眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估腦卒中后單側(cè)空間忽略的價值研究

楊宇軒，張晗，杜娟，王玲玲，謝玉磊，尹開明，張波*

腦卒中是全球第二大死亡原因以及主要的致殘原因，也是國際廣泛關(guān)注的公共衛(wèi)生問題［1］。平均每3 個腦卒中幸存者中就有一個被診斷為單側(cè)空間忽略（USN）［2］，其中以右側(cè)腦損傷患者更為多見。USN也可見于其他類型的腦損傷患者，其病因主要與空間信息處理和注意力控制相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)受損有關(guān)［3］。USN 被定義為在沒有其他感覺或運動功能障礙的情況下，患者不能對腦損傷對側(cè)的各種環(huán)境刺激產(chǎn)生反應(yīng)［4］。研究顯示，約40%的USN 患者會持續(xù)受到忽略癥狀的影響［5］。忽略癥狀會破壞患者基本的自理活動（如穿衣、梳洗）、損害姿勢平衡［6］、干擾閱讀能力［7］；USN 還嚴重影響住院患者的康復(fù)過程，導(dǎo)致住院時間延長［8］，增加家庭負擔(dān)［9］。多數(shù)USN 患者在疾病初期沒有意識到自身的癥狀或其可能導(dǎo)致的后果［10］，使得其不能及時尋求適當(dāng)?shù)闹委熁驅(qū)W習(xí)補償策略。USN 給腦卒中幸存者及其家庭造成了深遠的影響，客觀評估確定USN 的存在和嚴重程度，有助于指導(dǎo)多學(xué)科康復(fù)，以減輕或消除USN 的不利影響［11］。

目前臨床醫(yī)生對識別USN 和監(jiān)測治療后改善的方法仍未達成共識；對USN 進行準(zhǔn)確、全面地評估仍是臨床一大挑戰(zhàn)。臨床對于USN 多采用神經(jīng)心理學(xué)評估，如基于紙筆的取消任務(wù)、線條二等分、閱讀測試等［11］，凱瑟琳波哥量表（CBS）［12］等生態(tài)性評估作為相關(guān)評估手段進行康復(fù)評定?；谘蹌幼粉櫟募夹g(shù)正在被嘗試作為新型的評估手段，在一項早期檢測輕度認知障礙和阿爾茨海默病認知下降的研究顯示，眼動追蹤測試能有效區(qū)分正常受試者、阿爾茨海默病患者和輕度認知障礙患者的認知功能［13］。此外，眼動追蹤技術(shù)也被用于USN 的評估，BAHEUX 等［14］使用眼動追蹤裝置監(jiān)測靜態(tài)任務(wù)中的忽略癥狀，參與者在虛擬環(huán)境（電腦）中進行線段二分測試、（線段、字母、星星）刪除測試等，但基于靜態(tài)任務(wù)的評估缺乏評估過程中的動態(tài)信息和生態(tài)有效性。GOMES PAIVA 等［15］使用可佩戴式眼動追蹤眼鏡研究患者在現(xiàn)實環(huán)境中步行情況，并探索左右側(cè)目標(biāo)刺激的時間來評估USN，然而多數(shù)急性期以及亞急性期患者通常不具備現(xiàn)實環(huán)境步行的能力。因此，本研究團隊嘗試探索在動態(tài)任務(wù)中使用眼動追蹤技術(shù)以輔助篩查、評估亞急性期腦卒中患者的USN，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021 年9 月—2022 年7 月在南充市中心醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科招募30 例腦卒中后亞急性期住院患者為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合腦卒中的診斷標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)CT 或MRI 證實存在腦出血或腦梗死；（2）年齡18～80 歲；（3）處于腦卒中的亞急性期（發(fā)病后1～6 個月）；（4）簡易智力狀態(tài)檢查量表（MMSE）得分≥10 分，或能夠配合治療師完成試驗；（5）視野完整或矯正后正常；（6）病情穩(wěn)定，能在坐位下完成試驗。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）有神經(jīng)損傷或精神史；（2）嚴重的綜合失語癥并難以遵循治療師的指導(dǎo)；（3）嚴重的聽力損失；（4）未簽署知情同意書。

本研究已獲南充市中心醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（倫理審批號：2021 年審007 號），患者均對本研究知情同意。

1.2 研究方法 治療師通過對比視野檢查術(shù)（動態(tài)法）粗略測量周邊視野。檢查者和患者相對而坐，眼的高度在同一水平上，距離0.5 m；檢查右眼時，被檢右眼與檢查者左眼相互注視，并各遮蓋另眼；檢查者用手指置二人等距離處，自各個方向的周邊向中心緩慢移動，如二人同時看到手指，一般屬正常視野。

采用中文版MMSE 評估患者的認知水平［16］；收集患者的年齡、性別、慣用手、腦卒中后天數(shù)、腦損傷位置、認知水平等一般資料；慣用手通過愛丁堡慣用手調(diào)查表評估［17］。

紙筆測試是臨床最常用的USN 評估方法，行為不集中測試的常規(guī)分項（BIT-C）包含了多項紙筆測試內(nèi)容；CBS 被推薦為最適合住院患者的USN 評估方式［18］，因此，本研究團隊選用這兩種評估方式作為標(biāo)準(zhǔn)與基于眼追蹤的動態(tài)任務(wù)評估結(jié)果進行比較。所有患者在1 周內(nèi)完成BIT-C、CBS 以及基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估，研究人員記錄患者的評估結(jié)果和患者在評估過程中的不良反應(yīng)。

1.3 觀察指標(biāo)及評價

1.3.1 基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估 基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估是用高性能的眼動追蹤裝置（圖1，杭州極智醫(yī)療科技有限公司）進行眼動追蹤分析。每個受試者坐在離設(shè)備60 cm 的位置，雙手分別握住兩側(cè)的扶手以便受試者在完成任務(wù)的過程中能保持姿勢相對固定（若受試者一側(cè)或雙側(cè)肢體無法進行抓握，則由其家屬輔助以固定姿勢），保證其上半身及頭部不出現(xiàn)大幅度偏移。治療師調(diào)整受試者的位置以便其眼睛可以被設(shè)備檢測到（圖1）。開始評估前，受試者需要通過凝視顯示器上的3 個校準(zhǔn)點（2 次）完成設(shè)備校準(zhǔn)。顯示器下的眼動追蹤設(shè)備是基于瞳孔-角膜反射技術(shù)實現(xiàn)的，具有精度高、無創(chuàng)等優(yōu)點。屏幕的左右側(cè)設(shè)定了2 個感興趣區(qū)域（ROI），該設(shè)備會自動提供一個左右側(cè)屏幕的注視點（眼搜索和凝視）百分比值。屏幕分為4個區(qū)域（以屏幕上下邊1/4 點連線將其分為左內(nèi)、左外、右內(nèi)、右外，圖2），根據(jù)患者注視點的空間分布情況將患者分為：非USN 患者（即注視點分布于4 個區(qū)域）和USN 患者（即注視點未分布于4 個區(qū)域）。

圖1 基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估設(shè)備Figure 1 The device for conducting the dynamic eye-tracking task

圖2 眼動追蹤裝置屏幕分區(qū)Figure 2 Screen zones divided for conducting the dynamic eye-tracking task

認知康復(fù)訓(xùn)練與評估系統(tǒng)內(nèi)的擊落昆蟲任務(wù)（兩側(cè)、簡單等級）被選用作為動態(tài)任務(wù)，評估過程中電腦顯示器的左右側(cè)會隨機出現(xiàn)自下而上移動的昆蟲，受試者被告知搜尋顯示器上的目標(biāo)刺激（昆蟲），通過凝視目標(biāo)刺激將其擊落，直至評估過程結(jié)束；評估過程共計2 min。在正式評估之前治療師為患者講解相關(guān)要求和方法，患者有1 次練習(xí)機會，練習(xí)過程在確認患者掌握方法即停止，而后正式開始評估。由1 名康復(fù)治療師完成所有患者基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估，康復(fù)治療師不知道患者的臨床評估結(jié)果。

1.3.2 臨床量表評估 CBS 是一個生態(tài)性的USN 評價工具，具有良好的可靠性和有效性［19］。該量表由10個項目組成，包括梳洗、穿衣、進食、嘴部清潔、注視方向、對肢體的意識、聽覺注意、碰撞、空間定位、尋找物品；每個項目得分從0 分（正常）到3 分（嚴重的忽視）。CBS 得分>0 分被診斷為USN。忽略區(qū)分為3個等級：1～10 分（輕度忽略），11～20 分（中度忽略），21～30 分（嚴重忽略）?？偡譃楦黜椘骄梅殖艘?0（除去不用適用項）。

BIT-C 包括廣泛使用的紙筆測試［20］：（1）線段、字母和星星刪除測試，（2）圖形和形狀抄寫，（3）線段二等分，（4）代表性繪圖；每項測試分數(shù)之和為BIT-C 總分，總分0～146 分，<129 分被診斷為USN，分數(shù)越低表示忽略程度越嚴重。

在線段、字母和星星刪除測試中，刺激目標(biāo)呈現(xiàn)在一張A4 紙上，患者須盡可能劃掉所有的線、字母“E”和“R”以及所有的小星星；該測試沒有時間限制，被漏掉的目標(biāo)數(shù)量會被記錄。這些刪除測試的最高分數(shù)分別為36、40、54 分；分界值分別為34、32、51 分。

在圖形和形狀抄寫中，受試者須抄寫3 個圖形（一個四角星、一個立方體、一朵花），以及3 個由線條組成的圖形，在一張A4 紙上表示。最高分數(shù)為4 分，分界值為3 分。

在線條二等分中，3 條20 cm 的水平線呈現(xiàn)在一張A4 紙上，患者被要求尋找空間分布的水平線，并盡可能準(zhǔn)確地做出標(biāo)記將每條線從中間一分為二。根據(jù)標(biāo)記點與每條線的中點之間的距離，得分為0～3 分（標(biāo)記點偏離中心<1 cm，得3 分；1 cm ≤標(biāo)記點偏離中心≤2 cm，得2 分；2 cm<標(biāo)記點偏離中心≤3 cm，得1分；標(biāo)記點偏離中心>3 cm，得0 分），最高分是9 分，分界值為7 分。

在代表性繪圖中，患者應(yīng)根據(jù)自己的記憶在一張A4 紙上畫出一個鐘、一個人和一只蝴蝶。根據(jù)對稱性，判斷每幅畫的得分（0 分為不對稱，1 分為對稱），最高分為3 分，分界值為2 分。由一名專業(yè)的康復(fù)治療師完成臨床評估，康復(fù)治療師不知道患者基于眼動追蹤的動態(tài)評估結(jié)果。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 25.0 軟件對數(shù)據(jù)進行分析。使用Shapiro-Wilk 評估數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，若計量資料符合正態(tài)分布則以（±s）進行描述。若計量資料不符合正態(tài)分布以用M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗，并采用Wilcoxon 符號秩和檢驗評估分析USN 患者（非USN 患者）各自左右側(cè)注視點占比差異。相關(guān)性分析使用Spearman 秩相關(guān)分析。使用配對卡方檢驗和Cohen's Kappa 一致性檢驗分析BIT-C、CBS 評估結(jié)果與基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估結(jié)果之間的關(guān)系。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 納入研究對象結(jié)果 30 例腦卒中亞急性期患者中男19 例，女11 例；年齡34～78 歲、平均年齡（60.3±11.5）歲；腦卒中后天數(shù)（69.2±40.7）d；病灶位置：右側(cè)半球19 例，左側(cè)半球5 例，雙側(cè)半球6 例；1 例受試者因運動性失語而無法完成MMSE 評估，其余患者MMSE評分（23.9±4.8）分。

2.2 基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估結(jié)果 基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)結(jié)果顯示，30 例患者中有14 例患者為左側(cè)USN 患者：3 例患者注視點僅分布在右外側(cè)區(qū)域，8例患者注視點分布在右內(nèi)、外側(cè)區(qū)域，3 例患者注視點分布在左內(nèi)側(cè)和右側(cè)區(qū)域；余下16 例患者為非USN 患者，注視點皆分布在4 個區(qū)域（表1）。

表1 患者BIT-C、CBS、基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估結(jié)果Table 1 Assessment results of BIT-C，CBS and the dynamic eye-tracking task

USN 患者在右側(cè)屏幕注視點占比高于非USN 患者，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-4.776，P<0.001）；USN患者左右側(cè)屏幕間注視點占比比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-3.49，P<0.001），見表2。

表2 基于眼動追蹤動態(tài)任務(wù)評估的USN 患者和非USN 患者左右側(cè)注視點占比比較〔M（P25，P75），%〕Table 2 Comparison of the percentage of left and right lateral gaze points in USN patients and non-USN patients based on the dynamic eye-tracking task

2.3 臨床量表評估結(jié)果 患者均完成了BIT-C、CBS 評估。BIT-C 評估結(jié)果顯示，15 例患者BIT-C 總分<129 分，被診斷為USN 患者，余下15 例為非USN 患者。CBS 評估結(jié)果顯示，16 例患者存在不同程度的USN，其余14例為非USN 患者（表1）。

2.4 一致性檢驗及相關(guān)性分析 BIT-C 和基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)在評估USN 患者的檢出情況上高度一致（Kappa=0.933，P<0.001）。Spearman 秩相關(guān)結(jié)果分析顯示，右側(cè)注視點占比與BIT-C總分呈負相關(guān)（rs=-0.776，P<0.001）。CBS 和基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)在評估USN 患者的檢出情況上有較高的一致性（Kappa=0.867，P<0.001）。

2.5 安全性和耐受性 試驗期間無任何不良反應(yīng)發(fā)生，患者認為基于眼動追蹤裝置的動態(tài)任務(wù)新奇、有趣，接受度高。

3 討論

USN 是腦卒中后常見的致殘性疾?。?1］，也可見于其他類型的腦損傷患者［22］。在視覺搜索任務(wù)中，USN患者不僅表現(xiàn)出對視覺目標(biāo)的遺漏，而且還表現(xiàn)出更普遍的搜索性能缺陷，如無系統(tǒng)的搜索模式和不規(guī)則的眼動模式［23］。本研究結(jié)果表明基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)在監(jiān)測和康復(fù)指導(dǎo)腦卒中亞急性期患者的USN 具有較大潛力。

臨床上常用經(jīng)典的紙筆測試對患者的忽略水平進行評估，雖然其可以直接表達患者對一側(cè)的目標(biāo)搜索性能降低的忽略，但很少能獲得患者如何動態(tài)掃描和探索的信息。眼動追蹤裝置可以實時記錄動態(tài)任務(wù)的評估過程，并直觀地展示眼球運動軌跡（眼搜索和凝視），使臨床醫(yī)生能夠評估患者的視覺搜索方式，并分析諸如探索左右空間的時間或兩側(cè)注視點的數(shù)量等方面，以進一步指出與腦卒中后USN 有關(guān)的重大空間困難。此外，相比靜態(tài)任務(wù)，動態(tài)任務(wù)模擬了人類對環(huán)境動態(tài)方面的主動感知，提供了更多的現(xiàn)實意義［24］。有研究指出USN 患者保留了提取低水平特征信息的能力，而復(fù)雜的搜索性能受到損害［25］，動態(tài)任務(wù)增加了一定程度的認知需求，可能更利于對USN 患者進行鑒別。

既往研究結(jié)果顯示，USN 患者傾向在腦損傷同側(cè)空間進行重復(fù)性行為［26］，并表現(xiàn)出同側(cè)注意偏向。在典型的視覺行為中，眼球運動和空間注意力密切相關(guān)［24］，眼球運動（搜索和凝視）的空間偏向可能是USN 的典型標(biāo)志。在靜態(tài)刺激的視覺搜索中，左側(cè)USN 患者很少發(fā)現(xiàn)在左外側(cè)區(qū)域的目標(biāo)［27］；本研究發(fā)現(xiàn)，這種視覺搜索的偏向也存在于動態(tài)任務(wù)中，在執(zhí)行動態(tài)任務(wù)時左側(cè)USN 患者在左側(cè)視覺空間的時間花費（注視占比）明顯少于右側(cè)，且與非USN 患者在右側(cè)注視占比存在明顯差異；并且注視分布的空間偏差與忽略的嚴重程度相關(guān)（以BIT-C 的分數(shù)為指標(biāo)）。有趣的是1 例被BIT-C 診斷為左側(cè)USN 但是癥狀較輕的患者（BIT-C 總分為113 分）在基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)中表現(xiàn)出正常的注視點空間分布，這一結(jié)果提示隨著BIT-C 總分的增加，患者左右視野之間的注視分布可能逐漸發(fā)生變化?；谧⒁朁c的空間分布不能完全準(zhǔn)確地診斷忽略程度較輕患者，但是整體診斷結(jié)果顯示出與BIT-C 較高的一致性。右側(cè)注視占比與BIT-C 總分也存在負相關(guān)關(guān)系，忽略程度較重的患者在右側(cè)視野內(nèi)有更多的注視，甚至僅局限于右外側(cè)區(qū)域。

眼球自由移動的動態(tài)刺激范式相對于靜態(tài)刺激表現(xiàn)出更多的生態(tài)有效性，因此本研究還分析了生態(tài)性評估結(jié)果與基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估結(jié)果的一致性。本研究采用CBS 作為生態(tài)性評估方式，該量表具有較高的靈敏度，曾被AZOUVI 等［19］建議作為住院患者USN最適宜的評估工具。本研究結(jié)果顯示，CBS 與基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)評估對患者是否為USN 具有較高的一致性，Kappa 值為0.867。有1 例患者在CBS 評估中表現(xiàn)出對患側(cè)肢體的忽略被診斷為輕度忽略的患者，但未被基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)和BIT-C 檢出，提示基于視覺的單側(cè)忽略評估和基于行為觀察的單側(cè)忽略評估結(jié)果可能存在分離，印證了USN是一種復(fù)雜的神經(jīng)綜合征，尚無單一的測試可以完全準(zhǔn)確識別這種疾?。?8］。

特定方向的眼球運動特性可以提供一種有效的方式來量化忽略癥狀。然而本研究作為一項初步研究，存在樣本量較小的局限，有待擴大樣本量進一步研究。此外本研究主要觀察基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)在腦卒中亞急性期患者中的評估作用，對于急性期或慢性期腦卒中患者的靈敏度和可靠性方面還需要進一步研究。僅根據(jù)注視點的空間分布作為證據(jù)來判斷患者是否為USN 還略顯薄弱，出現(xiàn)了輕度忽略的患者的漏診，但考慮到本研究納入的樣本量較小，未對忽略嚴重程度進行分層分析，尚不能確定基于眼動追蹤的動態(tài)任務(wù)對于輕度忽略患者的靈敏度。未來研究可以繼續(xù)探討USN患者的眼動特征，提出更精準(zhǔn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

作者貢獻：楊宇軒提出研究選題思路，設(shè)計研究方案，撰寫論文；張晗完善研究方案，指導(dǎo)論文撰寫；杜娟負責(zé)研究過程的實施，協(xié)助論文撰寫；王玲玲負責(zé)數(shù)據(jù)收集、整理和統(tǒng)計學(xué)分析；謝玉磊負責(zé)研究實施；尹開明負責(zé)患者的招募；張波監(jiān)督研究過程，負責(zé)文章的質(zhì)量和審校，對文章整體負責(zé)。所有作者確認論文終稿。

本文無利益沖突。