虛擬現(xiàn)實平衡訓練對腦卒中患者的臨床療效

張麗華，米立新，馬全勝，馬玉寶，劉洪銳，宋德軍，田海源

腦卒中是造成終身殘疾的主要疾病之一，致殘率高達80%以上。平衡功能障礙是腦卒中患者最常見的功能問題之一，它是導(dǎo)致腦卒中患者跌倒風險增加的主要因素[1]。其中10%～25%的跌倒會導(dǎo)致嚴重的后遺癥[2]，極大地影響患者的活動水平、功能獨立及生活質(zhì)量，從而帶來顯著的經(jīng)濟和社會負擔[3]。因此，提高平衡功能對卒中患者有重要意義。以往一些平衡訓練技術(shù)如Bobath技術(shù)、PNF技術(shù)、核心肌群訓練等主要考慮運動本身，而沒有充分考慮參與運動的人和運動所處的環(huán)境，這容易導(dǎo)致訓練內(nèi)容枯燥、缺乏趣味性，從而影響訓練的效果。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在偏癱患者康復(fù)中的應(yīng)用逐漸增多，但由于研究對象的選擇、試驗設(shè)計等因素的影響，研究結(jié)果不盡一致[4-7]。本研究擬觀察虛擬現(xiàn)實平衡訓練對恢復(fù)期偏癱患者平衡及姿勢控制能力的影響，現(xiàn)進行如下闡述。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年1月～2018年12月在我科接受康復(fù)治療的腦卒中患者49例，缺血性卒中患者符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南2014》標準，出血性卒中患者符合2010年11月中華人民共和國發(fā)布實施的《成人自發(fā)性腦出血診斷標準》，第一診斷為初發(fā)腦卒中(腦梗死或腦出血)，經(jīng)CT和或MRI檢查確診。入選標準：年齡18～60歲，可以獨立行走或輔助下(包括矯形器、助行器或手拐)行走10m以上；無其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病和骨科疾?。怀踔屑耙陨衔幕潭?，簡易智力狀態(tài)檢查量表(Mini-mental State Examination，MMSE)>24分。排除標準：意識不清或高級腦功能障礙，不能配合檢查和治療者；視力或視野障礙影響獲得視覺反饋信息者；并發(fā)嚴重心、肝、腎及感染等疾病。采用隨機數(shù)字表法將49例患者分為觀察組25例和對照組24例。2組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義，見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法 對照組患者僅接受常規(guī)康復(fù)訓練，每次30min，每日2次；觀察組患者每天接受1次相同的常規(guī)康復(fù)訓練和1次虛擬現(xiàn)實平衡訓練，每次30min，5d/周，共4周。常規(guī)康復(fù)訓練：所有患者的訓練均由同一名專業(yè)物理治療師實施，包括關(guān)節(jié)活動度訓練、肌力訓練、平衡訓練、ADL訓練，其中平衡訓練利用平衡墊、平衡板、Bobath球等對患者進行訓練，遵循支撐面從大到小、從穩(wěn)定到不穩(wěn)定的原則，應(yīng)用運動控制理論，利用言語提示、姿勢矯正鏡提供視覺反饋，并不斷指導(dǎo)患者體會運動的感覺，進行姿勢控制和重心轉(zhuǎn)移能力等訓練。任務(wù)的設(shè)計盡量與觀察組相同，使患者在重心前后、左右移動的過程中伸手夠物或進行操作性任務(wù)，或進行左右、前后穩(wěn)定極限的訓練。虛擬現(xiàn)實平衡訓練：應(yīng)用荷蘭Stable三維姿勢控制訓練與評估系統(tǒng)進行動態(tài)平衡功能姿勢控制訓練。該設(shè)備包括4個動作捕捉攝像頭，3塊投影布，營造真實的情景模擬環(huán)境，平衡臺壓力傳感器將患者重心偏移的數(shù)據(jù)變化和虛擬現(xiàn)實游戲相結(jié)合，攝像頭捕捉肢體三維運動信號，實時給予視覺反饋?；颊哂柧殨r采取立位，可根據(jù)患者情況選擇性地使用保護吊帶或治療師在旁邊保護，距離為手能夠夠到患者，訓練過程中在確保安全的前提下雙腳盡量不要移動。要求雙腳與肩同寬，在患者雙肩粘貼發(fā)光球以進行任務(wù)操作。訓練任務(wù)設(shè)置包括4方面：穩(wěn)定極限(Limits of Stability)、姿勢性穩(wěn)定(Postural Stability)、動態(tài)穩(wěn)定(Dynamic Stability)和穩(wěn)定反應(yīng)時間(Time to Stability)。每種任務(wù)下設(shè)不同的游戲，如“Balloon Pop”(具體情境為：畫面中不同顏色的氣球從各方向飛來，粘貼發(fā)光球的手會根據(jù)游戲設(shè)置持不同顏色的針，在氣球飛來時手持針通過移動身體重心觸碰和針相同顏色的氣球，氣球爆裂代表任務(wù)完成，主要訓練姿勢的穩(wěn)定性)、“City Ride”(具體情境為：汽車停在城市的道路上，受試者通過控制身體重心的前后左右移動來分別操作汽車的前進、減速、左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，主要訓練穩(wěn)定極限)和“Reach the skies”(具體情境為：畫面中的卡通人物代表受試者，受試者需要以不同的速度和幅度移動重心，主要訓練動態(tài)穩(wěn)定性)，全部游戲難度均分為容易、中等、困難3個等級?；颊咴谟柧氝^程中需要左右和前后來移動重心來完成游戲任務(wù)，根據(jù)患者功能水平在確保安全的前提下逐漸提高訓練難度。

1.3 評定標準 2組患者治療前和治療4周后均進行以下評定。①Berg平衡量表(Berg balance scale, BBS)：包括站起、坐下、獨立站立、閉眼站立、上臂前伸、轉(zhuǎn)身一周、雙足交替踏臺階、單腿站立等 14 個項目, 每項采取0～4分5級評分制，總分56分，分值越高提示平衡能力越好。②計時起立行走測試(time up and go test, TUG)：評定時患者身體靠椅背坐好，在3m遠的地面上貼紅色膠紙作標記，患者從靠背椅上站起，按照平時走路的步態(tài)向前走3m，過標記后轉(zhuǎn)身，走回到椅子坐下，靠到椅背上。測試者記錄患者背部離開椅背到再次靠到椅背所用的時間。取2次平均值為測試結(jié)果。③姿勢控制評估：應(yīng)用荷蘭Stable三維平衡姿勢控制訓練與評估系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)平衡評估測試姿勢穩(wěn)定性和穩(wěn)定時間。靜態(tài)平衡指標為3種體位下的重心擺動速度，動態(tài)平衡指標為穩(wěn)定時間。靜態(tài)平衡測試：姿勢穩(wěn)定，測試睜眼雙腳站立、閉眼雙腳站立、睜眼雙腳一前一后站立時的重心移動速度。動態(tài)平衡測試：穩(wěn)定反應(yīng)時間，評估在足底測試平板前后左右4個方向移動干擾情況下維持穩(wěn)定的能力。時間越短，穩(wěn)定性越好。干擾的強度設(shè)定為中等。

2 結(jié)果

2.1 2組患者治療前后BBS評分及TUG評估比較 治療4周后，2組患者BBS評分較治療前均顯著提高(均P<0.05)，且觀察組評分比對照組更高(P<0.05)；2組患者TUG評估時間較治療前均顯著減少(均P<0.01)，2組間比較差異無統(tǒng)計學意義。見表2。

表2 2組患者治療前后BBS評分及TUG評估比較

與治療前比較，aP<0.05,bP<0.01；與對照組比較,，cP<0.05

2.2 2組患者治療前后靜動態(tài)平衡指標比較 治療4周后，觀察組患者睜、閉眼站立，睜眼前后站立，穩(wěn)定反應(yīng)時間較治療前及對照組均明顯降低(P<0.01，0.05)；對照組患者睜、閉眼站立較治療前均降低(均P<0.05)，對照組睜眼前后站立及穩(wěn)定反應(yīng)時間治療前后比較差異無統(tǒng)計學意義。見表3。

3 討論

腦卒中患者由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，導(dǎo)致姿勢控制異常。姿勢控制屬于運動控制的范圍，是指在各種活動中保持軀體在空間位置的能力[8]，包括姿勢穩(wěn)定性及姿勢方向性。姿勢穩(wěn)定性指身體面對內(nèi)外干擾時，通過感覺整合維持身體重心在支撐面內(nèi)的能力，也被稱作平衡；姿勢方向性指在執(zhí)行不同運動模式中對身體姿勢的主動控制的能力，與環(huán)境、重力、支撐面等諸多因素有關(guān)[9]。

腦卒中偏癱患者的康復(fù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的一個新領(lǐng)域，2008年卒中康復(fù)循證評價(evidence-based review of stroke rehabilitation，EBRSR)指南推薦對腦卒中后遺癥期患者使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)以提高患者運動功能，推薦強度為A[10]。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對偏癱患者平衡功能的效果國內(nèi)外研究結(jié)果不盡一致。研究范圍包括發(fā)病早期和恢復(fù)期的，評估指標設(shè)計動靜態(tài)平衡、步行能力等。國外有研究表明，在傳統(tǒng)康復(fù)訓練的基礎(chǔ)上增加虛擬現(xiàn)實游戲平衡訓練，比單獨進行傳統(tǒng)康復(fù)訓練能夠更有效地改善腦卒中恢復(fù)期偏癱患者的動態(tài)平衡功能和功能性步行能力，但患者的靜態(tài)平衡功能并未得到改善[4,11]。Rajaratnam等[5]對腦卒中早期偏癱患者的研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)康復(fù)聯(lián)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)能有效改善平衡功能，但需要治療師給予更多的輔助，并沒有表明虛擬現(xiàn)實技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)康復(fù)訓練。孫然等[7]對發(fā)病6個月內(nèi)的偏癱患者的研究認為，基于虛擬現(xiàn)實的平衡訓練和傳統(tǒng)平衡訓練均能減少患者立位下重心擺動，提高靜態(tài)平衡功能，但虛擬現(xiàn)實的平衡訓練療效優(yōu)于傳統(tǒng)平衡訓練。楊峻等[12]認為虛擬現(xiàn)實技術(shù)較常規(guī)的平衡訓練能更有效地改善小腦卒中患者的靜態(tài)平衡功能和穩(wěn)定極限范圍。

本研究選擇恢復(fù)期的偏癱患者，觀察組患者在接受常規(guī)關(guān)節(jié)活動度訓練、肌力訓練、牽伸訓練、任務(wù)導(dǎo)向性平衡訓練的基礎(chǔ)上增加虛擬現(xiàn)實平衡訓練，以BBS評分、TUG評估和姿勢控制評估為評估指標，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組患者訓練后BBS評分較訓練前顯著提高，TUG測試所用時間較訓練前下降，且治療后觀察組BBS評分較對照組也明顯提高。治療后對照組睜、閉眼站立能力較治療前顯著改善，觀察組靜動態(tài)指標較治療前均有顯著改善，而且較對照組也有改善,與Cho等[4]和Kim等[11]的研究結(jié)果一致。

姿勢控制是一個復(fù)雜的過程，由感覺整合、軀干生物力學成分及神經(jīng)肌肉調(diào)節(jié)相互作用構(gòu)成，是個體、任務(wù)和環(huán)境3個因素相互作用而成的。腦卒中患者的感覺或運動傳導(dǎo)通路發(fā)生障礙，導(dǎo)致肌張力、肌力與感覺障礙，大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制障礙，最終產(chǎn)生平衡和姿勢控制障礙[13]。目前許多研究表明，腦卒中后偏癱患者存在肌肉激活時間和激活順序的異常[14]。本研究通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供變化的任務(wù)和環(huán)境因素，既增加了訓練的趣味性，又兼顧了環(huán)境對平衡和姿勢的影響。該訓練對平衡的不同層面進行了訓練，包括穩(wěn)定極限、姿勢性穩(wěn)定等，以情景模擬技術(shù)通過平衡臺平衡壓力傳感器，將患者重心偏移的變化數(shù)據(jù)和情景模擬相結(jié)合，在不穩(wěn)定平面上進行平衡和姿勢控制訓練，這種狀態(tài)下人體在不斷被打破原有平衡后又不斷產(chǎn)生新的平衡，人體的感受器實時輸入各種信息，神經(jīng)系統(tǒng)不斷調(diào)整肌肉系統(tǒng)的特定收縮部位、順序和時間，來維持核心穩(wěn)定性以完成目標動作。本研究中2組患者訓練后平衡和姿勢控制能力均有顯著改善，但觀察組優(yōu)于對照組，認為可能的原因如下：①虛擬現(xiàn)實技術(shù)和任務(wù)導(dǎo)向性訓練均考慮了反饋信息和環(huán)境在平衡維持和調(diào)節(jié)中的作用，前者是模擬實景，后者是實景訓練，前者更容易實現(xiàn)環(huán)境的多樣性，而且任務(wù)的難易程度更容易設(shè)置，但反饋信息前者以視覺和聽覺為主，而后者是實景訓練，可以提供本體覺的反饋信息；②虛擬現(xiàn)實訓練對治療師的依賴較少，這也可以保持整個訓練的一致性，避免因治療師的疲勞對訓練效果產(chǎn)生影響。

表3 2組患者治療前后靜動態(tài)平衡指標比較

與治療前比較 ，aP<0.01，bP<0.05；與對照組比較，cP<0.01，dP<0.05

TUG評估包括坐起、轉(zhuǎn)身、步行等動作，本研究以患者所用時間為標準，并未對比2組在步態(tài)、姿勢方面的差別，2組患者治療后TUG評估差異無統(tǒng)計學意義，可能與以下因素有關(guān)：患者可能只關(guān)注完成整個評估過程的時間，而并未注重姿勢、平衡等；觀察時間較短，樣本量較小。

本研究的局限性在于：①研究時間較短，也沒有進行后期隨訪；②沒有對2組的治療強度進行量化；③由于2組患者參與平衡調(diào)節(jié)的反饋信息均有多種感覺系統(tǒng)參與，因此無法確定虛擬現(xiàn)實技術(shù)的哪種感覺信息對平衡更重要。

隨著技術(shù)的發(fā)展，可以模擬真實環(huán)境的康復(fù)設(shè)施和技術(shù)越來越多地用于恢復(fù)運動功能和平衡障礙[15]，其中虛擬現(xiàn)實技術(shù)在偏癱康復(fù)訓練中的應(yīng)用也越來越多，但是，下一步需要擴大樣本量，對不同病程的患者進行分別研究，以期得到更有價值的結(jié)論。此外，對于療效評估指標應(yīng)增加神經(jīng)解剖或神經(jīng)生理學的依據(jù)，如功能性磁共振成像、彌散張量成像等技術(shù)，使研究更有說服力。