随着计算机硬件及软件的不断发展进步，基于计算机图像，多媒体和多传感器的计算机人机交互界面技术也随之得到了快速发展。特别是虚拟现实（virtual reality，VR）与增强现实（augmented reality，AR）技术，在娱乐、医疗、教育等领域的应用与研究越来越多，VR/AR设备随着技术的革新，在眼科临床及教学领域的应用也逐渐得到了重视。

VR是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户仿佛身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界影像传回使用户产生临场感^［1］。

VR的三维显示是基于双目视差原理，采用头戴式显示设备的方式实现的。从技术的角度来讲，虚拟现实系统具有三个基本特征：沉浸-交互-构想。具体如下：（1）沉浸感：是指使用者以第1视角处于完全虚拟的环境内，而不是像其他3D显示设备那样通过第3视角来进行旁观，故有更强的现场感；（2）交互性：是指使用者可以与构建的虚拟环境进行互动，例如在虚拟的人体上进行手术操作；（3）构想性：借助所构建的那些常规无法到达的或抽象的场景，使用者可以身处任何环境，从而扩展视野和想象力^［2］。例如从眼球内部观看眼球解剖结构，跟随房水流动来感受房水循环，从不同角度来展示复杂的视路走行等^［3］。

AR技术源于头戴式显示设备设计理念^［4］，其将虚拟信息通过计算机技术应用到真实世界，将虚拟世界呈现在同一画面中。具备虚实结合、实时交互和三维匹配（三维空间中增添定位虚拟物体）三大特点。

相比于VR，AR能够扩大和增强用户感知周围环境的能力^［5］，而不需要用户在现实世界和屏幕之间相互切换^［6］。VR与AR之间并无完全清晰的界限，如给VR设备添加摄像头并对现实环境进行实时建模，然后再将其应用于VR环境中，则VR设备可以实现AR的功能，即VR和AR在一定条件下可相互融合^［7］。《工业和信息化部关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》（工信部电子〔2018〕276号）提到，从广义上讲，虚拟现实包括了增强现实^［8］。

1.在视力训练及弱视治疗领域的研究：Takda等^［9］纳入了32例20岁左右的近视青年及12名45岁的中年，通过观看VR视频进行视力训练，每日1次，每次6 min，连续5 d训练后，发现裸眼视力显著提升并且近视屈光度较之前变小。Shibata等^［10］的研究同样有类似发现，他们通过使用动态光学自适应的VR设备，发现可以显著提升视疲劳患者的视力。VR用于弱视儿童的训练治疗已得到广泛认可^{［11, 12, 13, 14］}。鉴于VR的沉浸感及其对脑神经功能恢复重建的优势，其可以更好地应用于弱视治疗。目前国际上提出“大脑神经知觉学习”“神经侧向交互”“神经视觉矫治”及“视觉空间交互”等神经治疗理论，支持通过VR训练方法治疗弱视和视知觉缺损^［15］。其中最具代表性为Cleary等^［16］的研究，发现只需经过1周左右的VR训练，平均年龄为8岁左右儿童的视敏度和低对比视敏度均较前有显著提升。Ding和Levi^［17］还发现，VR设备还有助于提高成年弱视患者的双眼立体视觉的建立。Halička等^［11］在2020年的最新研究，亦发现只需经过8次左右的Oculus Rift 3D VR训练，每次1 h，平均年龄为34岁左右的成年人，双眼视力较之前有显著提高。

2.在近视领域的研究：早些年的研究发现，通过观看VR立体视频，可以模拟视远、视近活动，进而可以训练睫状肌功能，解除睫状肌痉挛，进而可以缓解视疲劳，缓解近视进展^{［18, 19］}。Ha等^［20］研究发现佩戴VR设备30 min后，会短暂导致近视的进展，但这种影响可以在40 min后完全恢复。近几年，陆续有报道提出VR设备有可能用于控制近视。Turnbull和Phillips^［21］发现人眼屈光度、双眼视功能（如立体视和调节幅度）在佩戴VR设备后无明显改变，而人眼脉络膜厚度会变厚，脉络膜增厚有可能与近视性离焦相关，因此有可能延缓近视的发展。从基础研究的发现来看，在近视动物模型中，远视性离焦可以加速近视发展，近视性离焦点减缓近视发展^［22］，同时，增加户外活动又可以减缓近视的发生，比如儿童每天在>10 000光照度的光强度下活动3 h，可以有效减缓近视的发生^{［23, 24, 25, 26］}。针对户外运动可以缓解近视的原因，目前国际上比较认可有两个方面：一是因为高强度光促进多巴胺分泌，进而延缓近视发展；二是由于高强度的光可以诱发瞳孔缩小，进而增加景深，从而改善了视觉模糊的情况，于是延缓近视的出现。因而，在下一步，有可能通过VR设备中眼球追踪技术、注视点渲染技术和焦面显示技术，更好地调控周边视网膜的离焦情况，再结合VR设备可以控制光亮度和光谱成分，进而达到控制近视进展作用^［27］。

3.在眼调节和聚散（辐辏）功能领域的研究：目前有很多学者提出佩戴VR设备时，调节与辐辏的不一致可能导致出现视疲劳、干眼、一过性调节性斜视、视频终端综合征等功能性眼病^［28］。Mohamed Elias等^［29］给 34名青年人佩戴VR眼镜，分别在佩戴前和佩戴30 min后测量双眼调节力和聚散功能，发现使用VR设备后，会导致眼部调节超前，同时调节型集合与调节（accommodation convergence/accommodation，AC/A）比值降低，双眼聚散功能减弱，亦发现如果用VR设备看虚拟近景时间太久，会导致轻度的外斜视。Godinez 等^［28］对比研究了20名年轻人（18~24岁）对头戴VR设备和传统电脑显示的不同反应，发现VR设备会导致聚散范围检查中的BO方向模糊点（Blur-point）变大（视近和视远），调节幅度（accommodative amplitude）轻度增加，但差异无统计学意义。Yoon等^［30］的研究同样发现佩戴VR设备30 min后，虽然眼部屈光度不会改变，但集合近点（near point of convergence，NPC）和调节近点（near point of accommodation，NPA）会增加。虽然有关VR使用对视觉功能的影响尚不明确，但佩戴VR设备后，对人眼调节功能和聚散功能的影响仍为其今后安全性检测的一个重要方向。

4.在斜视领域的研究：相比于弱视，较少研究将VR用于斜视研究。李雪等^［31］在2018年的研究发现，通过使用视知觉模块智能平台配以VR设备，给25例间歇性外斜视患者（5例成人，20例儿童）进行6个月的训练后，其斜视度数减少或消失，立体视建立，同时不伴有屈光度数的改变。Miao等^［32］的研究通过比较VR设备和医生分别对17例不同患者（5个正位，12个外斜视）眼球偏斜程度的诊断，发现VR设备可以较好地评估眼球斜视的程度，和医生的诊断结果基本保持一致，并肯定了VR设备的准确性及有效性。同时，Moon等^［33］的研究通过对14名年轻医生（平均年龄为30岁）进行至少30场VR训练后发现，VR训练可在短期内提高眼科医生对内斜视和外斜视的临床诊断技能，并肯定了VR应用程序的有效性和便捷性。因此，VR设备有望将来应用于斜视的辅助诊断中。

5.在眼科手术辅助领域的研究：对复杂的眼眶肿瘤手术，首先可以借助CT、MRI、造影的结果来构建肿瘤与周边组织的3D模型，再通过VR/AR的方式进行术前模拟，了解其位置关系，为下一步更好地规划手术方案做准备^{［34, 35］}。随着技术进步，有望将来通过VR技术实现远程手术，如Preceyes公司“VR手术机器人”的研究项目在2014年获得了欧洲视网膜专家学会颁发的最优创新成果奖，美国佐治亚医学院也已尝试使用眼科手术机器人来进行远程手术^［36］。基于AR技术的平台亦应用于眼底激光手术中，其可以协助检测黄斑和视盘区域，并将这些区域划定为保护区域，避免因操作者失误导致激光对这些区域造成损伤，也可以增加手术医生的自信心^［37］。

利用VR/AR技术构建正常人眼解剖结构的模拟系统，创造出的图像兼具立体感和真实感，同时还可以做到旋转、放大、缩小、拉近、拉远等，可以更为直观地观察眼球内部结构^［38］。同时，Jin等^［38］的研究亦指出，利用VR/AR技术可以构建各种三维立体场景，进而模拟各种不同眼科疾病症状和体征，如视觉模糊、视物变形、视野缺损等，有助于辅助对学生的眼病学课程的教学。由于长时间使用VR/AR设备可能会导致视疲劳，因此，通过对VR/AR技术设备的改良，减轻学生使用后的视疲劳，是未来发展的一个重要方向。

在未来，VR/AR技术在模拟眼科疾病教学上有很广泛的应用前景，也可以通过此技术建立标准化病人库，用于眼科教学和考核^［39］。而在眼科手术教学中使用最多的是Eye SI（VRmagic，Germany）手术模拟器，此模拟器可在显微镜下模拟手术中三维图像，对白内障和玻璃体手术进行模拟和培训，具有使用简单可控、仿真度高且能反复操作等优点。可显著提高眼科住院医在白内障手术中特别是撕囊和抗抖这部分的技术程度^［40］，并且与现实中的手术操作也有显著的相关性^［41］。该手术模拟系统也可支持玻璃体手术的培训。使用者通过该系统可以进行眼内基本显微操作训练，如玻璃体切除、眼内激光、制作玻璃体后脱离、剥除内界膜等操作，通过训练，可以不同程度地提高手术技巧，但是能否顺利转换到真实患者手术中，还有待进一步研究^［42］。

目前大部分研究都是VR技术与眼科疾病的相关报道，AR 技术仅初步应用在眼科教学和手术导航，相信在未来，AR技术与眼科学的结合将会有更加广阔的天地。

过度使用VR/AR可能对眼健康造成一定伤害。目前最广为人知的是一种称之为“VR晕”的症状，即连续使用 VR/AR 产品超过一段时间（一般>40 min），即会产生类似晕车、晕船般头晕目眩、恶心等症状^{［29，43］}。这种症状是由于视觉所看到的影像与身体内部感知到的状况不一致所造成^［44］。同时亦有研究发现，佩戴AR设备后出现的这种类似“VR晕”症状，相对佩戴VR设备更少^［45］。

目前，VR眩晕产生机制尚未完全为人所知，结合双眼视功能来看，业界公认眩晕感的产生可能主要源自三方面。一是由于显示画质，纱窗、拖尾、闪烁等过低的画面质量引发的视觉疲劳进而引发眩晕，因此，提高屏幕分辨率、响应时间、刷新率，降低头动和视野延迟（MTP）应成为技术关键；二是视觉与其他感官通道的冲突，因为VR/AR产品在眼部应用时，要强化视觉与听觉、触觉、前庭系统、动作反馈的协同一致；三是辐辏调节冲突（vergence accommodation conflict，VAC），佩戴VR/AR眼镜后，双眼在产生立体视的同时，双目焦点调节与感知的视觉深度或距离并不匹配^{［46, 47］}。因而VR/AR头显难以如实反映类似现实世界中观看远近物体的清晰或者模糊变化。为了解决这一问题，VR/AR设备在眼部应用时，最好选择非固定焦深的多焦点显示（multifocal display）或可变焦显示（varifocal display）。

基于VR/AR设备可能带来的眼部潜在风险，有作者建议双眼屈光度介于-6.00 D至+6.00 D，双眼矫正视力可以达到0.8及以上，不存在屈光参差且双眼视功能正常者均可以较好地适应VR/AR设备，这些佩戴者可以感受到较为清晰的画面质量，并具备较好的舒适度^{［29, 30］}，同时也有作者指出人眼屈光度在佩戴VR设备30 min后无明显改变^{［21，30］}。