重復經(jīng)顱磁刺激結(jié)合虛擬現(xiàn)實訓練對精神發(fā)育遲緩兒童認知功能的療效觀察

周海榮 姜燦 何強勇 李哲 吳文英 李錦嫦

精神發(fā)育遲緩(mental retardation,MR)是在發(fā)育時期內(nèi)，一般智力功能明顯低于同齡水平，同時伴有適應行為缺陷的一組疾病,是小兒時期常見的一種發(fā)育障礙(developmental disability),又稱智力低下[1]。精神發(fā)育遲緩發(fā)病率高，是引起兒童殘疾的主要疾病之一，嚴重影響患兒及其家庭的生活質(zhì)量，給家庭和社會帶來了沉重負擔。精神發(fā)育遲緩是世界性醫(yī)學難題，迄今依然沒有特效藥物和干預手段從根本上治療本病。早期干預、營養(yǎng)支持和康復功能訓練在一定程度上提高了患兒的行為能力，但是對患兒智力的改善作用依然有限[2]。近年來，隨著神經(jīng)電生理技術和虛擬現(xiàn)實(virtual reality，VR)技術的發(fā)展，重復經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)及VR技術逐漸被應用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療，并取得了一定成效。為了探討用重復經(jīng)顱磁刺激結(jié)合虛擬現(xiàn)實訓練對精神發(fā)育遲緩患兒進行治療的臨床療效，筆者對2015年10月—2017年8月期間在廣東省東莞市康復醫(yī)院收治的90例精神發(fā)育遲緩患兒的臨床資料進行回顧性研究?，F(xiàn)將研究結(jié)果報告如下。

對象與方法

1.對象:2015年10月—2017年8月期間東莞市康復醫(yī)院確診并收治入院治療的3～8歲精神發(fā)育遲緩的患兒90例。其中男58例，女32例，平均年齡(5.5±1.2)歲，將90例患兒按隨機數(shù)字表法分為常規(guī)組、重復經(jīng)顱磁刺激組(rTMS)和觀察組，每組各30例。常規(guī)組接受常規(guī)康復訓練，rTMS組采用常規(guī)康復+重復經(jīng)顱磁刺激，研究組采用常規(guī)康復+重復經(jīng)顱磁刺激+虛擬現(xiàn)實訓練。3組一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義。見表1。

表1 研究對象一般資料和分組情況

納入標準包括：(1)診斷標準依據(jù)美國精神病學會出版的《精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊》第四版(DSM-Ⅳ)[3]精神發(fā)育遲緩的診斷標準；(2)能獨立站立；(3)能理解及配合治療；(4)無視覺障礙及其他神經(jīng)系統(tǒng)病變；(5)取得家長知情同意，配合治療期滿12周者。

排除標準包括：(1)其他原因引起的不符合MR診斷標準的患者；(2)認知能力差，不能聽懂簡單指令者；(3)伴有癲癇等嚴重并發(fā)癥者；(4)顱內(nèi)有金屬植入物或助聽器者；(5)不配合，不能堅持康復訓練者。

2.康復訓練方法：3組均采用常規(guī)康復訓練，進行綜合康復治療，共治療3個月，包括(1)運動療法。采用神經(jīng)發(fā)育促進技術，根據(jù)患兒的粗大發(fā)育水平進行針對性的個體化訓練，每天1次，每次訓練30 min。每周5 d。(2)作業(yè)治療。主要涉及手部的感知覺輸入、抓握訓練和手眼協(xié)調(diào)訓練以及雙上肢的協(xié)調(diào)訓練和日常生活自理訓練，每天1次，5次/周，每次訓練30 min。(3)語言治療。 語言理解能力訓練、語言表達和認知能力訓練，5天/周，每次訓練30 min。(4)針灸治療。包括頭皮針、體針，根據(jù)患兒運動功能障礙及認知言語的情況，選取恰當?shù)难ㄎ?，給予針刺治療，每天1次，5次/周，每次留針30 min。

rTMS治療組在常規(guī)康復訓練的基礎上接受20 min rTMS。rTMS治療儀為英國Magstim公司Rapid2型磁刺激器，線圈為8字形迷散性刺激線圈，直徑7 cm，峰值刺激強度為2 T，脈沖時限為250 s。治療前，患兒采取側(cè)臥位，根據(jù)國際10/20 系統(tǒng)電極放置法，刺激位點位于大腦的主要運動皮質(zhì)區(qū)(M1區(qū))，先使8字形線圈與患兒顱骨表面相切，尋找可引發(fā)對側(cè)肢體拇短展肌最大運動誘發(fā)電位波幅的位置，即“運動熱點”，同時把記錄電極放置在對側(cè)上肢拇短展肌肌腹處，通過移動線圈誘發(fā)出肌腹收縮時，記錄運動誘發(fā)電(MEPs),10次連續(xù)刺激中，至少50%能夠引起運動誘發(fā)電位至少50μV的最小刺激強度即為運動閾值。治療時患兒采取仰臥位，刺激位點選擇左側(cè)前額葉，刺激部位按照國際10/20 系統(tǒng)定位為F3點，治療時線圈手柄朝后，中心刺激點與頭皮相切(磁頭與頭部呈45度角)，采40% RMT(閾強度)強度，頻率10 Hz，50個脈沖數(shù)，串數(shù)量30，刺激5 s，休息35 s，共1 500個脈沖，每天1次，每次20 min，治療20次為1個療程，共3個療程，每療程結(jié)束后休息10 d。

研究組在常規(guī)康復訓練和rTMS治療的基礎上增加VR互動訓練，此項訓練采用BioMaster虛擬情景互動評估與訓練系統(tǒng)(廣州產(chǎn))，該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件系統(tǒng)包括計算機、顯示器、傳感器、藍牙接收系統(tǒng)等，計算機生成虛擬環(huán)境后，以圖像形式展現(xiàn)于顯示器上，患兒佩戴傳感器，沉浸于虛擬環(huán)境中，按照要求完成相應操作任務；軟件系統(tǒng)包括作業(yè)分析評定、生物反饋、VR互動訓練系統(tǒng)，其通過先進的無線人體傳感器技術和VR技術，實時記錄人體關節(jié)活動度和三維運動學參數(shù)，有針對性地制訂個體化VR互動訓練方案，達到改善患者肢體運動功能和認知水平的目的。訓練過程由專人負責指導，根據(jù)患兒的認知情況，制定訓練方案目標，選擇合適的訓練游戲，訓練方法采取個體化、級別化原則循序漸進，每天1次，每次20 min，5次/周，共治療3個月。

3.療效觀察：由兩名受過專業(yè)培訓并取得評估資格的評估者于治療前、治療后3個月應用韋氏幼兒智力量表(wisc)[4]、格塞兒(Gesell，GDS)量表[5]進行智力評估，應用嬰兒-初中生社會生活能力檢查表(S-M)[6]進行社會適應能力評估。評估環(huán)境1人1室，室內(nèi)光線充足，安靜，評估時患兒精神好。

韋氏幼兒及兒童智力量表(wisc)[7]主要由言語智商(VIQ)、操作智商(PIQ)和全智商(FIQ)3個主項，及知識、圖片詞匯、算術、圖片概括、領悟、動物下蛋、圖畫填充、迷津、視覺分析、木塊圖案、幾何圖形11個分項組成，評分越高說明其相應的能力越高。其中，低智力損傷的劃界標準[8]為智商(IQ)<70分，IQ 在70～80分 為邊緣水平，IQ≥80分 為正常。智力低下等級[8]包括(1)輕度，IQ在 55～70分；(2)中度，IQ在40～55分；(3)重度，IQ在25～40分；(4)極重度，IQ<25分。

Gesell評估采用GDS中文修訂版(北京市兒童保健所修訂)[5,9]，該量表包括適應性、大運動、精細動作、語言、個人—社交5大能區(qū)，以適應性發(fā)育商(ADQ)作為智力落后評估標準，即輕度：ADQ 55～75分；中度：ADQ 40～55分；重度：ADQ<40分。

嬰兒-初中生社會生活能力檢查表(S-M)[10]，采用原北京醫(yī)科大學修訂版，適用于6個月～15歲兒童,全量表共有132個項目,包括6個行為領域,分屬于獨立生活、運動、作業(yè)操作、交往、參加集體活動和自我管理6個方面,每通過1項得1分,測出總粗分根據(jù)年齡可換算為標準分,根據(jù)標準分進行社會生活能力綜合評價，評價標準由低至高依次為極重度低下( ≤ 5分)、重度低下(6分)、中度低下(7分)、輕度低下(8分)、邊緣(9分)、正常(10分)、高常(11分)、優(yōu)秀(12分)、非常優(yōu)秀(≥ 13分)。

4.統(tǒng)計學處理：應用SPSS19.0軟件包建立數(shù)據(jù)庫進行分析，兩組計量資料比較符合對稱/正態(tài)分布的先作方差齊性檢測，方差齊采用t檢驗，方差不齊采用t’檢驗，不符合對稱分布的計量資料用秩和檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié)果

1.治療前后IQ值及IQ情況變化比較：治療前，3組患兒FIQ、VIQ、PIQ值比較，差異無統(tǒng)計學意義，具有可比性。治療后，3組FIQ、VIQ、PIQ 評分均較治療前提高，差異具有統(tǒng)計學意義。治療后，研究組與常規(guī)組、rTMS組的FIQ、VIQ、PIQ值治療前后差值比較，差異具有統(tǒng)計學意義。見表2。

表2 3組患兒治療前后FIQ、VIQ、PIQ值比較分)

注：與本組治療前比較,*P<0.01；與常規(guī)組對比,#P<0.01；與rTMS組對比，▲P<0.01

相比治療前，治療后3組患兒IQ發(fā)生明顯變化，各組中度智力低下和重度智力低下的比例減少，邊緣智力和輕度智力低下的比例增加,IQ屬類總的趨勢是往IQ高的方向變化，其中研究組有5例進入臨界邊緣狀態(tài)，rTMS刺激組亦有3例進入臨界邊緣狀態(tài)，常規(guī)組有1例進入臨界邊緣狀態(tài)，3組治療后IQ屬類變化的趨勢用χ2檢驗進行比較，但差異均無統(tǒng)計學意義。見表3。

表3 3組患兒治療前后IQ情況比較[例(%)]

2.ADQ值及S-M標準分比較：治療前3組患兒ADQ值及S-M標準分比較，組間差異無統(tǒng)計學意義。治療后，3組ADQ值、S-M標準分均較治療前有提高，治療前后差異有統(tǒng)計學意義；研究組與常規(guī)組、rTMS組的ADQ值及S-M標準分前后差值比較，差異具有統(tǒng)計學意義。見表4。

討論

1.rTMS治療MR作用機制及刺激頻率、部位的選擇：精神發(fā)育遲緩以智力低下和社會適應困難為主要特征，其病位在腦,有學者發(fā)現(xiàn)，MR患兒的社會交往障礙、語言交流障礙、刻板行為和智力障礙可能與左側(cè)大腦血流灌注降低有關，尤其是顳葉、額葉和邊緣系統(tǒng)[11]。常規(guī)康復訓練無法直接作用于大腦局部皮層，僅能起到“治標”的作用，而rTMS是通過不同頻率刺激對大腦皮層產(chǎn)生興奮或抑制作用的新興電生理技術[12],目前被廣泛應用于神經(jīng)精神疾病的治療[13-15]。研究顯示,rTMS可直接刺激額、顳葉皮質(zhì),可改變突觸可塑性,使大腦神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)生變化,從而促進患兒認知、語言功能的康復[16-17]。rTMS治療認知功能障礙的有效刺激區(qū)域主要位于左側(cè)前額葉及其背外側(cè)區(qū)或右側(cè)前額葉及其背外側(cè)區(qū)[18-20]。相關研究已證實，rTMS作用的安全有效頻率為左側(cè)前額葉、左側(cè)前額葉背外側(cè)的刺激頻率，多在10～20 Hz，右側(cè)前額葉、右側(cè)前額葉背外側(cè)多為1 Hz[21]。GUSE等[22]報道左側(cè)DLPFC區(qū)10～20 Hz的高頻rTMS能夠顯著改善患者的工作記憶力、認知靈活性和言語流暢性等認知方面的能力，其中10 Hz對認知的改善效果最佳。本研究中rTMS組和研究組由兩名接受過rTMS專業(yè)培訓并取得操作資格的物理治療師操作，兩組患兒均采用左側(cè)前額葉10 Hz的高頻rTMS治療，rTMS屬無痛治療，患兒依從性較好，整個治療過程中未出現(xiàn)1例明顯不良反應，最后結(jié)果表明兩組治療后均能有效提高患兒的社會適應及認知能力，效果優(yōu)于單純的常規(guī)康復訓練組。

2.虛擬現(xiàn)實互動訓練對精神發(fā)育遲緩患兒認知功能的影響：虛擬現(xiàn)實技術是一種多通道的人機交互接口，患兒可通過自身的多種感覺通道(包括視覺、聽覺、觸覺、本體感覺等)感知計算機模擬或增強的虛擬環(huán)境，也可通過移動、語音、表情、手勢及視線等自然的方式和虛擬世界交互，從而產(chǎn)生身臨其境的體驗[23]。虛擬現(xiàn)實(VR)技術已經(jīng)被廣泛應用于康復治療的多個層面，在注意力缺陷、空間感知障礙、記憶障礙等認知功能障礙的康復治療及運動不能、平衡協(xié)調(diào)性差和舞蹈癥等運動障礙的康復治療等方面都取得了很好的療效[24]。

表4 3組患兒治療前后ADQ值和S-M標準分比較分)

注：與本組治療前比較,*P<0.01；與常規(guī)組對比,#P<0.01；與rTMS組對比，▲P<0.01

本院應用虛擬情景互動評估與訓練系統(tǒng)(型號：BioMaste)的VR技術實現(xiàn)對現(xiàn)實世界和真實環(huán)境的模擬，可針對MR患兒智力程度進行分級訓練。本研究對象選擇為3～8歲MR兒童，其傳統(tǒng)康復訓練配合差，療效多不滿意，本次采用在常規(guī)康復訓練組和rTMS刺激組基礎上增加VR訓練，進一步探索VR技術對MR患兒認知功能障礙的治療效果及其作用機制。在臨床應用中發(fā)現(xiàn)，BioMaste虛擬情景互動評估與訓練系統(tǒng)用于治療MR患兒具有以下獨特的優(yōu)點：(1)個性化制定訓練方案，量化訓練結(jié)果。在訓練前、后對患兒進行客觀性評定，根據(jù)患兒的功能進展情況及時調(diào)整訓練計劃和強度。(2)動態(tài)交互性。在訓練過程中，VR系統(tǒng)可根據(jù)患兒完成任務的情況，不斷給予患兒心理暗示和鼓勵，如“你真棒”、“加油”等提示性語言和圖片，訓練項目由易到難，融合了生物反饋技術，可在多個層面上增強患兒的主動性與積極性,迎合兒童心理需求，樂于接受訓練。(3)趣味性與多感觀刺激。訓練與趣味游戲相結(jié)合，給患兒提供一個游戲、運動、視覺與聽覺反饋的互動訓練平臺，極大地提高了訓練成效。(4)安全性。訓練的平臺是虛的，減少了在真實環(huán)境中由錯誤操作導致的危險。(5)虛擬環(huán)境沉浸感強，內(nèi)容豐富，反饋形式多樣[25]。每個訓練模塊以任務為導向設計各種不同難度的日?；顒佑螒蛴柧?，如前臂訓練內(nèi)容有2D接寶物、擦桌子、插木頭、物品取放、切菜、鋸木頭等游戲。在豐富環(huán)境刺激下，讓患兒從一種作業(yè)活動過渡到另一種作業(yè)活動，保持持續(xù)的警覺性、注意力及熱情。(6)與真實世界具有高度一致性的虛擬環(huán)境，可讓患兒在訓練中習得的技能可更好地遷移到現(xiàn)實日常生活中[22]，從而持續(xù)改善患兒的認知功能問題。VR技術應用于認知康復，可以在虛擬環(huán)境中為患者提供安全可控的刺激進行治療，并能監(jiān)測多種重要指標，表現(xiàn)出傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)勢[23]。

Nguyen-Minh等[26]報道稱有效的感官刺激能夠促進神經(jīng)細胞的功能修復，腦功能得到有效代償，從而使患兒的智力水平得到提高。VR技術可通過豐富環(huán)境刺激、內(nèi)外反饋，可促進大腦的能量和物質(zhì)代謝，促進腦部功能的恢復。本研究發(fā)現(xiàn)，接受VR技術訓練組的MR患兒治療后在FIQ、VIQ、PIQ、ADQ、S-M評分均明顯高于其他兩組 (P<0.01) ，說明VR技術聯(lián)合rTMS及常規(guī)訓練能夠明顯提高MR兒童智力發(fā)育水平和適應行為能力。

本研究不足之處在于樣本數(shù)量相對較少且缺乏長期隨訪觀察，需待今后進一步的大樣本、長時間深入研究加以佐證。

綜上所述，VR技術、rTMS是一種非侵入性、無痛且相對安全的治療技術，治療MR患兒具有協(xié)同作用，能進一步改善患兒的認知功能，為MR的治療提供了一種新的技術手段。