综述：意识障碍患者的眼动追踪评估：一项系统评价

《Brain Sciences》：Eye-Tracking Assessment in Patients with Disorders of Consciousness: A Systematic Review

　　

背景/目的：意识障碍（DOC）包含植物状态/无反应觉醒综合征（VS/UWS）与微意识状态（MCS），其鉴别诊断存在显著挑战，传统临床观察对细微行为反应的识别局限导致误诊率接近40%。眼动追踪技术可提供客观、定量的视觉行为评估，有望发现被遗漏的隐匿性意识体征。本系统评价旨在对比眼动追踪技术与昏迷恢复量表修订版（CRS-R）检测DOC患者视觉反应及意识体征的诊断准确性，分析刺激因素的影响，并评估其预后价值。方法：研究人员遵循PRISMA 2020指南，在SciSpace、Google Scholar、PubMed及机构图书馆开展系统文献检索，纳入标准为接受眼动追踪评估的慢性期DOC成人患者（≥18岁），由两名研究者独立完成文献筛选、数据提取、偏倚风险评价及GRADE证据质量分级。结果：共纳入15项研究（样本量4~123例，发表时间为2012—2025年）。单研究显示眼动追踪检出视觉反应的患者比例（46.2%）是单纯临床观察（18.1%）的2.5倍；镜像刺激的检测灵敏度最高（MCS患者检出率97%），其次为人脸刺激（69%）与物体刺激（57%）；情感显著性刺激可诱发更强的MCS患者追踪反应（情感刺激37.3% vs 中性刺激29.9%~30.6%）；基于虚拟现实（VR）的高级系统可实现高诊断准确性（灵敏度100%，特异度88.9%，RPTL-V生物标志物），且具备初步预后价值——62.5%的显性追踪者在1年后可实现指令跟随。GRADE证据质量显示，检出率与诊断区分度为低质量，灵敏度、特异度及预后结局为极低质量。结论：眼动追踪可为DOC患者提供客观、敏感的视觉行为评估，有助于降低误诊率，当前证据支持其作为CRS-R的补充评估工具（条件性推荐），而非替代方案。方法学异质性、小样本量及盲法缺失限制了证据确定性，亟需开展大样本、多中心前瞻性研究。

1. 1.
   引言
   意识障碍是一组以严重脑损伤后意识与觉醒功能受损为特征的疾病谱，核心分型包括无觉醒的意识保留（VS/UWS）与存在不稳定但可重复意识体征的MCS。二者的准确鉴别直接影响预后判断、治疗方案制定及生命维持干预的伦理决策。尽管CRS-R等标准化行为评估工具已得到应用，DOC误诊率仍高达40%，主要源于行为反应的细微性、波动性、运动功能障碍对认知能力的掩盖、日内觉醒度变化，以及临床观察的主观局限性。“隐匿性意识”现象——即患者存在意识但无法通过自主运动可靠表达——进一步增加了临床评估难度。视觉追踪（VP）与视觉固定（VF）是MCS的核心行为标志，也是区分MCS与VS/UWS的关键诊断指标，但单纯临床观察评估VP与VF易受评定者间差异影响，需专业培训，且可能漏检细微、不稳定的反应。眼动追踪技术可通过高时间、空间分辨率客观量化注视模式、凝视轨迹与瞳孔反应，弥补传统床旁评估的不足，近年可穿戴设备、VR整合、结合脑电图（EEG）的眼动-脑机接口（BCI）混合系统的发展进一步拓展了其在DOC评估中的应用场景。目前该领域仍存在四个未解关键问题：眼动追踪与标准临床评估的诊断准确性对比缺乏系统验证；刺激特征（类型、情感显著性、呈现模态）对检出率的影响有待综合；眼动结果的预后价值尚未被全面梳理；方法学异质性需批判性评估以指导后续研究与临床应用。本系统评价据此设定六个目标：评估眼动技术检测VP与VF的诊断准确性与敏感性；对比其与CRS-R的评估效能；分析刺激类型、情感显著性、呈现模态的影响；明确眼动结果的预后价值；探索VR与混合BCI新兴技术；识别方法学局限以指导未来研究。
2. 2.
   材料与方法
   本研究严格遵循PRISMA 2020指南，预先制定内部研究方案但未在PROSPERO注册。采用PICO框架界定研究范围：研究对象为≥18岁的慢性期（伤后>4周，不排除急性期）获得性DOC成人患者，含MCS减型与MCS增型；干预措施为各类眼动技术（红外固定/可穿戴、视频眼动、VR整合、眼动-EEG混合BCI系统），评估指标包括VP、VF、凝视模式、瞳孔反应；对照为CRS-R等标准行为量表、无技术辅助的临床观察、不同刺激或眼动方案间的对比；主要结局为VP/VF检出率、MCS与VS/UWS鉴别的灵敏度与特异度，次要结局包括刺激类型效应、功能恢复预后价值、技术可行性与评定者间信度。纳入标准限定为报告原始定量数据的实证研究，研究对象为VS/UWS或MCS成人患者，采用任意形式眼动技术开展诊断或预后评估，测量指标为定量视觉行为，语言为英语，发表时间为2000—2025年，排除综述、会议摘要、仅含定性描述的研究、健康对照或儿童人群研究、仅用于康复或通信的非诊断类眼动研究、样本量<3例的病例报告。检索覆盖SciSpace、Google Scholar、PubMed、机构图书馆四个数据库，同时手动追溯纳入研究的参考文献并咨询专家补充已知相关研究，检索词组合涵盖眼动、视觉追踪、DOC各分型、诊断准确性、预后等相关术语。文献筛选由两名研究者独立完成去重、题目摘要初筛与全文复筛，全文纳入的一致性κ值为0.89，分歧通过共识解决。采用标准化表单提取数据，内容包括研究设计、样本量与诊断分布、眼动设备与方案、刺激特征、检出率、诊断效能指标、统计学结果，2项研究因无法获取全文，仅从摘要与DOI元数据提取信息，构成方法学局限。偏倚风险采用适配观察性研究的Cochrane偏倚风险工具评价，涵盖6个域，每个域分为低、不确定、高三个等级，评定一致性κ值为0.82。证据质量采用GRADE框架对5项关键结局进行评估，起始质量为观察性研究的低质量，按规则进行升降级调整。
3. 3.
   结果
   3.1 研究筛选与特征
   系统检索共获得103篇独特文献，经题目摘要筛选后42篇进入全文评估，最终15项研究纳入分析，发表时间为2012—2025年，样本量4~123例。
   3.2 偏倚风险评估结果
   研究偏倚风险普遍存在，常见局限包括无评定者盲法（所有研究均未对评估者施盲）、样本量小（中位样本量18例）、参考标准异质性（CRS-R实施不规范）、校准成功率报告不全、便利性抽样导致的选择偏度。多数研究为中度偏倚风险，少数研究因报告不充分呈高风险。样本量层面仅3项研究超过50例，限制了统计效力与普适性；采用标准化工具与规范眼动方案的研究偏倚更低，评估者盲法的缺失普遍影响主观结局解读，探索性新技术研究的协议开发阶段偏倚为中度，仅少数研究设置健康对照组以建立常模，日内波动、觉醒变化、药物影响、感觉障碍等混杂因素在各研究中处理不一致。
   3.3 结果合成
   3.3.1 视觉追踪与固定的检出
   多项研究证实眼动技术检测VP与VF的灵敏度较高，MCS患者的靶向注视比例显著高于VS/UWS患者（67.8% vs 32.2%，p<0.001）。Johansson等2025年的研究显示可穿戴眼动技术的检出率为46.2%（6/13），而单纯CRS-R视觉分项评分的检出率仅为18.1%（2/11），相对检出率提升2.5倍（p<0.001）。
   3.3.2 刺激类型效应
   镜像刺激在多研究中检出率最优，97%的MCS患者可追踪自身镜像，高于人脸刺激的69%与物体刺激的57%；情感显著性刺激（近亲照片）可诱发更强的MCS患者追踪反应（37.3% vs 中性刺激29.9%~30.6%，p=0.009，d=0.42），该效应未在VS/UWS患者中观察到，提示情感加工可能是微意识的标志。
   3.3.3 客观眼动与临床评估的对比
   Lee等2024年发现1例患者的RPTL生物标志物阳性反应未被CRS-R检出，Zurek等2024年的研究显示眼动测试可为46例患者的诊断提供CRS-R之外的增量信息，证实眼动可识别行为量表遗漏的隐匿性意识体征。
   3.3.4 先进技术：VR与混合BCI系统
   Lee等2024年开发的VR头显整合红外瞳孔追踪系统，实现RPTL-V生物标志物灵敏度100%、特异度88.9%（预印本，未同行评议）；Yi等2024年的眼动-EEG混合BCI系统平均多模态意识评估准确率达88.9%；Aklepi等2024年证实沉浸式VR刺激可检出标准刺激无法发现的创伤性脑损伤患者隐匿追踪反应。
   3.3.5 预后价值
   Lee等2024年的研究显示，RPTL生物标志物的显性追踪可预测62.5%的患者在1年后实现指令跟随，提供了眼动预后效用的初步证据。
   3.3.6 GRADE证据质量评估
   五项关键结局的整体证据质量为：检出率与诊断区分度为低质量，灵敏度、特异度、预后结局为极低质量。降级原因包括：普遍无盲法、多数研究样本量小导致严重偏倚风险；检出率跨研究波动范围13%~100%导致严重不一致性；灵敏度与特异度结局因研究少、样本量小存在极严重不精确性；疑似存在发表偏倚。检出率因较CRS-R的相对效应量达2.5倍获一级升级，其余结局无升级依据。
4. 4.
   讨论
   本系统评价纳入的15项研究一致表明，眼动追踪可提供客观、定量的视觉行为测量，对标准临床评估形成有效补充。核心结论可归纳为五点：较临床观察显著提升VP与VF检出率；刺激类型对检出率有关键影响；较分类式临床量表具备定量优势；VR与BCI技术具备良好的诊断与预后应用前景；初步证据支持其预后价值。纳入研究的技术异质性较高，采样率、空间精度、校准要求、伪迹易感性的差异使得难以区分结果是源于患者特征还是技术因素。眼动的高灵敏度提示其纳入常规评估可降低DOC的高误诊率，镜像刺激97%的检出率可直接指导临床方案优化。结合GRADE低至极低质量的证据现状，当前仅支持将眼动作为CRS-R的补充工具（条件性推荐），而非替代方案，这与现有多模态评估的临床导向一致。隐匿性意识的检出为意识与行为的分离机制提供了实证支持，具有重要神经科学理论意义。研究层面的局限包括小样本、盲法缺失、混杂因素控制不足、参考标准不统一，阻碍了证据的转化；此外眼动技术本身存在年龄相关性能差异，角膜反射系统受矫正镜片干扰，面部追踪算法的训练数据集偏向年轻人群，老年DOC患者可能因眶骨吸收、面部软组织改变导致标定准确率下降、追踪丢失率升高，未来需分层评估不同年龄段的系统表现。本评价的局限包括未注册PROSPERO、仅纳入英文文献、2项研究仅提取摘要数据可能导致细节遗漏。综上，眼动追踪为DOC患者提供了敏感、客观的视觉行为评估，推荐作为CRS-R的补充工具，优先选用镜像与个人相关刺激以优化检出率，VR与混合BCI技术前景良好，但低证据质量凸显了大样本、多中心前瞻性研究的迫切性。