虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中后認知功能障礙訓練的研究進展

賀濤濤 阮婷婷 劉晶晶 劉佳 朱群麗 石紅梅 黃靜(綜述)

1湖南中醫(yī)藥大學護理學院，長沙 410208；2長沙衛(wèi)生職業(yè)學院 410100；3湖南省中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院，長沙 410006

腦卒中是全球第二大死亡原因〔1〕，2016年，全球卒中發(fā)病率為203.38/10萬，病死率為86.52/10萬〔2〕；據(jù)2020年《中國卒中報告》顯示：我國的腦卒中發(fā)病率為246.8/10萬，死亡率為149.49/10萬〔3-4〕。腦卒中后認知障礙(post-stroke cognitive impairment，PSCI)是指腦卒中后6個月內(nèi)存在更長時間以認知障礙為特征的臨床綜合征〔5〕。有1/3的腦卒中幸存者會患有PSCI，主要表現(xiàn)為記憶、言語、視空間、執(zhí)行、計算和理解判斷等功能中的一項或多項受損，從而降低患者生活自理能力，影響患者日常生活質(zhì)量，增加家庭與社會疾病負擔〔6-7〕。因此，及時預防和治療PSCI尤為重要。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(virtual reality technology，VR)在醫(yī)療教學培訓，醫(yī)療康復等方面廣為應(yīng)用，其可操作性強，趣味性高，高度沉浸感，可交互等特點讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)在認知障礙領(lǐng)域有一定的發(fā)展空間〔9〕。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在PSCI康復中的優(yōu)勢逐漸被關(guān)注和探索，現(xiàn)將國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中后認知功能訓練中的應(yīng)用情況進行綜述，以期為我國腦卒中患者認知功能改善提供理論依據(jù)。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是運用計算機創(chuàng)造一個虛擬的3D環(huán)境，通過視覺，味覺，聽覺，觸覺等多種感官的交互刺激，讓患者產(chǎn)生身臨其境的心理感知和身體體驗〔10〕。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、構(gòu)想性(imagination)3種特征〔11〕。

1.1 沉浸性

采用頭盔式顯示設(shè)備，以交互手柄，頭部追蹤器為交互設(shè)備，讓用戶全身心置于一個虛擬環(huán)境中，利用各種交互設(shè)備來操控虛擬環(huán)境，讓用戶在高度逼真的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生真實的體驗感〔12〕。

1.2 交互性

用戶能夠?qū)μ摂M環(huán)境中的對象進行交互性操作和交流，通過對用戶視覺，聽覺，味覺，嗅覺，皮膚感知覺等多重刺激，以獲得更多的心理及身體上的自然反饋信息〔13〕。

1.3 構(gòu)想性

虛擬環(huán)境由人構(gòu)想和設(shè)計，用戶在這個環(huán)境中，可以自由發(fā)揮想象力和主觀能動性，有利于引發(fā)新的靈感和思想，促進其對某種概念的深度理解，拓寬認知范圍。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在PSCI病人康復訓練中的應(yīng)用

2.1 記憶康復

Kim〔14〕等研究發(fā)現(xiàn)，與僅使用計算機輔助認知康復治療的PSCI患者相比，接受虛擬現(xiàn)實技術(shù)訓練結(jié)合計算機輔助認知康復的PSCI患者在短期記憶、長期記憶和視覺注意力方面有顯著改善。陳姣姣等〔15〕觀察了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在50例PSCI記憶功能障礙患者的應(yīng)用,結(jié)果顯示治療后研究組圖片再認、即時回憶故事、延時回憶故事、即時回憶路線評分總分均明顯高于對照組，由此可見，3D 虛擬現(xiàn)實技術(shù)能有效改善PSCI患者記憶功能障礙。分析原因如下：一方面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的趣味性激發(fā)了患者的參與性，提高了患者的依從性；另一方面，逼真的虛擬環(huán)境多感官刺激有利于促進腦組織代謝，提升患者的神經(jīng)遞質(zhì)傳導功能，使注意力增加，注意力提高是記憶功能康復的基礎(chǔ)。

2.2 言語康復

腦卒中后失語癥(Aphasia after stroke，PSA)患者中PSCI的發(fā)生率為89.5%，兩者存在顯著正相關(guān)關(guān)系〔16〕。Giachero等〔17〕為了促進PSA患者之間的溝通交流，通過屏幕投射VR情景為失語癥者創(chuàng)造了一個半沉浸式日常虛擬環(huán)境，6個月的研究結(jié)果表明，VR組在語言文字理解、口頭重復方面有顯著改善，同時，提高了患者的自尊水平及情緒調(diào)節(jié)能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以促進失語癥患者的言語康復，還可以同時促進心理健康。彭曉蘭〔18〕等構(gòu)建了一個虛擬超市場景，對 4 名PSA患者進行了2種難度的購物實驗,實驗結(jié)果表明，患者在虛實融合輔助的言語康復訓練系統(tǒng)中完成任務(wù)的時間和表現(xiàn)呈現(xiàn)了該系統(tǒng)的實用性,也得到了康復治療師的認可。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為PSA患者提供了一個安全性高，可操作性強，滿意度高的康復環(huán)境，但虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境的不斷切換，容易讓理解能力有限的患者產(chǎn)生疲憊感，因此，根據(jù)患者具體癥狀表現(xiàn)及病情嚴重程度進行分級訓練是有必要的，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在言語康復方面還有可持續(xù)發(fā)展空間。

2.3 注意力恢復

肖湘〔19〕等通過對34例PSCI患者進行4周基于Kinect體感交互技術(shù)的VR康復訓練如切水果、打網(wǎng)球，訓練后試驗組PSCI患者MOCA的注意力、視空間與執(zhí)行功能、定向評分優(yōu)于常規(guī)組。動態(tài)畫面視聽覺重復刺激，可激發(fā)患者的思維活動，促進受損部位血流量增加和功能恢復，以改善認知功能，提高日常生活能力。Fordell等〔20〕通過將雷哈特(RehAttTM)設(shè)備與VR游戲相結(jié)合來幫助PSCI患者恢復注意力，5周的RehAtt培訓及6個月之后的隨訪結(jié)果顯示，RehAttTM培訓明顯改善了PSCI注意力障礙患者在日常生活中的空間注意力。個性化任務(wù)定制、階梯式增加難度、獎勵式訓練為患者創(chuàng)造一個娛樂的訓練環(huán)境，提高患者的參與性。Faria等〔21〕通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)干預PSCI患者進行一個月的注意力、執(zhí)行功能和視覺空間能力恢復對比，結(jié)果顯示，VR組在注意力、執(zhí)行功能和視覺空間能力等恢復方面有顯著改善，這與Gamito等〔22〕的研究結(jié)果一致。該研究針對腦卒中患者實施多種認知障礙癥狀的同時康復訓練，更貼近患者日常生活，提高患者的日常生活能力。

2.4 心理康復

Luca〔23〕等在半沉浸式虛擬環(huán)境中對1名58歲的PSCI患者使用傳統(tǒng)的Bts-Nirvana 的呼吸放松法，研究發(fā)現(xiàn)患者的焦慮癥狀和注意力有明顯改善。傳統(tǒng)療法與虛擬現(xiàn)實技術(shù)聯(lián)合使用有利于促進PSCI患者積極心理，緩解焦慮癥狀。為了同時解決記憶、注意力、空間意識和執(zhí)行功能、抑郁等方面的問題，Maier等〔24〕對30例PSCI患者進行了6周的訓練，結(jié)果顯示，實驗組患者在注意力和空間意識方面有顯著變化，抑郁水平降低，但在執(zhí)行功能和記憶領(lǐng)域沒有明顯變化。目前心理康復大多聯(lián)合記憶力，注意力，空間感訓練等同時進行，其實心理康復設(shè)計訓練上可以傾向于多場景，多模塊，多維度，未來可進一步進行針對PSCI患者心理康復設(shè)計和研究。

2.5 遠程康復

Torrisi〔25〕等研究顯示，接受虛擬現(xiàn)實技術(shù)與遠程康復結(jié)合治療的PSCI患者的整體認知情況、注意力、聽覺語言學習有所改善，同時，患者的焦慮癥狀明顯改善。在虛擬環(huán)境中的康復過程中，患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)接收到增強反饋信號，激發(fā)腦神經(jīng)發(fā)生深刻變化，從而促進認知功能的康復。王月姣等〔26〕設(shè)計出一套用于遠程康復訓練的虛擬駕駛軟件系統(tǒng)，主要運用于各種原因?qū)е碌纳现\動功能障礙康復訓練，治療師端的計算機系統(tǒng)可以實時顯示患者訓練視頻、訓練數(shù)據(jù)及當前訓練方案，并可以與患者及時溝通，根據(jù)患者康復訓練信息及時調(diào)整訓練方案。通過可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊作為中介，界面實時顯示直觀的信息，為患者創(chuàng)造相對安全的虛擬駕駛環(huán)境，不限時間、空間、地域進行居家康復訓練，為患者節(jié)約了各種資源成本。

2.6 認知障礙篩查與評定

高齡人群是PSCI的重要危險影響因素之一，隨著年齡增加，PSCI患者患癡呆的風險也日益增加〔27〕。一項虛擬超市試驗(virtual supermarket，VSM)主要通過模擬日常超市購物的流程，如選定商品，付款等，收集用戶在虛擬超市場景中購買指定商品任務(wù)完成的數(shù)據(jù)情況進行分析，試驗結(jié)果表明VSM在區(qū)分MCI患者和健康老年人時正確率為87.30%，但在本試驗中不能區(qū)分疾病亞型〔28〕。另一項虛擬超市試驗是可以在平板和電腦上進行遠程操作的小程序，研究結(jié)果表明，VSM小程序在檢測MCI方面準確性很高，通過VR應(yīng)用可以進行遠程MCI評估和篩查〔29〕。金多耀〔30〕等開發(fā)了三維虛擬現(xiàn)實程序，利用虛擬地鐵環(huán)境評估PSCI患者乘坐地鐵到達目的地的認知功能情況，VR 程序的各項參數(shù)均與 MMSE 評分顯著相關(guān)(P<0.01)，由此可見，三維虛擬現(xiàn)實程序有助于評估PSCI的認知功能。評估和篩查作為疾病診斷和護理的重要環(huán)節(jié)，是開展醫(yī)療工作的第一步，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)來開創(chuàng)評估的新方式能有效預測PSCI患者的日常生活能力，及制定康復治療計劃，并解決目前我國醫(yī)療資源分布不均衡的問題。

3 小結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為卒中康復領(lǐng)域做出諸多貢獻，不僅可有效改善PSCI患者的記憶、言語、心理、注意力等問題，也可輔助患者進行疾病評估和遠程康復。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)于設(shè)計內(nèi)容豐富有趣，具有交互性，反饋及時，精準干預，節(jié)省人力資源，還有助于降低康復訓練總成本，如Lloréns〔31〕等關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中遠程康復的成本分析研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)康復費用支出對比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助每位患者節(jié)省約654.72美元的康復支出，但成本主要和病情及康復內(nèi)容有關(guān)。然而國內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中康復中的研究并不多見，且缺乏多中心、大樣本、系統(tǒng)性的研究，考慮原因如下：①虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國主要應(yīng)用于日常生活商業(yè)游戲方面，僅有19%的專業(yè)人員會在臨床中使用該技術(shù)，可能與開發(fā)和維護成本昂貴有關(guān)〔32〕。②應(yīng)用在腦卒中康復領(lǐng)域的系統(tǒng)主要由國外開發(fā)和設(shè)計以及國內(nèi)相關(guān)專業(yè)人才稀少，所以缺少與國內(nèi)文化醫(yī)療背景相符的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。③虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前應(yīng)用出現(xiàn)不良反應(yīng)如眩暈，頭痛等。因此，要基于本國社會文化背景，關(guān)注我國患者的特性，交叉學科多團隊融合合作開發(fā)設(shè)計出適合我國醫(yī)療現(xiàn)況的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，降低醫(yī)療成本；醫(yī)護人員主動向大眾普及相關(guān)專業(yè)知識，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中后認知障礙患者的應(yīng)用及研究提供良好的社會環(huán)境，推動腦卒中后認知障礙康復訓練的發(fā)展。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突