基于視動(dòng)追蹤技術(shù)構(gòu)建偏側(cè)空間忽略康復(fù)系統(tǒng)

劉一璇，肖 偉，許 可，陳 蕓，臧予安琪，余善成3，*

（1.南京醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 211166；2.南京醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇南京 211166；3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬江寧醫(yī)院醫(yī)工融合實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 211100；4.南京醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與信息學(xué)院，江蘇南京 211166）

偏側(cè)空間忽略（Hemispatial Neglect，HN）是腦卒中常見的并發(fā)癥，由局灶性腦損傷引起，患者可準(zhǔn)確地對(duì)同側(cè)刺激做出反應(yīng)，但無法檢測(cè)對(duì)側(cè)空間的刺激，常見于右側(cè)后頂葉損傷患者［1］，是一種特殊類型的注意障礙［2］。臨床常用的觀察量表和紙筆評(píng)估存在缺乏精確度、生態(tài)效度、敏感性降低和假陰性結(jié)果高等許多問題［3］。

由于機(jī)器人技術(shù)與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的興起，越來越多的研究工作聚焦于利用新興技術(shù)幫助腦卒中患者進(jìn)行康復(fù)，在預(yù)防損傷和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)方面也取得了良好的效果［4-5］。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被用來研究卒中后HN患者對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的能力和行走時(shí)的導(dǎo)航能力［6］，如Ogourtsova等［7］使用了沉浸式雜貨鋪3D場(chǎng)景，通過使患者處于坐位和用操縱桿控制方向，消除了與患者步態(tài)能力相關(guān)的潛在混雜因素的影響；Spreij 等［8］則是使HN患者進(jìn)行模擬駕駛，通過道路位置和搖擺幅度進(jìn)行視覺空間忽視的評(píng)估。但這些研究并沒有記錄實(shí)驗(yàn)中的眼球運(yùn)動(dòng)，無法提供關(guān)于注視轉(zhuǎn)移、空間注視和重新注視等信息［7］。Delazer 等［9］的研究記錄了眼球追蹤運(yùn)動(dòng)，直觀評(píng)估了HN 患者佩戴眼動(dòng)儀后的注視不對(duì)稱指數(shù)。Kaiser 等［10］回顧了結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)與眼部追蹤的方法對(duì)單側(cè)空間忽視的評(píng)估和治療的相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)暫時(shí)沒有結(jié)合二者作為治療方法的研究。

基于上述研究結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了一種基于視動(dòng)追蹤算法和手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)，用于偏側(cè)空間忽略評(píng)估和協(xié)同康復(fù)。希望通過視動(dòng)追蹤技術(shù)提出一種具有廣闊前景的康復(fù)療效反饋方法，實(shí)時(shí)監(jiān)督患者的治療過程，對(duì)患者的康復(fù)治療過程起到糾正和指導(dǎo)作用；在患者訓(xùn)練之后，對(duì)本次訓(xùn)練形成系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

本文結(jié)合視動(dòng)追蹤技術(shù)與康復(fù)治療理念設(shè)計(jì)了手-眼-腦協(xié)同偏側(cè)空間忽略康復(fù)系統(tǒng)，將偏側(cè)忽略這一抽象的概念量化為具體數(shù)據(jù)，并結(jié)合饒有趣味的游戲，吸引患者更好地進(jìn)行治療；面對(duì)病情嚴(yán)重程度不同的患者，該系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，病人可自行調(diào)節(jié)患手拉力；在評(píng)估與治療過程中，該系統(tǒng)可全程采樣記錄，并形成連續(xù)性數(shù)據(jù)，完整反映患者的治療情況。設(shè)計(jì)詳情描述如下。

1.1 手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

HN患者可通過識(shí)別前庭刺激、本體感覺刺激、視覺刺激等多種刺激，調(diào)節(jié)空間參考系統(tǒng)進(jìn)而判斷軀體位置［11］。李嘉杰等［12］曾將振動(dòng)觸覺反饋用于腦卒中患者的上肢康復(fù)系統(tǒng)?；诟杏X刺激技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)，如圖1 所示，通過輸入不同的手指運(yùn)動(dòng)感覺［13］，誘導(dǎo)大腦對(duì)空間位置重新定位。

圖1 手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)示意圖

手部康復(fù)機(jī)器人由5 個(gè)彎曲傳感器（flex sensor 2.2）、Arduino Uno 開發(fā)板、5 個(gè)舵機(jī)（SG G90）和一個(gè)電源模塊組成，如圖2 所示。健側(cè)手套使用彈力指套并將彎曲傳感器與5 根手指剛性固定。彎曲傳感器阻值與其彎曲程度成正相關(guān)，當(dāng)彎曲幅度變大時(shí)，電阻值變大。當(dāng)彎曲傳感器的電阻增加時(shí)，其兩端電壓增大。因此，健側(cè)手指的屈曲程度可改變彎曲傳感器的阻值和分壓，通過系統(tǒng)處理后作為輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使患側(cè)手獲得運(yùn)動(dòng)感覺輸入并進(jìn)行鏡像活動(dòng)。彎曲傳感器分壓與舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的對(duì)應(yīng)公式如下：

圖2 手部康復(fù)機(jī)器人模塊示意圖

式中：θ為舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；Ω為彎曲傳感器的阻值；Ωmin和Ωmax分別為彎曲傳感器阻值的最小和最大值；x為舵機(jī)可達(dá)到的最大角度；y 為舵機(jī)補(bǔ)償角度。通過彎曲時(shí)傳感器的分壓變化，采集手部屈曲活動(dòng)程度，并經(jīng)過Arduino Uno內(nèi)置程序轉(zhuǎn)化為舵機(jī)搖桿偏移的幅度，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)患側(cè)手進(jìn)行屈曲運(yùn)動(dòng)。使用魔術(shù)貼對(duì)患側(cè)手指遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)進(jìn)行個(gè)性化尺寸定制，使舵機(jī)與手指緊密貼合。為獲得最大力矩，拇指舵機(jī)通過泡沫板固定于腕側(cè)，其余4 指的舵機(jī)固定于掌心。通過舵機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)觸覺輸入，提醒患者對(duì)于右側(cè)空間位置的感知，使患者可以主動(dòng)進(jìn)行兩手鏡像協(xié)同運(yùn)動(dòng)，預(yù)防肌肉攣縮，刺激大腦鏡像神經(jīng)元，從而激發(fā)患者的運(yùn)動(dòng)想象與模仿能力。

采用瞳孔-角膜反射（Pupil Center Corneal Reflection，PCCR）技術(shù)（如圖3 所示）［14］實(shí)現(xiàn)患者眼睛對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。首先，眼動(dòng)儀發(fā)射近紅外光照射眼睛，并視同眼動(dòng)儀的攝像機(jī)采集從角膜和視網(wǎng)膜上反射的紅外光線。由于眼球的生理結(jié)構(gòu)特性，角膜反射形成的光斑可被攝像機(jī)精準(zhǔn)捕獲，根據(jù)瞳孔與角膜反射光線之間的夾角可計(jì)算出眼動(dòng)的方向。通過二維視線映射函數(shù)模型［15］估計(jì)視線的方向，角膜反射形成的眼睛圖像光斑的二維特征可作為映射函數(shù)的輸入，映射函數(shù)的輸出即為眼動(dòng)視線方向。二維視線映射函數(shù)模型表示如下：

圖3 基于PCCR技術(shù)實(shí)現(xiàn)視動(dòng)追蹤

式中：（Px，Py）和（Vx，Vy）分別為視線落點(diǎn)和瞳孔反射光斑向量。通過建立視線映射模型，讓患者依次注視6 個(gè)圓點(diǎn)，直至原點(diǎn)爆破，對(duì)瞳孔中心與反射光斑中心的相對(duì)偏移向量的水平分量和垂直分量（Vx，Vy）進(jìn)行矯正。同時(shí)，由于不同受試者角膜球面半徑具有個(gè)體差異，且人眼視軸和光軸夾角不同，因此即使不同的受試者在同一位置注視同一目標(biāo)，提取的瞳孔-角膜反射向量（Vx，Vy）仍有所不同，進(jìn)行Alpha參數(shù)和矢量校正后，視線落點(diǎn)（Px，Py）受到個(gè)體差異干擾性減?。?6］。對(duì)于受試者頭部運(yùn)動(dòng)引起的誤差，通過粒子群優(yōu)化的BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正［17］。

1.2 游戲設(shè)計(jì)原理

楊宇軒等［18］的研究認(rèn)為眼動(dòng)追蹤的動(dòng)態(tài)任務(wù)評(píng)估結(jié)果與BIT-C和CBS評(píng)估結(jié)果具有較高的一致性，且更具時(shí)效性。Cox 等［19］的研究認(rèn)為眼球追蹤可以補(bǔ)充紙筆測(cè)試，同時(shí)也受執(zhí)行任務(wù)的相關(guān)因素調(diào)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)手部康復(fù)機(jī)器人與眼動(dòng)追蹤的聯(lián)合康復(fù)效果，基于Unity軟件，設(shè)計(jì)了一款飛行小鳥游戲，如圖4 所示。該游戲?qū)⑿▲B的飛行坐標(biāo)限制在水平方向，僅允許小鳥進(jìn)行左右平移飛行，該設(shè)計(jì)方案用于視動(dòng)刺激的訓(xùn)練。

圖4 小鳥飛行游戲

在手部康復(fù)機(jī)器人的控制程序中，為了實(shí)現(xiàn)彎曲傳感器對(duì)小鳥位置的控制，受試者手指活動(dòng)度影響彎曲傳感器的彎曲程度，從而影響輸出的分壓數(shù)值。設(shè)定小鳥坐標(biāo)在最左端及最右端時(shí)，分別對(duì)應(yīng)受試者彎曲傳感器輸出分壓的最大值與最小值，即可完成受試者手腦協(xié)同的游戲操作。當(dāng)彎曲傳感器的彎曲角度為0°時(shí)，阻值最小，輸出分壓最小，此時(shí)小鳥位于游戲畫面的最右端。隨著彎曲傳感器的角度增大，小鳥將向游戲畫面的左端移動(dòng)。本文根據(jù)彎曲傳感器的電阻范圍映射至小鳥在游戲畫面中的運(yùn)動(dòng)范圍，電阻值變化區(qū)間為［Umax，Umin］Ω，以畫面左上角為原點(diǎn)，小鳥的中心點(diǎn)的水平運(yùn)動(dòng)范圍為［450.829 8，1 460.785 5］pt（游戲界面的像素位點(diǎn)point）。在治療過程中，同時(shí)開啟眼動(dòng)儀，對(duì)患者的注意力進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，完成治療與反饋的一體化。此外，多感官任務(wù)并不會(huì)影響患者的學(xué)習(xí)能力。由注意力調(diào)控的視覺-運(yùn)動(dòng)信號(hào)遵循規(guī)范化和可分離性，即在活動(dòng)較少時(shí)，視覺和運(yùn)動(dòng)均保持獨(dú)立性；而在高度持續(xù)注意狀態(tài)下，視覺和運(yùn)動(dòng)信息將加強(qiáng)這種分離處理［20-21］。Deveau 等［22］的研究表明多感官模式可以獲得更多的互補(bǔ)信息，能夠更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)，與單一的視覺訓(xùn)練相比，多感官訓(xùn)練達(dá)到漸進(jìn)值所需的訓(xùn)練次數(shù)減少了60%，提高了訓(xùn)練效能。

1.3 受試者

選取健康受試者12 名，其在6 個(gè)月內(nèi)沒有疾病史，年齡在18 ～70 歲之間。

選取患者3 名?；颊呒{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(shí)，處于右側(cè)腦卒中的亞急性期（發(fā)病后1 ～6 個(gè)月）；②年齡18 ～70 歲；③簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）得分≥10，或能夠配合治療師完成試驗(yàn)；④線段二等分試驗(yàn)、劃消實(shí)驗(yàn)、星星刪除試驗(yàn)陽性；⑤視力正?；虺C正后正常；⑥病情穩(wěn)定，能在坐位下完成試驗(yàn)；⑦右側(cè)肢體為活動(dòng)度更好。患者排除標(biāo)準(zhǔn)：①有精神史且難以遵循治療師的指導(dǎo)；②出現(xiàn)嚴(yán)重的意識(shí)障礙；③有嚴(yán)重的肢體、內(nèi)臟功能其他疾??；④患者或家屬未簽署知情同意書。

1.4 數(shù)據(jù)采集與分析

采用DESKTOP-3GT993Dbi 筆記本、Tobii Eye Tracker 4C和手部康復(fù)人搭建手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)，如圖5 所示。使用的軟件有Arduino IDE、Unity、Visual Studio 2017 和EV 錄屏。在經(jīng)過Visual Studio 2017 對(duì)Tobii Eye Tracker 4C 的配置后，通過Tobii Eye Tracker 4C和Adobe Illustrator 2021 進(jìn)行受試者注視軌跡及注視點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集。采用SPSS 25.0 對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，連續(xù)變量符合正態(tài)分布均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x ± s）表示，偏態(tài)分布采用中位數(shù)（四分位數(shù)）表示。通過獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較健康受試者和患者在對(duì)小鳥坐標(biāo)的操控上是否有差異，以及健康受試者和患者在單純眼動(dòng)模式下注視點(diǎn)的分布。使用成組兩樣本t檢驗(yàn)分析健康受試者和患者在單純眼動(dòng)模式下注視點(diǎn)與小鳥坐標(biāo)的歐氏距離差異。在手-眼-腦協(xié)同模式下，采用被試內(nèi)方差分析與簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)比較了患者在3 次訓(xùn)練中的歐氏距離。在使用視動(dòng)追蹤的手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)治療偏側(cè)忽略患者的實(shí)驗(yàn)中，采用單因素方差分析（Analysis of Variance，ANOVA）檢驗(yàn)分析治療天數(shù)對(duì)于歐式距離的影響。

圖5 手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)實(shí)物圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 健手傳感器彎曲角彎曲傳感器分壓

在相同電壓（11.1 V）下，設(shè)定同一受試者掌指關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍為0° ～90°，記錄彎曲傳感器輸出的分壓范圍，總電壓在程序中表示為1 023，彎曲傳感器分壓數(shù)值范圍為0 ～1 023。在確定彎曲傳感器0°～90°的輸出分壓范圍后，將每位受試者范圍值分別映射至游戲中小鳥的坐標(biāo)。在游戲參數(shù)設(shè)置完成后，打開單純眼動(dòng)模式，囑咐受試者再次從0° ～90°活動(dòng)掌指關(guān)節(jié)，每活動(dòng)15°記錄一次小鳥水平坐標(biāo)及舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度?；颊呋顒?dòng)度受限時(shí)，用“／”表示。由于健康人數(shù)據(jù)無顯著差異（p ＞0.05），僅用1 例代表，1 名健康受試者和3 名患者健側(cè)的掌指關(guān)節(jié)活動(dòng)度與彎曲傳感器分壓及游戲目標(biāo)水平坐標(biāo)關(guān)系如表1 所示，相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果如表2 所示。結(jié)果表明，健康志愿者和患者在使用彎曲傳感器對(duì)游戲中小鳥進(jìn)行控制時(shí)，坐標(biāo)的范圍沒有顯著性差異（t ＝1.448，p ＞0.05）。3 名患者雖然從0°逐漸增加手指彎曲角度時(shí)，出現(xiàn)關(guān)節(jié)活動(dòng)度受限，彎曲傳感器分壓的變化范圍也較普通人減小，但與健康受試者都可控制游戲小鳥接近最左側(cè)水平坐標(biāo)。

表1 掌指關(guān)節(jié)活動(dòng)度、彎曲傳感器分壓及游戲目標(biāo)水平坐標(biāo)關(guān)系

表2 健康志愿者和患者控制小鳥坐標(biāo)差異獨(dú)立性樣本t檢驗(yàn)

2.2 視動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)HN的評(píng)估

受試者端坐位，先進(jìn)行眼動(dòng)儀校準(zhǔn)，在單純眼動(dòng)模式下，由實(shí)驗(yàn)人員操控小鳥的移動(dòng)，進(jìn)行1 min的視覺追蹤，并通過EV錄屏軟件進(jìn)行屏幕錄制，每2 s 抽取一幀。在實(shí)驗(yàn)開始前，每位受試者有30 s的時(shí)間熟悉操作流程。

屏幕分辨率為1 920 像素×1 080 像素。采樣12名健康志愿者和3 名HN 患者的視動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)，以縱坐標(biāo)到畫面中心線（y ＝540 pt）的垂直距離Δy（如圖6所示）表示健康志愿者與患者注視點(diǎn)的分布離散程度，結(jié)果如圖7 所示。健康受試者注視點(diǎn)縱坐標(biāo)到小鳥運(yùn)動(dòng)區(qū)間（y ＝540 pt）的距離為（41.15 ±15.70）pt，患者注視點(diǎn)縱坐標(biāo)到小鳥運(yùn)動(dòng)區(qū)間的距離為（141.91±36.25）pt，健康受試者的注視點(diǎn)與患者注視點(diǎn)在縱向分布上的離散程度有顯著性差異（t ＝-7.70，p ＜0.001）。結(jié)果表明，健康受試者的注視力能夠很好地跟隨游戲中小鳥的運(yùn)動(dòng)軌跡，而患者的注視點(diǎn)坐標(biāo)分布更為分散，說明患者在視覺跟隨的過程中無法將注意力集中于小鳥。

圖6 單純眼動(dòng)模式下垂直距離及歐氏距離示意圖

圖7 注視點(diǎn)到y(tǒng) ＝540 pt的垂直距離（***表示p ＜0.001）

2.3 視動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)HN的治療

受試者端坐位，健側(cè)手（右手）佩戴彎曲傳感器，患側(cè)手（左手）佩戴舵機(jī)，再次校準(zhǔn)視動(dòng)儀。做好以上準(zhǔn)備工作后，在單純眼動(dòng)模式下，囑咐受試者通過彎曲手指自行控制游戲小鳥的水平移動(dòng)，并時(shí)刻保持視覺跟隨，訓(xùn)練3 組，每組2 min。通過EV 錄屏軟件和Tobii眼動(dòng)儀記錄視動(dòng)點(diǎn)，計(jì)算視動(dòng)點(diǎn)與小鳥坐標(biāo)之間的歐氏距離d1，如圖6 所示。受試者視動(dòng)點(diǎn)為（x1，y1），小鳥坐標(biāo)為（x2，y2）。歐氏距離計(jì)算公式如下：

單純眼動(dòng)模式下，受試者歐氏距離記為d1，結(jié)果如圖8 所示。結(jié)果表明，單純眼動(dòng)模式下，健康人群與患者的歐氏距離總體均數(shù)在3 次實(shí)驗(yàn)中均有顯著性差異（p ＜0.001），表明在該實(shí)驗(yàn)過程中，健康人群對(duì)目標(biāo)的追視能力更好，而患者不能及時(shí)跟隨。

圖8 單純眼動(dòng)模式下受試者的歐氏距離（***表示p ＜0.001）

2.4 視動(dòng)追蹤技術(shù)對(duì)手眼腦協(xié)同訓(xùn)練的反饋

受試者進(jìn)行準(zhǔn)備工作之后，在手-眼-腦協(xié)同模式下治療。該模式增添了障礙物，受試者需要判斷綠色桿狀障礙物位置，并操控小鳥躲避。囑咐受試者在手-眼-腦協(xié)同模式下進(jìn)行3 次游戲。開始前可在單純眼動(dòng)模式下熟悉彎曲傳感器操作10 s，每次訓(xùn)練2 min，如若中途因小鳥撞到障礙物導(dǎo)致游戲暫停，即刻重新開始游戲，直至訓(xùn)練滿2 min。同時(shí)記錄每次手-眼-腦協(xié)同模式下小鳥和注視點(diǎn)之間的歐氏距離d2（如圖9 所示），結(jié)果如圖10 所示。手-眼-腦協(xié)同模式下，3 次實(shí)驗(yàn)中，健康人群歐氏距離總體均數(shù)仍顯著小于患者（p ＜0.001），對(duì)于健康志愿者和患者的歐氏距離進(jìn)行訓(xùn)練次數(shù)的重復(fù)測(cè)量方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練次數(shù)效應(yīng)顯著（p ＜0.05），健康受試者和患者的歐式距離都隨實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加而顯著上升（p ＜0.05）。

圖9 手-眼-腦協(xié)同模式下歐氏距離示意圖

圖10 手-眼-腦協(xié)同模式下，受試者的歐氏距離（*表示p ＜0.05，***表示p ＜0.001）

2.5 基于視動(dòng)追蹤的手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)對(duì)于偏側(cè)忽略患者的治療作用

受試者做好準(zhǔn)備工作后，端坐位進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，如圖11 所示。首先對(duì)3 名患者進(jìn)行7 天的單純眼動(dòng)模式下的訓(xùn)練，每天2 min，并記錄訓(xùn)練過程中的歐式距離d3，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果如圖12 所示。其中一名患者在單純眼動(dòng)模式下，第5、6、7 天的歐式距離顯著性減?。╬＜0.05），而其他2 名患者7 天的歐式距離沒有顯著性差異（p ＞0.05）。囑咐在單純眼動(dòng)模式下治療情況改善的患者繼續(xù)7 天的手-眼-腦協(xié)調(diào)模式治療，每天2 min，7 天的歐式距離d4如圖13 所示。該患者在手眼腦模式下7 天的歐式距離沒有顯著性減小（p ＞0.05）。

圖11 實(shí)驗(yàn)流程示意

圖12 單純眼動(dòng)模式下治療結(jié)果

圖13 手-眼-腦協(xié)同模式下治療結(jié)果

3 討論

大于80%腦卒中患者中在發(fā)病6 個(gè)月后出現(xiàn)手部運(yùn)動(dòng)功能［23］下降，導(dǎo)致其手部活動(dòng)度減小，手指僵硬［24］。在治療過程中，患側(cè)手舵機(jī)保持變化角度實(shí)時(shí)牽拉狀態(tài)，當(dāng)健手活動(dòng)度越大時(shí)，舵機(jī)搖桿旋轉(zhuǎn)幅度越大，輸入運(yùn)動(dòng)覺刺激越強(qiáng)，達(dá)成從健手到患手的閉環(huán)。健手傳感器彎曲角度與彎曲傳感器的分壓的結(jié)果說明即使患者右側(cè)手活動(dòng)度相較健康志愿者受限，彎曲傳感器的分壓值變化較小，仍可以等比映射到小鳥的坐標(biāo)范圍，同時(shí)，該系統(tǒng)具有較好的自適應(yīng)能力，對(duì)于不同病情嚴(yán)重程度的患者通過內(nèi)置程序可進(jìn)行設(shè)備調(diào)節(jié)，使手功能較差的腦卒中患者在早期及時(shí)得到偏側(cè)忽略的干預(yù)治療。

偏側(cè)忽略研究中常用的評(píng)定方法為觀察量表評(píng)估，包括行為忽略試驗(yàn)（Behavioural Inattention Test，BIT）［25］和凱瑟林-波哥量表（Catherine Bergego Scale，CBS）［26］。BIT包括6 項(xiàng)最常用的紙筆試驗(yàn)和9項(xiàng)行為作業(yè)；CBS主要觀察與日常生活活動(dòng)密切相關(guān)的10 個(gè)項(xiàng)目，如洗臉、穿鞋、吃飯等。觀察量表評(píng)估中，CBS具有一定的主觀性。同時(shí)，BIT和CBS都無法判斷是感覺忽略還是運(yùn)動(dòng)忽略，因此單純用觀察量表不能完整地評(píng)估偏側(cè)忽略。而傳統(tǒng)的紙筆測(cè)試也不足以檢測(cè)慢性階段的偏側(cè)忽略癥狀［27］，且以上方法僅限于靜態(tài)的空間測(cè)試。通過視動(dòng)追蹤技術(shù)使健康受試者和患者在動(dòng)態(tài)任務(wù)中的注意力轉(zhuǎn)換成注視點(diǎn)的坐標(biāo)值，這樣的整體評(píng)估過程更為直觀。在單純眼動(dòng)模式中，患者注視點(diǎn)的分布較為離散，而患者在左、右兩側(cè)的注視點(diǎn)坐標(biāo)的縱向分布沒有顯著性差異（p ＞0.05），這說明游戲設(shè)計(jì)的視動(dòng)追蹤訓(xùn)練可以誘導(dǎo)患者的注意力有效向左側(cè)空間轉(zhuǎn)移。楊宇軒等［18］的研究說明注視的空間分布不能準(zhǔn)確診斷癥狀較輕的患者，本研究也認(rèn)為注視點(diǎn)只能表示患者的注視行為和忽略趨勢(shì)，起到輔助靜態(tài)評(píng)估作用。

在單純眼動(dòng)模式下，通過本系統(tǒng)比較了健康受試者和患者在自行控制小鳥時(shí)，注視點(diǎn)與小鳥之間的歐氏距離。歐式距離越小，表明受試者的眼動(dòng)跟隨能力越好。當(dāng)患者的歐式距離與健康受試者無顯著性差異時(shí)，說明患者偏側(cè)空間忽略障礙得到了有效的康復(fù)訓(xùn)練?；颊哌M(jìn)行第三組試驗(yàn)時(shí)，如歐式距離已有下降，但無顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p ＞0.05），需要增加治療的天數(shù)再進(jìn)行研究。

手-眼-腦協(xié)同模式下，由受試者本人進(jìn)行游戲小鳥的控制，并使小鳥安全地飛越障礙物。健康受試者由于習(xí)得性，逐漸在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中找到游戲的訣竅，視野廣度更大，關(guān)注目標(biāo)也由小鳥逐漸轉(zhuǎn)移至周圍障礙物，產(chǎn)生對(duì)游戲操作的預(yù)判，因此歐氏距離顯著上升；而患者由于無法熟練進(jìn)行游戲控制，導(dǎo)致小鳥經(jīng)常撞到障礙物，隨著實(shí)驗(yàn)的次數(shù)增多，患者的疲勞感加重，注意力更加分散，歐氏距離顯著增大。

連續(xù)7 天使用了單純眼動(dòng)模式后，患者的歐式距離顯著減小，說明其視覺跟隨能力增強(qiáng)，在游戲任務(wù)中的注意力隨著訓(xùn)練天數(shù)的增加而更加集中。在手-眼-腦協(xié)調(diào)模式下的歐式距離雖有上下波動(dòng)，但是沒有顯著差異，表明手-眼-腦協(xié)調(diào)模式對(duì)于偏側(cè)忽略患者有一定難度，除了要求患者注意力較為集中，還需患者具有敏捷的反應(yīng)能力。在剛開始訓(xùn)練時(shí)應(yīng)該以單純眼動(dòng)模式為主，當(dāng)患者能夠在無障礙時(shí)熟練操控游戲，并能準(zhǔn)確定位小鳥坐標(biāo)時(shí)，再進(jìn)行手-眼-腦模式下的訓(xùn)練，避免患者對(duì)治療喪失興趣，產(chǎn)生厭煩感。

4 結(jié)束語

視覺追蹤技術(shù)通過對(duì)患者的注視點(diǎn)坐標(biāo)分析，獲得軌跡圖片，輔助傳統(tǒng)評(píng)估方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估HN 患者的空間忽略。同時(shí)，游戲提供的視覺信息調(diào)控了注意力，驅(qū)動(dòng)受試者選擇注視對(duì)象，視動(dòng)追蹤任務(wù)可以使右腦卒中后偏側(cè)忽略患者產(chǎn)生向左的空間認(rèn)知。在單純眼動(dòng)模式和手-眼-腦協(xié)同模式下，健康志愿者的歐氏距離都顯著小于患者，歐式距離可以作為患者在治療過程中評(píng)價(jià)的指標(biāo)。在手-眼-腦協(xié)同模式下，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，患者可能由于疲勞感而導(dǎo)致治療效果下降，所以應(yīng)用時(shí)需注意治療的時(shí)間。同時(shí)，患者的治療過程應(yīng)先易后難，循序漸進(jìn)，當(dāng)患者熟悉單純眼動(dòng)模式后再進(jìn)行手-眼-腦協(xié)同操作。該研究為腦卒中后偏側(cè)忽略患者提供了一種頗具趣味性的基于視動(dòng)追蹤的手-眼-腦協(xié)同傳感康復(fù)系統(tǒng)手段，自適應(yīng)能力強(qiáng)，對(duì)偏側(cè)忽略的評(píng)估實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，且在治療過程中可做到對(duì)患者注意力的實(shí)時(shí)監(jiān)督，較好地提高了患者的依從性。