体感交互技术对脑卒中平衡功能和步行功能训练的效果

窦娜，李丹，马素慧，陈长香

平衡是所有功能活动的前提，也是坐、坐到站及行走活动维持人体平衡的机制十分复杂。一般认为，保持平衡取决于正常的肌张力、适当的感觉输入、大脑的整合作用、交互神经支配或抑制骨骼肌系统[1]。脑卒中患者大多有平衡功能异常，不能协调完成重心移动，严重影响后期功能性运动的建立[2]。大多偏瘫患者经过早期康复训练，平衡和运动功能均能得到一定的改善，但平衡调节和肢体协调难以与变化的环境相适应，活动能力和活动区域严重受限[3]。体感交互滑雪游戏Kinect可以提供精确的测评、辅助、监控、训练等技术[4-6]，从而充分保证运动康复训练的有效性[7-11]，近来备受关注。本研究在前期研究基础上，应用Kinect对脑卒中患者的平衡功能和步行功能障碍进行干预。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2011年11月～2012年11月唐山市工人医院康复医院住院脑卒中患者40例[12]，均符合1995年全国第四届脑血管病学术会议制定的脑卒中诊断标准，均经CT或MRI检查确诊为脑梗死或脑出血。

入选标准：①卒中前日常生活自理；②影像学检查未见中度以上的脑萎缩或脑白质疏松，无视野缺损与视空间忽视；③下肢Brunnstrom分级Ⅲ级或以上，Berg平衡量表(BBS)评分40分以上，或自身动态维持平衡10 s以上，且能独立站立10 min以上[13]，Holden步行能力分级2级及以上；④年龄≥40岁；⑤无意识障碍，且没有中度以上认知障碍，无心理疾病史；⑥患者对研究知情同意，并签署知情同意书，合作性强。

排除标准：①视、听力严重减退；②药物滥用、酒精依赖；③既往精神疾病；④严重心、肺、肾等功能不全；⑤伴其他影响步行的肌肉骨关节疾患(骨折、骨关节炎等)和神经系统疾患(震颤、感觉障碍、不自主运动、帕金森病等)；⑥中度以上听理解障碍。

将患者按照最小不平衡指数随机分为对照组20例和实验组20例。两组患者的年龄、性别、学历、职业性质，病程、疾病性质、发病侧别，病变部位和Brunstromm运动功能障碍程度无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组患者一般情况比较(n)

1.2 方法

1.2.1 对照组 采用以Bobath技术为主的常规康复技术，包括关节活动、肌力训练、躯干肌控制训练、髋膝踝关节控制训练；坐位平衡、站位平衡及步态训练等。每次40 min，每周3次，共4周。

1.2.2 实验组 在对照组基础上使用Kinect体感游戏设备辅助康复。患者入组前进行1次体验，初步了解该系统。进行游戏后，系统提供操作提示，患者可以自行进行或经治疗师指导后自主游戏，治疗师负责保护和指导。采用滑雪模式。

滑雪动作要点：①患者两脚分开与肩同宽，保持重心转移时身体平衡；②两侧膝关节屈曲可使虚拟人物加快赛道上的速度；③重心左右转移可改变虚拟人物的前进方向，从而躲避障碍物；④两侧膝关节由屈曲转为伸展时，可使虚拟人物跳跃。

根据患者受损情况，结合运动功能和平衡功能评定结果，设置虚拟环境的复杂程度、虚拟对象的数量、运动速度、距离等参数。每次总治疗时间为40 min，其中体感游戏20 min，常规训练20 min，每周3次，共4周。

1.3 疗效评定

1.3.1 平衡功能 采用BBS，包含14个评价项目，采取0～4分5级评分制，总分低于40分提示有跌倒危险。

1.3.2 步行功能 采用Holden步行能力分级，分0～5级，级别越高，步行能力越好。

1.3.3 步态分析 患者着短裤，赤足在智能临床步态分析系统的专用步道上行走6 m以上，专用数字摄像机分别从患者的前、后、左、右方向采集行走的视频；内置软件将视频数据转换并加载入步态分析系统后进行分析。分析参数包括：步速、步频、左右步幅差以及步行能力评分。

1.3.4 日常生活活动能力(ADL) 采用Barthel指数(BI)，由10个项目组成，满分100分，分数越高，ADL能力越强。

以上评定分别于治疗前及治疗后各进行1次。

1.4 统计学分析

采用SPSS 13.0软件进行统计分析。组间比较采用独立样本t检验，组内干预前后比较采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

治疗后，两组步速、步频、左右步幅差、步行功能评分、BBS评分、Holden步行分级和BI均较治疗前显著改善(P＜0.001)，实验组较对照组改善更多(P＜0.05)。见表2～表8。

表2 两组治疗前后步速比较(m/min)

表3 两组治疗前后步频比较(/min)

表4 两组治疗前后步幅差比较(cm)

表5 两组治疗前后步行能力评分比较

表6 两组治疗前后BBS评分比较

表7 两组治疗前后Holden分级比较

表8 两组治疗前后BI比较

3 讨论

脑卒中偏瘫患者由于脑高级中枢病变，正常神经突触联系被破坏，失去了对低位中枢的控制，出现机体平衡功能失调、肌肉力量及肌群间相互协调收缩功能丧失等症状[11]，严重影响患者的下肢运动功能。Kinect体感互动游戏利用计算机生成模拟环境，通过多种传感设备实现用户与环境自然互动，将空间视觉、知觉运动、任务概念、运动控制、反馈信息等因素有效地进行整合，对脑卒中姿势控制[13]和平衡功能治疗效果甚好[14-16]。

本研究显示，实验组的步行功能改善优于对照组，可能是由于滑雪动作在屈髋屈膝位下进行，抑制异常的伸展模式，促进了伸肌与屈肌的协调，从而降低肌张力，促进下肢步行功能的恢复[17-18]。且进行滑雪游戏时，患者双侧肢体运动，双侧对比感受，可以很好地对大脑皮质运动中枢进行刺激，促进姿势和身体各部分信息的整合[19]，提高协调能力和单侧负重的平衡能力[20]。

本研究显示，Kinect体感互动滑雪游戏能改善患者的综合平衡能力。通过滑雪游戏，患者需要同时使用两侧肢体，控制身体重心移动[21-22]；同时，患者在进行游戏时，头部也会跟着身体进行左右运动，进行姿势控制，这样可以通过对前庭系统半规管内壶腹脊进行头部三维空间运动刺激训练。借助虚拟环境，还可以增加任务的趣味性，以多种反馈形式激发和维持患者重复练习的动机[23]。

进行Kinect体感互动滑雪游戏时，患者需按提示或游戏规则主动进行运动；凭借游戏良好的娱乐性和代入感，患者可根据自己的情况选择各种难易程度不同的训练方案，增加参与训练的主动性和积极性。Lange等的研究证实，视觉反馈对平衡功能的改善具有积极作用[22]，视觉反馈信息有助于提示患者训练是否有效和正确[24]。在训练中掺杂了静态稳定性和动态稳定性训练，能促进整体平衡功能和协调能力的改善[25]。

Kinect体感互动滑雪游戏通过屈髋屈膝位下的身体摆动，辅以视觉反馈和人机互动，促进患者积极参与治疗，能够较好地改善脑卒中患者的步行和平衡功能，对下肢功能恢复有很大帮助。

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