要的是，这种焦虑减轻的效果持续到了手术前。从筛选调查到术前调查，AR组的STAI评分平均下降2.4分（95%置信区间，−4.6至−0.3），而标准护理组的焦虑评分反而平均上升了2.6分（95%置信区间，0.2至4.9），组间差异同样显著（P值为0.01）。这些数据表明，AR干预不仅在即刻产生了降低焦虑的效果，而且该效果具有持续性，直至手术当日。

然而，在术后阶段，两组患者的焦虑水平均较筛选时和术前显著下降，但组间差异消失。从筛选到术后调查，AR组STAI评分平均下降5.4分，标准护理组平均下降6.9分（P值为0.27）。从术前到术后调查，AR组平均下降8.0分，标准护理组平均下降4.2分（P值为0.19）。表明AR对术后焦虑的影响不显著。这一结果可能与AR应用的内容设计侧重于手术当日事件和即刻术前体验，而未包含术后指导有关。同时，该研究效力不足以检出术后差异，增加了II类错误的风险。

在术后疼痛和镇痛药使用方面，两组患者在术后第1天和术后随访时的VAS疼痛评分和镇痛药片用量均无显著差异。但事后检验效能分析表明，该比较的样本量未达到足够的统计学把握度，因此无法得出确切结论。

关于患者对AR体验的反馈，在43名完成术后随访调查的AR组患者中，71.4%的患者同意或强烈同意他们喜欢这项体验，69.0%同意或强烈同意会推荐这项体验，66.7%同意或强烈同意会再次使用这项体验。但仍有约10%至15%的患者对此持反对意见，其批评因素包括使用AR头显带来的方向感迷失和动画质量。不过，研究发现，对AR体验的喜爱程度与其抗焦虑效果无关。无论是喜欢还是不喜欢该体验的患者，其术前焦虑的下降幅度没有显著差异。这提示，通过AR进行手术日流程的心理预演可能本身就具有抗焦虑作用，该作用不依赖于患者对该体验的最终享受程度。

四、研究结论与价值

本随机临床试验的结论为：与传统的围手术期教育和手册相比，使用AR术前引导能有效降低患者的术前焦虑，但对术后焦虑、疼痛水平或麻醉药使用无显著影响。这项发现表明，AR可能成为一种减轻患者术前焦虑的有效手段。

本研究的科学价值在于，它首次通过随机临床试验，探索了将全景式AR步行引导应用于门诊手术患者围手术期全流程体验，并验证了其对术前焦虑的改善效果。此前有限的研究多关注AR和VR在患者教育中用于讲解具体解剖和手术步骤，以了解患者对疾病过程的理解，而并未探讨其对围手术期焦虑的影响。本研究弥补了这一知识空缺，为AR在围手术期心理干预中的应用提供了高级别循证医学证据，为减少患者心理应激、提升就医体验开辟了新路径。

五、研究亮点与局限性

本研究的亮点主要体现在三个方面。第一，研究的干预手段具有创新性。其开发的定制AR应用并非简单的三维模型展示，而是通过沉浸式、交互式的流程模拟，让患者在手术前就对整个手术日环境与流程获得充分的心理预适应，这是一种主动的、体验式的心理干预，区别于传统的被动式信息灌输。第二，研究发现本身具有重要临床意义。研究不仅观察到AR干预后焦虑的即刻下降，更重要的是证明了这种效果可以持续到手术当日，这对临床实践具有实际价值。此外，研究还揭示了一个有趣的现象，即AR的抗焦虑效果独立于患者的喜爱度，这加深了对AR作用机制的理解。第三，紧密结合了前沿数字技术与临床需求，为精准化、人性化医疗提供了范例。

该研究也存在若干局限性。首先，研究在单一医疗中心的单名医生患者中开展，AR体验亦为定制，这限制了结果的可推广性。其次，研究未控制既往手术史，可能影响基线焦虑水平。第三，患者自愿参与，可能存在自我选择偏倚。第四，研究在两个组别中均检验效能不足，这增加了II类错误的风险，降低了对不显著结果的确信度。最后，AR体验仅限于手术日流程，未包含术后指导，这可能解释了其对术后结局的无效性。未来研究应扩展至多中心、多语种人群，并添加术后康复指导等内容，以进一步评估其全面影响。