虛擬現(xiàn)實體育活動對腦卒中患者上肢功能影響的Meta分析

摘要：目的：綜合評價虛擬現(xiàn)實體育活動對腦卒中患者上肢功能康復的影響。方法：通過PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Medline、中國知網(wǎng)（CNKI）等數(shù)據(jù)庫檢索自建庫至2024年2月的相關文獻，采用Sata17.0、RevMan5.3統(tǒng)計軟件進行Meta分析。結果：共納入10項研究，共涉及676名受試者，總體方法學質(zhì)量較高，無明顯發(fā)表偏倚。在虛擬現(xiàn)實體育活動干預下，與對照組相比，可有效改善Fugl-Meyer量表（FMA）評分（WMD=4.85，95%CI，4.29-5.41，Plt;0.001），改善Box and Block 實驗（BBT）評分（WMD=4.21，95%CI，-1.61-10.02，P=0.156），提高上肢運動速度（WMD=3.23，95%CI，0.44-6.02，P=0.023），間接提高功能獨立性量表（FIM）評分（WMD=8.54，95%CI，5.30-11.79，Plt;0.001），但對提升上肢力量（SMD=0.02，95%CI，-0.53-0.57，P=0.944）和手功能（WMD=-0.74，95%CI，-1.28--0.20，P=0.007）沒有改善作用，對上肢活動頻率和活動度改善情況尚不清楚。結論：虛擬現(xiàn)實技術應用在腦卒中上肢運動康復訓練中，能有效改善上肢活動能力，提高運動量和運動質(zhì)量，改善功能獨立性，但在力量和活動度方面未產(chǎn)生積極影響，虛擬現(xiàn)實作為一種新興臨床干預手段，對于心血管疾病的預防和改善是一種有效的方法。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；腦卒中；上肢功能；Meta分析

Meta-analysis of the effect of virtual reality physical activity on upper limb function in stroke patients

JiangKaixuan1，LiChong1， Jiang Jingyuan2，3*

（1. Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China; 2. School of Physical Education/Sports Rehabilitation Research Center， Soochow University， Suzhou 215021， China; 3. China Collaborating Center for Families of International Classification， WHO， Beijing 100068， China）

Abstract：Objective： To evaluate the effect of virtual reality physical activity on upper limb function rehabilitation of stroke patients. Methods： Relevant literatures from the self-built database up to February 2024 were retrieved through PubMed， Cochrane Library， Web of Science， Medline， CNKI and other databases， and meta-analysis was performed using Sata17.0 and RevMan5.3 statistical software.Result： A total of 10 studies were included， involving a total of 676 participants， with high overall methodological quality and no significant publication bias. Compared with the control group， the virtual reality physical activity intervention can effectively improve the score of Fugl-Meyer Scale （FMA） （WMD=4.85， 95%CI， 4.29-5.41， Plt;0.001）， and improve the score of Box and Block Experiment （BBT） （WMD=4.21， 95%CI， -1.61-10.02， P=0.156）， improved upper limb motor speed （WMD=3.23， 95%CI， 0.44-6.02， P=0.023）， and indirectly improved Functional Independence Scale （FIM） score （WMD=8.54， 95%CI， 5.30-11.79， Plt;0.001）. However， there was no improvement in upper limb strength （SMD=0.02， 95%CI， -0.533-0.57， P=0.944） and hand function （WMD=-0.74， 95%CI， -1.28--0.20， P=0.007）， and the improvement in upper limb activity frequency and range of motion was not clear. Conclusion： The application of virtual reality technology in the upper limb exercise rehabilitation training of stroke can effectively improve the upper limb activity ability， increase the amount of exercise and the quality of exercise， and improve functional independence， but has no positive impact on strength and mobility. Virtual reality， as a new clinical intervention means， is an effective method for the prevention and improvement of cardiovascular diseases.

Key words： virtual reality;stroke;upper limb function;Meta-analysis

前言

腦卒中是造成生命危險和身體殘疾的常見疾病[1]。上肢功能障礙是腦卒中患者最常見的臨床表現(xiàn)之一[2]，超過80%的患者有上肢運動障礙，其中30%-40%的患者在6個月后恢復了一定的靈活性，但高達66%的患者的上肢仍不能進行日?；顒覽2]。大量證據(jù)表明，卒中病變的部位與上肢的運動功能損害程度密切相關，深層解剖結構與神經(jīng)系統(tǒng)的受累與運動功能恢復不良的預后有關。傳統(tǒng)康復方法通過作業(yè)治療和運動療法配合神經(jīng)刺激等高強度和重復性訓練，可以最大限度促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)的恢復，改善上肢運動控制和功能狀態(tài)[3]。然而由于資源短缺，訓練枯燥單調(diào)，患者缺乏動力，康復效果受嚴重影響。近年來，虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術因提供運動特征的增強反饋，提高患者的運動任務學習和執(zhí)行力，憑借其趣味性及易操作的特點，被國內(nèi)外學者廣泛運用到臨床實踐中[4]。經(jīng)審查發(fā)現(xiàn)，研究納入的樣本量相對較小，且結論中上肢功能康復效果存在爭議。本研究通過Meta分析，探討虛擬現(xiàn)實體育活動對腦卒中患者上肢功能康復的影響。

1 資料與方法

1.1 檢索策略

計算機檢索PubMed、Cochrane Library、Web ofScience、Medline、中國知網(wǎng)（CNKI）和中國生物醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)庫（CMB）中關于虛擬現(xiàn)實體育活動對腦卒中患者上肢功能影響的RCT，檢索時限為建庫至2024年2月。檢索策略為主題詞結合自由詞。

1.2 文獻納入與排除

納入標準：①研究類型為虛擬現(xiàn)實體育活動對腦卒中患者上肢功能影響的隨機對照試驗（randomized controlled trial， RCT），文種為英文或中文，包括其他語種英文譯版。②研究對象選取18歲以上（包括18歲）腦卒中患者，診斷符合《中國腦血管疾病分類2015》分類標準，不限定腦卒中分類、嚴重程度及病程階段。③實驗組干預形式為虛擬現(xiàn)實體育活動，包括大屏幕投影、頭盔式顯示器、計算機及配件等設備對患者進行康復訓練。對照組采用常規(guī)康復訓練。④結局指標中，上肢運動功能用Fugl-Meyer Assessment（FMA）、手動功能測試（manual function test MFT）、box and block test（BBT）等表示；上肢運動學指標用移動速度，峰值次數(shù)，Kinematics指標等表示；日?；顒幽芰酮毩⑿杂酶牧糂arthel指數(shù)、Barthel 指數(shù)（BI）等表示；精神認知情況用Mini-Mental State Examination（MMSE）等表示。

排除標準：①患者病情不穩(wěn)定，意識不清晰。②言語、視力和感覺障礙，或伴隨嚴重心肺疾病無法參與訓練。③對照組加入不相關訓練干預或評定不同類型訓練效果。④綜述或個案分析。⑤數(shù)據(jù)丟失或無法獲得全文。⑥重復發(fā)表。

1.3 文獻篩選與資料提取

兩位作者依照納入與排除標準獨立對文獻進行篩選，對分歧協(xié)商討論，如不能達成一致參考第三名作者意見，最終達成共識。對成功納入的文獻提取相關信息：作者、發(fā)表年份、國家、年齡、樣本量、干預手段、干預時間、測量指標、結果。

1.4 文獻質(zhì)量評價

兩位評審員按照采Cochrane手冊和物理治療證據(jù)數(shù)據(jù)庫 （Physiotherapy Evidence Database Scale， PEDro）量表對納入文獻的質(zhì)量進行獨立評價。PEDro量表包括11項標準，符合記1分，未達標或未涉及記0分，0-3分被認定為低質(zhì)量，4-7分為中等質(zhì)量，8-11分為高質(zhì)量。評價結束后，兩位評審員對比結果，如有分歧則討論或請第三名評審員協(xié)商決定。

1.5 文獻發(fā)表偏倚

采用漏斗圖和Egger線性回歸檢驗文獻發(fā)表偏倚情況。Egger線性回歸檢驗對小樣本的敏感度更高檢驗結果更準確，判斷標準為tlt;1.96（Pgt;0.05）。

1.6統(tǒng)計學分析

采用Stata17.0統(tǒng)計軟件進行Meta分析，RevMan5.3統(tǒng)計軟件繪制質(zhì)量偏倚風險圖。當具有低異質(zhì)性時，選擇固定效應模型進行Meta分析；當具有中度或高度異質(zhì)性時，采用亞組分析或敏感性分析等分析其異質(zhì)性來源。

2結果

2.1 文獻檢索結果

檢索到相關文獻896篇，其中英文735篇，中文161篇。去重后共計592篇，通過閱讀文獻，排除不符合標準的研究，獲得11篇文獻，排除低質(zhì)量文獻1篇，最終10項研究符合納入標準，篩選流程如圖1。

2.2 納入研究的基本特征

最終納入文獻10篇，均為RCTs，共涉及676名患者，其中包括418名實驗組患者，258名對照組患者。納入研究的基本特征見表1。

2.3 文獻質(zhì)量評價

根據(jù) Cochrane 手冊5.1.0版偏倚風險評估量表進行偏倚風險評價，偏倚風險評價結果見圖2、圖3。根據(jù) PEDro 量表進行質(zhì)量評價。10篇文獻中，高質(zhì)量4篇[5–8]，中等質(zhì)量6篇[9–14]，低質(zhì)量0篇，平均分6.8，見表2。

2.4 文獻發(fā)表偏倚

Meta分析中納入文獻10篇（n≥10），繪制漏斗圖，研究數(shù)據(jù)較為平均地分布在漏斗圖的兩側(cè)，說明納入文獻存在的偏倚較小，見圖2。繼續(xù)進行Egger’s test，檢驗結果p=0.087，pgt;0，05，說明無明顯發(fā)表偏倚，見表3。

2.5 Meta分析

2.5.1 FMS

納入的10項研究中[5–14]，共計676名受試者，均采用FMS量表評定患者上肢功能，采用WMD作為效應指標。研究間具有較低異質(zhì)性（I2=1.4%，P=0.426）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，虛擬現(xiàn)實體育活動可以有效改善腦卒中患者上肢運動功能，實驗組FMS評分顯著高于對照組，差異具有顯著意義（WMD=4.85，95%CI，4.29-5.41，Plt;0.001）。見圖3。

依據(jù)實驗組的干預時間進行亞組分析，10項研究中，有7項研究干預時間超過4周，各組間具有同質(zhì)性（I2=0.0%，P=0.436），干預4周以上實驗組FMS評分高于對照組，差異具有顯著意義（WMD=4.84，95%CI，4.27-5.40，Plt;0.001）。有3項研究干預時間在4周以內(nèi)，各組間具有較低異質(zhì)性（I2=33.3%，P=0.221），干預4周以內(nèi)實驗組FMS評分顯著高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（WMD=6.27，95%CI，0.21-12.33，P=0.042）。見圖4。

2.5.2 BBT

納入的3項研究中[6，8，12]，共計73名受試者，均采用BBT量表評定患者上肢功能，采用WMD作為效應指標。研究間具有較低異質(zhì)性（I2=35.1%，P=0.214）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，虛擬現(xiàn)實體育活動可以有效改善腦卒中患者上肢運動功能，實驗組BBT評分高于對照組，差異無顯著性意義（WMD=4.21，95%CI，-1.61-10.02，P=0.156）。見圖5。

2.5.3 上肢力量

納入的3項研究中[6，12，13]，共計73名受試者，評定方法和儀器不同，采用SMD作為效應指標。研究間具有同質(zhì)性（I2=0.0%，P=0.587）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，實驗組評分略高于對照組，差異無顯著性意義（SMD=0.02，95%CI，-0.53-0.57，P=0.944）。見圖6。

2.5.4 上肢運動速度

納入的2項研究中[10，11]，共計91名受試者，均用Kinematics-speed指標評定運動學指標，采用WMD作為效應指標。研究間具有同質(zhì)性（I2=0.0%，P=0.805）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，虛擬現(xiàn)實體育活動可以有效改善腦卒中患者上肢活動速度，實驗組評分顯著高于對照組，差異具有顯著性意義（WMD=3.23，95%CI，0.44-6.02，P=0.023）。見圖7。

2.5.5 手功能

納入的2項研究中[6，13]，共計33名受試者，均用MFT量表評定手動功能，采用WMD作為效應指標。研究間具有較低異質(zhì)性（I2=36.4%，P=0.210）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，虛擬現(xiàn)實體育活動并不能提高手運動能力，實驗組評分略低于對照組，差異具有顯著性意義（WMD=-0.74，95%CI，-1.28--0.20，P=0.007）。見圖8。

2.5.6 功能獨立性

納入的3項研究中[9–11]，共計467名受試者，均用FIM量表評定功能獨立性，采用WMD作為效應指標。研究間具有較低異質(zhì)性（I2=29.2%，P=0.243）。結果顯示，與常規(guī)治療相比，虛擬現(xiàn)實體育活動顯著提升患者運動功能獨立性，實驗組評分顯著高于對照組，差異具有顯著性意義（WMD=8.54，95%CI，5.30-11.79，Plt;0.001）。見圖9。

3討論

本研究結果中顯示，利用虛擬現(xiàn)實體育活動進行腦卒中后康復訓練，在改善患者上肢運動功能、運動量、上肢運動速度以及活動獨立性方面效果適中，具有積極效應，這與先前機器人、計算機輔助訓練等新興儀器對腦卒中上肢康復效果Meta分析結果相近[15]；但在手功能康復和握力力量方面未見效果。沒有發(fā)現(xiàn)明顯的異質(zhì)性和發(fā)表偏倚。

腦卒中上肢功能康復由于其涉及諸多小肌肉群和神經(jīng)中樞系統(tǒng)，需要完成復雜的精細運動，是患者恢復期重點需要解決的問題之一。傳統(tǒng)作業(yè)治療等基礎療法，往往針對某個特定動作進行多次重復性訓練，患者積極性低下，認知功能恢復速度受限，患者在完成治療后還需經(jīng)歷漫長過程，才能進行日常生活活動的適應，治療師也疲于大量的訓練工作。在臨床康復實踐中，虛擬現(xiàn)實技術的應用展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，從神經(jīng)學角度看，合理的動作訓練刺激，對受損的神經(jīng)突觸有促進增強的作用，運動神經(jīng)元在訓練的刺激下可塑性提升，虛擬現(xiàn)實可以擺脫現(xiàn)實的制約，提供多種模擬現(xiàn)實活動的動作場景，激活對側(cè)感覺運動皮質(zhì)，加速患者偏癱側(cè)的動作激發(fā)。從運動學和行為學角度看，大量的重復動作可以形成動作記憶，催生自主運動，虛擬現(xiàn)實在此基礎上，提供額外的功能反饋，在適宜的環(huán)境下，視覺、聽覺、觸覺等實時反饋使得患者在訓練過程中及時感知訓練進度和效果，成功的訓練反饋有效促進患者的康復積極性，甚至激發(fā)患者的心情愉悅，患者根據(jù)感官刺激，結合運動想象自我觀察，自我調(diào)整，上肢運動量和運動質(zhì)量都有所提升。從治療計劃角度看，虛擬現(xiàn)實技術利用計算機實時記錄和反饋相關數(shù)據(jù)，患者的各項運動學指標不再以治療師的主觀感覺為第一判斷，轉(zhuǎn)而以可量化分析的數(shù)據(jù)形式進行記錄，治療師根據(jù)患者實時的康復進度調(diào)整合理的訓練內(nèi)容，大大節(jié)約訓練時間和康復成本，形成良性康復循環(huán)。

本研究中提示，虛擬現(xiàn)實訓練對上肢康復中手功能影響甚微，這可能與虛擬現(xiàn)實訓練的方式有關，患者在訓練中手部往往是在操控鼠標或是握住相應的感應儀器，手部主要完成移動訓練，缺乏針對性手指活動的精細訓練，導致在手功能測試中數(shù)據(jù)不理想。患者握力沒有提示，這可能與患者在操作儀器時的力量分布有關，訓練中需要改變握力來完成游戲或動作的機會甚微，訓練機會較少；此外可能與運動疲勞有關，訓練后及時的力量可能受疲勞影響而不準確，以后的臨床研究中可嘗試對適當休息后的力量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。在臨床應用和科研實驗中，研究者也有不同聲音，謝藝婷等認為虛擬現(xiàn)實對腦卒中上肢康復早、中期幫助甚微，患者無法進行訓練；此外，沉浸式的大屏幕會導致部分患者的眩暈癥狀，臨床上還沒有合理處理這類問題的措施；不少科研人員還在實驗結果中發(fā)現(xiàn)對比正常訓練各項指標的提升并不明顯，對虛擬現(xiàn)實的必要性提出質(zhì)疑，認為還需提供更大樣本量的對照試驗和更長時間的觀察，才能更有說服力，這也正是本次Meta研究的意義之一。整體來說，國內(nèi)外研究者支持虛擬現(xiàn)實在腦卒中上肢康復的應用發(fā)展的觀點更為普遍。

4 結論

虛擬現(xiàn)實作為目前新興發(fā)展的前沿科技，為康復治療師提供了新穎的訓練思路，為腦卒中患者上肢康復提供良好的機遇，有效改善上肢功能，提升上肢運動質(zhì)量，幫助患者提高活動獨立性。在手功能和力量訓練方面還需要進一步改良訓練方案，通過更大樣本量臨床對照實驗來證實。隨著5G時代的來臨，網(wǎng)絡速度的史詩級跨越，大數(shù)據(jù)庫的存儲與分析能力會進一步提升，未來實現(xiàn)無延遲實時監(jiān)控的基礎上，可以更加普及虛擬現(xiàn)實技術，開展更多樣、大樣本、高質(zhì)量的實驗研究，進一步研究力量、關節(jié)活動度、活動頻率及隨訪效應等，為臨床提供指導意見。

參考文獻

[1] SAINI V， GUADA L， YAVAGAL D R. Global Epidemiology of Stroke and Access to Acute Ischemic Stroke Interventions[J/OL]. Neurology， 2021， 97（20 Suppl 2）： S6-S16. https：//doi.org/10.1212/WNL.0000000000012781.

[2] SUBRAMANIAN S K， PRASANNA S S. Virtual Reality and Noninvasive Brain Stimulation in Stroke： How Effective Is Their Combination for Upper Limb Motor Improvement？-A Meta-Analysis[J/OL]. PM amp; R： the journal of injury， function， and rehabilitation， 2018， 10（11）： 1261-1270. https：//doi.org/10.1016/j.pmrj.2018.10.001.

[3] YAO X， CUI L， WANG J， et al. Effects of transcranial direct current stimulation with virtual reality on upper limb function in patients with ischemic stroke： a randomized controlled trial[J/OL]. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation， 2020， 17（1）： 73. https：//doi.org/10.1186/s12984-020-00699-x.

[4] KARASU A U， BATUR E B， KARATA? G K. Effectiveness of Wii-based rehabilitation in stroke： A randomized controlled study[J/OL]. Journal of Rehabilitation Medicine， 2018， 50（5）： 406-412. https：//doi.org/10.2340/16501977-2331.

[5] BALLESTER B R， MAIER M， SAN SEGUNDO MOZO R M， et al. Counteracting learned non-use in chronic stroke patients with reinforcement-induced movement therapy[J/OL]. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation， 2016， 13（1）： 74. https：//doi.org/10.1186/s12984-016-0178-x.

[6] CHOI J H， HAN E Y， KIM B R， et al. Effectiveness of commercial gaming-based virtual reality movement therapy on functional recovery of upper extremity in subacute stroke patients[J/OL]. Annals of Rehabilitation Medicine， 2014， 38（4）： 485-493. https：//doi.org/10.5535/arm.2014.38.4.485.

[7] 肖湘， 黃東鋒， 梁斌. 虛擬現(xiàn)實訓練對亞急性期腦卒中患者上肢運動功能的影響[J]. 中國康復醫(yī)學雜志， 2019， 34（9）： 1049-1053.

[8] IKBALI AFSAR S， MIRZAYEV I， UMIT YEMISCI O， et al.Virtual Reality in Upper Extremity Rehabilitation of Stroke Patients： A Randomized Controlled Trial[J/OL]. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases： The Official Journal of National Stroke Association， 2018， 27（12）： 3473-3478. https：//doi.org/10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2018.08.007.

[9] TUROLLA A， DAM M， VENTURA L， et al. Virtual reality for the rehabilitation of the upper limb motor function after stroke： a prospective controlled trial[J/OL]. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation， 2013， 10： 85. https：//doi.org/10.1186/1743-0003-10-85.

[10] KIPER P， AGOSTINI M， LUQUE-MORENO C， et al. Reinforced feedback in virtual environment for rehabilitation of upper extremity dysfunction after stroke： preliminary data from a randomized controlled trial[J/OL]. BioMed Research International， 2014， 2014： 752128. https：//doi.org/10.1155/2014/752128.

[11] PIRON L， TUROLLA A， AGOSTINI M， et al. Motor learning principles for rehabilitation： a pilot randomized controlled study in poststroke patients[J/OL]. Neurorehabilitation and Neural Repair， 2010， 24（6）： 501-508. https：//doi.org/10.1177/1545968310362672.

[12] NOROUZI-GHEIDARI N， HERNANDEZ A， ARCHAMBAULT P S， et al. Feasibility， Safety and Efficacy of a Virtual Reality Exergame System to Supplement Upper Extremity Rehabilitation Post-Stroke： A Pilot Randomized Clinical Trial and Proof of Principle[J/OL]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2019， 17（1）： 113. https：//doi.org/10.3390/ijerph17010113.

[13] PATEL J， FLUET G， QIU Q， et al. Intensive virtual reality and robotic based upper limb training compared to usual care， and associated cortical reorganization， in the acute and early sub-acute periods post-stroke： a feasibility study[J/OL]. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation， 2019， 16（1）： 92. https：//doi.org/10.1186/s12984-019-0563-3.

[14] 趙一瑾， 余彬， 何龍龍， 等. 虛擬現(xiàn)實技術結合作業(yè)治療訓練對腦卒中偏癱患者上肢功能影響的臨床研究[J]. 中國康復醫(yī)學雜志， 2019， 34（6）： 661-666.

[15] LAVER K E， LANGE B， GEORGE S， et al. Virtual reality for stroke rehabilitation[J/OL]. The Cochrane Database of Systematic Reviews， 2017， 11（11）： CD008349. https：//doi.org/10.1002/14651858.CD008349.pub4.