王佳樂，楊巧紅

（暨南大學(xué)護(hù)理學(xué)院，廣東 廣州 510632）

在我國，腦卒中是致殘率和致死率最高的疾?。?］，也是當(dāng)今世界危害人類生命健康最主要的疾病之一［2］。 據(jù)統(tǒng)計，中國每年新發(fā)腦卒中患者約200 萬人，其中70%～80%的患者因殘疾而不能獨立生活，給家庭和社會帶來了沉重的負(fù)擔(dān)［3］。 研究顯示，由于康復(fù)治療資源有限， 加上部分患者和家屬的康復(fù)意識欠缺及疾病恢復(fù)期漫長，導(dǎo)致腦卒中患者得不到及時、長期及有效的康復(fù)治療［4］。 20 世紀(jì) 90 年代， 虛擬現(xiàn)實（virtual rea-lity, VR）技術(shù)被開發(fā)，并作為一種康復(fù)評估和治療的工具［5］。 VR 技術(shù)具有安全性、趣味性、康復(fù)治療個體化等優(yōu)勢［6］，成為康復(fù)領(lǐng)域研究的熱點，且在腦卒中康復(fù)治療中應(yīng)用最廣泛［7］。本研究就VR 技術(shù)在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析總結(jié)， 以期為VR 技術(shù)在我國的進(jìn)一步發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 VR 技術(shù)概述

1.1 VR 技術(shù)定義VR 技術(shù)是利用仿真技術(shù)與計算機圖形學(xué)、 人機接口技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種尖端技術(shù)建立一個三維的虛擬世界，讓用戶“投入”到該環(huán)境中，通過一個媒介（手套、操縱桿、鼠標(biāo)）或用戶的手勢、動作、表情、語音，甚至眼球或腦電波實現(xiàn)與虛擬信息進(jìn)行交互，產(chǎn)生多感官的反饋［8］。

1.2 VR 技術(shù)在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用原理VR技術(shù)可以模擬出現(xiàn)實中的場景，如廚房、超市等。 患者在此場景中完成各種任務(wù)，如整理壁櫥、進(jìn)行手指/腕及肩關(guān)節(jié)等部位的功能訓(xùn)練、物品識別歸類、注意力的認(rèn)知訓(xùn)練等。 患者在訓(xùn)練過程中可以看到自己肢體的動作，并以此來強化對訓(xùn)練動作的認(rèn)知。腦卒中康復(fù)治療是基于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和大腦皮質(zhì)重組理論， 即高強度及重復(fù)訓(xùn)練可以使原本休眠的高閾值突觸處于活化狀態(tài)，周圍神經(jīng)組織通過軸突的側(cè)支芽生，形成新的神經(jīng)通路， 使臨近失神經(jīng)支配的組織重新獲得支配［9］。 在磁力共振成像中發(fā)現(xiàn)，通過 VR 訓(xùn)練可以刺激腦卒中患者皮質(zhì)重組來提高其運動能力， 分析原因可能與VR 訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的視覺、 前庭及本體感覺動態(tài)反饋調(diào)節(jié)前運動及頂葉皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)生即時的自我校正，進(jìn)而激活鏡像神經(jīng)元有關(guān)［10-11］。 研究發(fā)現(xiàn)，VR 技術(shù)基于運動學(xué)習(xí)理論的康復(fù)治療方法，相比人工主導(dǎo)的傳統(tǒng)治療，更容易滿足高強度、重復(fù)性和特異性為導(dǎo)向的運動學(xué)習(xí)原則［10］，特別在重復(fù)、反饋和動機3 個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上， 虛擬現(xiàn)實環(huán)境能帶給患者足夠的沉浸感，讓其獲得包括視覺、聽覺、觸覺在內(nèi)的實時反饋，并不斷激勵患者接受挑戰(zhàn)，提高其運動、學(xué)習(xí)效率和積極性。

2 VR 技術(shù)在住院腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

VR 技術(shù)主要用于腦卒中患者的功能評定和康復(fù)治療，其中關(guān)于改善認(rèn)知、平衡、上肢功能和增加肌力方面的研究較多。下面就腦卒中患者各功能障礙的VR技術(shù)評估和治療進(jìn)行闡述。

2.1 認(rèn)知功能障礙認(rèn)知障礙泛指各種原因引起的記憶力、計算力、視空間定向力、執(zhí)行能力等至少一個認(rèn)知域損害。 腦卒中后認(rèn)知障礙的發(fā)病率達(dá)80.97%［12］，是腦卒中患者常見的后遺癥之一。

2.1.1 認(rèn)知功能評估指南推薦對主訴認(rèn)知功能損害的就診者， 選擇MMSE 量表和MoCA 量表或類似的篩查量表組合進(jìn)行初步篩查并評估［13］。 朱亞平等［14］將認(rèn)知的量表內(nèi)容轉(zhuǎn)化為3D 畫面， 讓患者在虛擬顯示器中身臨其境完成評定。 而黃延焱等［15］研發(fā)的認(rèn)知能力評估系統(tǒng)是基于光學(xué)動作捕捉設(shè)備和具有按鍵交互功能的虛擬現(xiàn)實手柄，利用手柄操作，實現(xiàn)與虛擬環(huán)境交互。 模擬的環(huán)境是超市購物，包括四大任務(wù)，分別是購物清單記憶、 根據(jù)清單在貨架找尋物品、 在收銀臺結(jié)算、購買商品。根據(jù)使用者的任務(wù)表現(xiàn)、神經(jīng)傳感數(shù)據(jù)、反應(yīng)時間等進(jìn)行記憶能力、執(zhí)行能力、運算能力、視覺空間能力的評估， 并利用統(tǒng)計分析技術(shù)綜合評估受測者的認(rèn)知執(zhí)行能力。 類似任務(wù)的VR 系統(tǒng)也常用作進(jìn)行認(rèn)知功能訓(xùn)練和日常生活能力的訓(xùn)練。

2.1.2 認(rèn)知功能訓(xùn)練一項研究招募了42 例腦卒中急性期患者，對照組采用計算機輔助訓(xùn)練，干預(yù)組在對照組的基礎(chǔ)上采用VR 訓(xùn)練，即HMD 頭盔沉浸式虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練［16］。 HMD 頭盔是由護(hù)目鏡、主體和攝像頭組成的頭戴式顯示設(shè)備。該訓(xùn)練主要包括2 個程序：釣魚和圖片匹配。釣魚是患者利用上肢動作捕魚，同時記憶魚的數(shù)量來完成任務(wù)； 圖片匹配是讓患者先記憶1 張圖片，之后再給8 張圖片，顯示幾秒翻轉(zhuǎn)，讓患者選擇記憶的那張圖片。以上任務(wù)均鍛煉了患者的上肢功能、記憶力、注意力、執(zhí)行力等。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接受計算機輔助訓(xùn)練聯(lián)合VR 訓(xùn)練的患者在學(xué)習(xí)、 延遲記憶和空間、時間定向力方面有顯著改善，且在認(rèn)知功能和日常生活表現(xiàn)方面比單獨使用計算機輔助訓(xùn)練效果更好。肖湘等［17］研究納入34 例腦卒中住院患者，對照組采用常規(guī)的認(rèn)知訓(xùn)練， 觀察組采用基于Kinect 體感交互技術(shù)的游戲訓(xùn)練，訓(xùn)練方式采用打網(wǎng)球和切水果。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 觀察組患者比對照組患者在視空間與執(zhí)行功能、注意力、定向力和日常生活能力方面有明顯改善，且觀察組神經(jīng)電生理技術(shù)事件誘發(fā)電位P300 的潛伏期比對照組及訓(xùn)練前均縮短， 說明VR 訓(xùn)練有助于認(rèn)知功能神經(jīng)的重塑。

2.2 運動功能障礙國外研究統(tǒng)計約有80%的腦卒中患者存在運動障礙， 主要表現(xiàn)為病灶半球?qū)?cè)肢體完全或部分性軟癱或無力， 是腦卒中后最常見的功能障礙，也是目前患者康復(fù)的重點及熱點［11］。 研究發(fā)現(xiàn)，目前VR 技術(shù)較多的應(yīng)用于改善平衡功能、 上肢功能以及步態(tài)步行能力［18］。

2.2.1 運動功能評估臨床上關(guān)于運動功能評估量表很多， 常用的有Fugl-Meyer 評定量表（Fugl-Meyer Assessment，F(xiàn)MA）、Brunnstrom 偏癱分級等， 主要用于評估肢體運動功能、平衡能力等。 Adams 等［19］基于 VR技術(shù)研發(fā)了上肢功能評估系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是一種在手指、 手腕裝有運動跟蹤傳感器的商用手套矯形器，以及光學(xué)動作捕捉設(shè)備。上肢功能評估系統(tǒng)的主要任務(wù)包括3 個部分：園地豐收、整理壁櫥及球放入盒子活動，評估系統(tǒng)通過捕捉患者在活動中的抓、取、放置等動作，計算出關(guān)節(jié)活動的角度及手指、手腕、肘部活動時的速度等，并將其作為評價指標(biāo)。將評價指標(biāo)得出的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)評價指標(biāo)得出的結(jié)果進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)兩種評價結(jié)果之間存在高度相關(guān)性， 表明上肢功能評估系統(tǒng)可以有效地反映患者上肢運動功能的情況及在真實世界中的功能狀態(tài)。 梁爽等［20］研發(fā)出運動訓(xùn)練評估方法,通過腦-機接口系統(tǒng)建立三維運動訓(xùn)練場景，將受試者在執(zhí)行有觸覺反饋和無觸覺反饋的運動訓(xùn)練時在大腦感覺運動皮層區(qū)域產(chǎn)生的腦電信號數(shù)據(jù)代入預(yù)建的腦電信號時頻特征模型，并進(jìn)行定量化評估。

2.2.2 平衡功能、 步態(tài)步行能力訓(xùn)練平衡功能是完成運動行走的基礎(chǔ)功能， 對預(yù)防和減少跌倒有重要作用。 Porras 等［21］研究回顧性分析了在大型康復(fù)中心接受VR 康復(fù)治療的167 例患者3 年內(nèi)的臨床記錄。 該研究涉及4 個VR 系統(tǒng)和23 個VR 環(huán)境， 在有關(guān)平衡功能、步態(tài)步行能力的VR 訓(xùn)練中，常用的模擬場景及任務(wù)包括：“船”-重心轉(zhuǎn)移任務(wù)、“道路”-行走任務(wù)、“路障”-障礙策略任務(wù)、“路牌”-視空間訓(xùn)練任務(wù)、“搖籃范圍”-重心控制任務(wù)。 該研究使用運動捕捉系統(tǒng)跟蹤患者身體上的標(biāo)記區(qū)域。 研究結(jié)果顯示，利用多個VR 系統(tǒng)和VR 環(huán)境有助于制訂高度個性化的干預(yù)方案，并對患者進(jìn)行針對性的治療； 在臨床上實施基于VR 技術(shù)的康復(fù)治療方案是可行和有效的， 能夠顯著改善患者的平衡和步態(tài)步行能力。 患者的步態(tài)步行能力可通過起立行走試驗、Berg 平衡量表和簡易平衡評定系統(tǒng)等進(jìn)行測試。

2.2.3 上肢功能訓(xùn)練腦卒中后上肢功能障礙是常見后遺癥之一，嚴(yán)重影響患者日常生活能力，降低其生活質(zhì)量。 Cochrane 系統(tǒng)評價結(jié)果顯示虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練能有效改善腦卒中患者上肢功能障礙［18］。 Brunner 等［22］研究把5 家康復(fù)機構(gòu)患有上肢功能障礙的亞急性期患者120 例作為研究對象。 實驗組采用You Grabber 系統(tǒng)的VR 訓(xùn)練。 該訓(xùn)練包括的游戲任務(wù)均涉及放置、抓取練習(xí)、選擇性手指運動、旋前旋后、全臂運動、單側(cè)或雙側(cè)運動等，并在屏幕上增加視覺反饋。 干預(yù)4 周后，采用手臂動作調(diào)查測試表評定患者的上肢運動功能， 結(jié)果顯示采用You Grabber 系統(tǒng)的VR 訓(xùn)練產(chǎn)生的結(jié)果和采用常規(guī)康復(fù)產(chǎn)生的結(jié)果一致， 證實VR 訓(xùn)練可作為標(biāo)準(zhǔn)康復(fù)的一種補充。 基于游戲的虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練能激發(fā)患者不斷接受挑戰(zhàn)， 同時治療師可根據(jù)患者情況實時調(diào)整游戲難度，可減少患者的挫敗感，提高其積極性及依從性。

2.3 日常生活能力訓(xùn)練VR 技術(shù)可以模擬出很多日常生活中的場景并提供多感官刺激，如超市購物、模擬廚房、家庭虛擬環(huán)境、銀行取錢等，且患者在虛擬環(huán)境中可以進(jìn)行反復(fù)演練并轉(zhuǎn)化到現(xiàn)實生活中。 有研究發(fā)現(xiàn)腦卒中患者進(jìn)行VR 訓(xùn)練后在自我護(hù)理、洗澡、穿衣和肌力控制方面有明顯改善， 生活質(zhì)量也有顯著提高［16］。 2017 年 Cochrane 系統(tǒng)評價表明，增加虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練時間可顯著改善患者的日常生活活動功能， 提高日常生活能力，值得臨床推廣應(yīng)用［18］。

3 VR 技術(shù)在社區(qū)、家庭腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，74.3%的患者表示愿意在社區(qū)接受康復(fù)治療服務(wù)，但有調(diào)查發(fā)現(xiàn)僅有8.3%患者在社區(qū)接受過康復(fù)治療［23］。分析原因可能為天氣、交通、距離、人力等問題限制了患者反復(fù)去醫(yī)院接受規(guī)律的康復(fù)治療。 而基于VR 技術(shù)的康復(fù)治療提供了一種理想的治療方案，確保了患者康復(fù)的連續(xù)性。區(qū)永康等［24］研發(fā)了一項實現(xiàn)前庭康復(fù)的家庭、 醫(yī)院兩用的便攜式康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。 該系統(tǒng)包括量表評估模塊、虛擬現(xiàn)實設(shè)備、定位傳感器、訓(xùn)練自評模塊和訓(xùn)練存儲模塊。使用量表評估模塊與平衡障礙量表評估受訓(xùn)者， 進(jìn)而得到評估分?jǐn)?shù)及相對應(yīng)的病情級別（共十級）,虛擬現(xiàn)實設(shè)備根據(jù)病情級別匹配相對應(yīng)的訓(xùn)練視頻（共35 個視頻）。受訓(xùn)者根據(jù)訓(xùn)練視頻進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練， 同時定位傳感器感測受訓(xùn)者的康復(fù)訓(xùn)練結(jié)果， 并將訓(xùn)練結(jié)果傳輸給訓(xùn)練自評模塊以完成自評評分， 并將評分保存于訓(xùn)練儲存模塊。 結(jié)果顯示，通過使用該系統(tǒng)，受訓(xùn)者的平衡協(xié)調(diào)能力、 肢體功能及姿態(tài)控制能力等均得到鍛煉。Triandafilou 等［25］也研發(fā)了類似上肢康復(fù)的家用 VR 系統(tǒng)， 結(jié)果顯示超過66%的患者表示非常愿意在家接受治療，100%的患者表示每周至少進(jìn)行了2～3 次訓(xùn)練。但目前關(guān)于VR 技術(shù)應(yīng)用于家庭、 社區(qū)腦卒中患者康復(fù)后效果評價的研究鮮有報道。

4 存在的問題及展望

在康復(fù)人員不變的情況下， 虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練在增加康復(fù)訓(xùn)練時間、遠(yuǎn)程監(jiān)控指導(dǎo)、安全性、趣味性及可重復(fù)性等方面有獨特的優(yōu)勢。 有足夠的證據(jù)可以說明虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練在認(rèn)知康復(fù)、 運動康復(fù)及提高日常生活能力方面有效， 但還無法證實其是否比傳統(tǒng)康復(fù)方法更有效及是否可以替代傳統(tǒng)治療［21,26-27］。 目前現(xiàn)有研究存在局限性［9,18,22,26］。 ①關(guān)于 VR 技術(shù)康復(fù)治療的研究缺乏大樣本、多中心等高質(zhì)量分層隨機對照試驗。 ②VR 技術(shù)康復(fù)治療的強度和治療時間存在差異。有研究表明治療強度、訓(xùn)練時間與康復(fù)效果呈正相關(guān)，但缺乏最佳強度及頻率的證據(jù)，且有益閾值也不明確。③對于VR 訓(xùn)練是否有效，各研究選擇的量表和評價指標(biāo)不一致，且評價過程中存在一定主觀因素，缺少關(guān)于機制和腦成像的客觀證據(jù)。④研究時間較短，缺乏干預(yù)后長期的隨訪，無法確定VR 訓(xùn)練的遠(yuǎn)期影響。 ⑤部分研究采用的VR 系統(tǒng)不是針對腦卒中患者設(shè)計， 僅是簡單的視頻游戲系統(tǒng)。 ⑥已有的VR 技術(shù)僅應(yīng)用于腦卒中患者某方面的功能障礙， 而腦卒中患者功能障礙往往是多方面的。 后續(xù)建議在人員方面， 加強多學(xué)科團(tuán)隊合作；技術(shù)方面，不斷提高跟蹤定位的精準(zhǔn)性；硬件設(shè)備方面，有待降低成本，且設(shè)備應(yīng)更加輕便攜帶；軟件功能方面，操作應(yīng)更簡便、內(nèi)容更豐富及個體化。