虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多發(fā)性硬化患者康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用進(jìn)展

劉佳珍 楊麗

多發(fā)性硬化（multiple sclerosis,MS）是一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘病變?yōu)橹饕卣鞯拿庖呓閷?dǎo)性疾病，病變主要累及白質(zhì)，其病因尚不明確，可能與遺傳、環(huán)境、病毒感染等多種因素相關(guān)[1]。MS好發(fā)于青壯年，男女患病比例為1∶1.5～1∶2。中樞神經(jīng)系統(tǒng)各個(gè)部位均可受累，因此MS臨床表現(xiàn)多樣，常見癥狀包括運(yùn)動(dòng)障礙、感覺障礙、認(rèn)知損害、眩暈、疲乏、共濟(jì)失調(diào)、情感障礙、視覺障礙、直腸或膀胱功能障礙等[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtual reality,VR）被定義為是一種媒介，通常由交互式計(jì)算機(jī)模擬組成，其能檢測(cè)用戶的行動(dòng)和位置，通過取代或加強(qiáng)對(duì)用戶的反饋（例如視覺、聽覺、觸覺），提供在虛擬世界中存在的感覺[3]。雖然VR已被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域，如腦卒中、帕金森病、脊髓損傷等疾病的康復(fù)治療[4]，但國(guó)內(nèi)應(yīng)用VR對(duì)MS患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的研究較少，本研究對(duì)VR在MS患者康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 VR概述

1.1 VR特點(diǎn)和應(yīng)用形式 VR的兩個(gè)基本概念是存在感和沉浸感：存在感是指在虛擬環(huán)境中存在的感覺，沉浸感是VR相關(guān)平臺(tái)誘發(fā)用戶產(chǎn)生的對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感覺。在康復(fù)訓(xùn)練中，患者可通過簡(jiǎn)單設(shè)備（操縱桿、捕捉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器或觸覺反饋系統(tǒng)）與環(huán)境互動(dòng)，VR場(chǎng)景會(huì)重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的活動(dòng)，練習(xí)內(nèi)容可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行調(diào)整[5]。VR系統(tǒng)有3種類型：（1）非沉浸式?；谟?jì)算機(jī)的3D圖形系統(tǒng)，系統(tǒng)允許用戶將導(dǎo)航的虛擬環(huán)境顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。（2）半沉浸式。系統(tǒng)將圖形顯示投影到大屏幕上，同時(shí)使用某些形式的手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)更自然的互動(dòng)，其特點(diǎn)包括可顯示較大的立體視覺及可捕捉微小的動(dòng)作。（3）完全沉浸式。通過頭戴式顯示器將用戶視覺完全包圍，創(chuàng)造完全沉浸感[6]。通過VR場(chǎng)景進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練是以游戲形式進(jìn)行，游戲形式包括嚴(yán)肅游戲、娛樂游戲兩種模式：嚴(yán)肅游戲是指以恢復(fù)有限功能為目的而構(gòu)思和開發(fā)的游戲；娛樂游戲是指民眾在使用的常見游戲。游戲設(shè)備包括任天堂Wii Fit訓(xùn)練器、微軟Kinect傳感器、X-box360訓(xùn)練器、BIODEX訓(xùn)練器和CAREN訓(xùn)練器等[7-8]。兩種游戲模式都需要由計(jì)算機(jī)、軟件平臺(tái)和訓(xùn)練終端組成，其中娛樂游戲由于更有趣味性而更受歡迎，同時(shí)因其開發(fā)成熟，較嚴(yán)肅游戲經(jīng)濟(jì)效益更好。

1.2 VR應(yīng)用于MS患者康復(fù)的機(jī)制 現(xiàn)有研究認(rèn)為，再髓鞘化對(duì)于修復(fù)脫髓鞘病變和改善患者的臨床癥狀至關(guān)重要[9]，且新突觸重組要求神經(jīng)元有更強(qiáng)可塑性。VR訓(xùn)練可增加MS患者大腦受損神經(jīng)元的可塑性，促進(jìn)突觸重組完成再髓鞘化[10]，因神經(jīng)元可塑性隨著年齡和患病時(shí)間增加而下降[11]，所以對(duì)患者行早期康復(fù)尤其重要。此外，使用VR設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或在VR設(shè)備中進(jìn)行可視化運(yùn)動(dòng)，可促進(jìn)MS患者鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的激活。鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)位于大腦額葉和頂葉[12]，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和觀察其他物體運(yùn)動(dòng)時(shí)可被激活[13]，大腦由此產(chǎn)生皮質(zhì)和皮質(zhì)下的變化，進(jìn)一步刺激大腦運(yùn)動(dòng)區(qū)域的突觸重組和再髓鞘化[14]。VR訓(xùn)練還可激活膽堿能和多巴胺能系統(tǒng)，提高患者訓(xùn)練中的注意力，增加患者的康復(fù)意愿，促使訓(xùn)練效果提高[15]。還有研究發(fā)現(xiàn)，人的感覺、運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知相互影響關(guān)聯(lián)，需要大腦中丘腦、基底核、腦干、小腦等多個(gè)部位參與[16-17]，VR通過高強(qiáng)度、高重復(fù)性、任務(wù)導(dǎo)向的強(qiáng)反饋過程刺激大腦[18]，可產(chǎn)生康復(fù)鍛煉的效果，同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和感覺功能等多項(xiàng)進(jìn)行干預(yù)。

2 VR對(duì)MS患者康復(fù)的影響

2.1 VR對(duì)MS患者平衡功能的影響 約50%～80%的MS患者可出現(xiàn)平衡功能障礙[19]。可采用Berg平衡量表（Berg balance scale,BBS）、閉目立足試驗(yàn)對(duì)平衡功能進(jìn)行測(cè)量。

目前，多數(shù)研究認(rèn)為VR對(duì)MS患者平衡功能有好的影響[8,20-22]。雷鋮等[8]以BBS為測(cè)量工具，對(duì)MS患者的VR平衡功能康復(fù)訓(xùn)練作Meta分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VR組患者平衡功能改善效果優(yōu)于常規(guī)訓(xùn)練組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Yazgan等[20]將47例MS患者分為Wii Fit組、平衡器訓(xùn)練組和對(duì)照組，經(jīng)過2次/周共8周的訓(xùn)練后，Wii Fit組BBS得分顯著高于平衡器訓(xùn)練組和對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。VR聯(lián)合常規(guī)訓(xùn)練對(duì)改善MS患者的平衡功能也有很好的效果。Munari等[21]將17例MS患者分為VR聯(lián)合機(jī)器人訓(xùn)練組和機(jī)器人訓(xùn)練組，經(jīng)過2次/周共6周的訓(xùn)練，VR聯(lián)合機(jī)器人訓(xùn)練組患者BBS得分提高幅度大于機(jī)器人訓(xùn)練組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。但也有研究認(rèn)為VR訓(xùn)練較常規(guī)訓(xùn)練對(duì)MS患者平衡功能的影響并無差異。Casuso-Holgado等[22]對(duì)MS患者的VR平衡功能康復(fù)訓(xùn)練進(jìn)行綜述，納入5項(xiàng)以BBS為測(cè)量工具的研究，結(jié)果顯示VR組與常規(guī)訓(xùn)練組比較，平衡功能改善效果的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，I2=79%）；納入7項(xiàng)以閉目立足試驗(yàn)為測(cè)量工具的研究，兩組平衡功能改善效果的差異仍無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，I2=80%），但因兩項(xiàng)結(jié)果的I2高，將影響I2的研究剔除，則顯示VR組得分更高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，I2=0%）。

2.2 VR對(duì)MS患者運(yùn)動(dòng)功能的影響 約50%～85%的MS患者可出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能障礙[19]，臨床表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)能力下降、感覺異常、靈敏度下降等[23]。臨床上常采用九孔手功能測(cè)試（9 hole peg test,9HPT）和箱塊試驗(yàn)（box and block，BBT）對(duì)上肢運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行測(cè)量，采用行走速度測(cè)定、起立-行走計(jì)時(shí)測(cè)試（timed up and go,TUG）、2 min步行試驗(yàn)、10 min步行試驗(yàn)對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行測(cè)量。

目前研究認(rèn)為VR對(duì)MS患者上肢運(yùn)動(dòng)功能有好的影響[24-26]。Walino-Paniagua等[24]將 26 例 MS 患者分為兩組，實(shí)驗(yàn)組為VR聯(lián)合作業(yè)治療，對(duì)照組為單獨(dú)作業(yè)治療，兩組均進(jìn)行2次/周共10周的上肢訓(xùn)練，訓(xùn)練后實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在任務(wù)精確度和有效性方面均得到改善，且實(shí)驗(yàn)組優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Norouzi等[25]將45例MS患者分為VR組、常規(guī)體能訓(xùn)練組和VR聯(lián)合常規(guī)體能訓(xùn)練3組，對(duì)訓(xùn)練前后3組患者雙手協(xié)調(diào)度進(jìn)行測(cè)定，訓(xùn)練后4周后隨訪，VR聯(lián)合常規(guī)體能訓(xùn)練組協(xié)調(diào)度高于VR組，VR組協(xié)調(diào)度高于常規(guī)體能訓(xùn)練組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。MS患者上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙初始時(shí)多為單側(cè)，逐漸發(fā)展為雙側(cè)。Jonsdottir等[26]研究認(rèn)為患者單側(cè)上肢參與VR訓(xùn)練后，雙上肢的9HPT和BBT結(jié)果均較前改善，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。

既往研究中VR對(duì)MS患者下肢運(yùn)動(dòng)功能的影響結(jié)論不一，雷鋮等[8]對(duì)2018年之前的研究進(jìn)行Meta分析，結(jié)果顯示VR組和常規(guī)訓(xùn)練組患者的行走速度和TUG測(cè)量結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。Casuso-Holgado等[22]研究也得到相同結(jié)果。但2018年之后，多項(xiàng)研究結(jié)果認(rèn)為VR可以改善MS患者的下肢運(yùn)動(dòng)功能[20-21，27-29]。Molhemi等[27]將 39 例 MS 患者分為VR組和常規(guī)訓(xùn)練組，VR組使用Kinect進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，兩組均進(jìn)行3次/周共6周的訓(xùn)練，結(jié)果顯示VR組2 min步行試驗(yàn)結(jié)果明顯更優(yōu)，且訓(xùn)練后4周后隨訪，兩組比較差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。VR組10 min步行試驗(yàn)結(jié)果同樣優(yōu)于常規(guī)訓(xùn)練組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Munari等[21]研究認(rèn)為，MS患者接受VR聯(lián)合機(jī)器人訓(xùn)練比單純接受機(jī)器人訓(xùn)練效果好，2 min步行試驗(yàn)和10 min步行試驗(yàn)結(jié)果均提高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。上述2018年之后研究與雷鋮等[8]2018年之前研究結(jié)果不同的原因可能是2018年之后的研究樣本量偏少，也可能是隨著科技進(jìn)步，VR技術(shù)水平進(jìn)一步提高，患者可取得更好的康復(fù)效果。

2.3 VR對(duì)MS患者認(rèn)知功能的影響 約65%的MS患者可出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙。認(rèn)知功能障礙會(huì)影響患者日常生活能力，加重患者家屬照顧負(fù)擔(dān)，可能出現(xiàn)在疾病的初始階段或后期嚴(yán)重殘疾階段[30]。

在認(rèn)知功能評(píng)估方面，VR可在一定程度上避免因評(píng)估者操作不規(guī)范、指導(dǎo)語不統(tǒng)一等原因造成的結(jié)果誤差。Lamargue-Hamel等[31]對(duì)30例中度認(rèn)知功能障礙的MS患者進(jìn)行測(cè)試，16例患者在VR環(huán)境中操作駕駛?cè)蝿?wù)失敗，24例患者使用VR模擬器操作駕駛?cè)蝿?wù)失敗。

在認(rèn)知功能訓(xùn)練方面，VR可提高M(jìn)S患者認(rèn)知功能評(píng)分、障礙識(shí)別率和反應(yīng)速度等[29，32-33]。Maggio等[29]將60例MS患者分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各30例，實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行半沉浸式VR認(rèn)知訓(xùn)練，對(duì)照組進(jìn)行常規(guī)認(rèn)知訓(xùn)練，兩組均進(jìn)行3次/周共8周的訓(xùn)練，訓(xùn)練后實(shí)驗(yàn)組患者蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分改善高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Peruzzi等[32]將8例MS患者分為VR組和跑步機(jī)組，結(jié)果顯示VR組患者較跑步機(jī)組患者更容易完成雙重任務(wù)和通過障礙物。Hsieh等[33]將144例MS患者分為兩組，實(shí)驗(yàn)組為VR聯(lián)合跑步機(jī)訓(xùn)練，對(duì)照組僅采用跑步機(jī)訓(xùn)練，兩組進(jìn)行3次/周共6周訓(xùn)練，通過關(guān)注持續(xù)注意力和信息處理速度的試驗(yàn)——符號(hào)數(shù)字模式測(cè)試（symbol digit modalities test,SDMT）進(jìn)行認(rèn)知測(cè)試，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的雙任務(wù)步態(tài)速度和信息處理速度均較對(duì)照組顯著提高。雙任務(wù)步態(tài)速度和信息處理速度增快不僅對(duì)認(rèn)知功能訓(xùn)練有益，還給予患者正向反饋，可提高患者康復(fù)積極性，繼而促進(jìn)患者日常生活能力的提高。

3 小結(jié)

MS可導(dǎo)致成年人非創(chuàng)傷性神經(jīng)殘疾，影響全球約230萬人，給社會(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān)[34]。常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練常因枯燥乏味，而導(dǎo)致患者依從性低。由于MS疾病反復(fù)復(fù)發(fā)-緩解的特性，患者殘疾程度逐漸加重，故MS患者需要長(zhǎng)期甚至終生進(jìn)行康復(fù)治療。在新型冠狀病毒肺炎疫情背景下，患者就醫(yī)康復(fù)更為困難，但VR提供了一種可長(zhǎng)期居家的康復(fù)方式。VR訓(xùn)練可改善MS患者平衡、運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知功能，當(dāng)VR聯(lián)合常規(guī)訓(xùn)練時(shí)效果更佳。此外，VR訓(xùn)練可提高患者鍛煉積極性與依從性[35]，改善患者情緒和疲勞感[32，36]，提高日常生活能力[37]。但因?yàn)楦黜?xiàng)研究方法學(xué)的差異，加之研究所采用的VR設(shè)備種類模式的多樣性（如2D或3D、屏幕的大小、畫面立體度等），VR訓(xùn)練方法的多樣性（訓(xùn)練方式、時(shí)間、次數(shù)等）造成了研究結(jié)果的差異。此外，MS是一種罕見病，患者分散，現(xiàn)有研究患者的數(shù)量相對(duì)較少，進(jìn)一步驗(yàn)證VR康復(fù)訓(xùn)練的效果還需多中心大樣本的研究。目前，我國(guó)應(yīng)用VR對(duì)MS患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的研究較少。2018年，MS被納入我國(guó)《第一批罕見病目錄》，社會(huì)對(duì)其關(guān)注度逐漸增加，越來越多初次發(fā)病、癥狀輕或偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者得以確診。相信隨著VR應(yīng)用日益增加，將大大助力MS患者康復(fù)，減輕疾病負(fù)擔(dān)，提高生活質(zhì)量。