3D虚拟现实技术对脑卒中记忆功能障碍患者疗效及1H-MRS的影响

温鸿源 李力强 龙洁珍 林楚华

(肇庆医学高等专科学校附属医院中医康复科，广东 肇庆 526000)

3D虚拟现实技术对脑卒中记忆功能障碍患者疗效及1H-MRS的影响

温鸿源 李力强1龙洁珍 林楚华1

(肇庆医学高等专科学校附属医院中医康复科，广东 肇庆 526000)

目的 探讨3D虚拟现实(VR)技术对脑卒中记忆功能障碍患者的疗效及氢质子磁共振波谱(1H-MRS)的影响。方法 脑卒中后记忆功能障碍患者80例，按照随机数字表法分为研究组和对照组，每组40例。对照组仅采取常规康复训练与记忆训练，研究组在对照组的基础上加以3D VR训练。采用Rivermead行为记忆测验量表第2版(RBMT-Ⅱ)评估患者治疗前后的记忆能力，并测定左、右两侧海马1H-MRS代谢物。结果 治疗前两组RBMT-Ⅱ各项目评分及总分均无明显差异(P>0.05)，治疗后研究组图片再认、即时回忆故事、延时回忆故事、即时回忆路线评分及总分均明显高于对照组(P<0.05)；治疗后研究组左、右两侧N-乙酰天门冬氨酸(NAA)/肌酸(Cr)比值均明显高于对照组(P<0.05)，而左、右两侧胆碱复合物(Cho)/Cr比值无明显差异(P>0.05)。结论 3D VR技术能有效改善脑卒中后记忆功能障碍，其机制可能与调节海马区脑组织中1H-MR代谢有关。

3D虚拟现实技术；脑卒中；记忆功能障碍；氢质子磁共振波谱

认知功能障碍是脑卒中后比较常见的临床症状，发生率约43.5%，其中记忆障碍占45.4%〔1〕。记忆是人参与其他一切认知过程不可或缺的要素，一旦记忆功能受损，将会严重影响患者的自我行为能力及康复进程。近些年，随着科技的日益先进以及康复理念与手段的不断发展，在记忆障碍康复领域中涌现出了多种康复工具与手段，如借助外部辅助工具、计算机辅助训练、远程认知康复、虚拟现实(VR)技术以及低频重复经颅磁刺激等〔2〕。VR技术是结合先进的计算机技术与专业的软硬件设备进行模拟仿真的一种技术，用在康复领域，主要是让患者在仿真环境中进行可控的功能性运动与操作，从而实现功能重建的效果。本研究旨在探讨3D VR对改善脑卒中后记忆功能障碍的疗效其相关作用机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2012年3月至2016年7月我院收治的脑卒中后记忆功能障碍患者80例。纳入标准：①符合《各类脑血管疾病诊断要点》中脑卒中的诊断标准〔3〕，并经影像学技术检查证实；②病程<6个月，病情稳定；③经记忆功能检测有记忆功能障碍；④意识清晰，持续注意力>5 min，视、听、触、动觉等方面无明显障碍；⑤签署知情同意书。排除标准：①脑卒中急性期；②既往有记忆功能障碍；③神志不清及精神障碍；⑤中途因故退出研究。按照随机数字表法分为研究组和对照组，每组各40例。对照组男26例，女14例；年龄45～75〔平均(63.7±7.8)〕岁；病程29 d～5个月，平均(1.3±0.8)个月；脑梗死31例，脑出血9例；左侧23例，右侧17例。研究组男29例，女11例；年龄46～73〔平均(61.9±6.9)〕岁；病程23 d～4.5个月，平均(1.7±0.6)个月；脑梗死29例，脑出血11例；左侧20例，右侧20例；两组等一般资料无明显差异(P>0.05)，具有可比性。本研究经本院伦理委员会批准。

1.2 方法 对照组仅采取常规康复训练与记忆训练，研究组在对照组的基础上加以3D VR训练。两组均不予改善认知功能的药物服用，连续训练2个月。

常规康复训练包括物理治疗与作业治疗等。采取个体化记忆功能训练的方法，包括联想记忆法、PQRST法、首词记忆术、视意象、无错学习法以及日常生活活动记忆法等方法。3D VR训练方式包括虚拟的行走、赛车、赛艇、滑雪。虚拟训练时，患者在治疗师的指导下体验不同的场景，在训练结束后自由回忆在虚拟场景中发生的事情的细节，每次进行5～8次的单项重复。根据患者的实际情况设定音乐的节奏及方向控制，宜按照慢节奏到快节奏、方向不可控到可控进行循序过渡。5次/w，30 min/次。

1.3 观察指标 分别在治疗前、治疗后2个月采用Rivermead行为记忆测验量表第2版(RBMT-Ⅱ)〔4〕评估患者的记忆功能，量表共12项，包括记姓和名、记约定、被藏物、图片再认、即时回忆故事、延时回忆故事、即时回忆路线、延时回忆路线、脸部再认、定向、信件、日期。满分12分，22～24分为正常，分数越低记忆功能障碍越严重。使用西门子3.0T 超导型磁共振机检测氢质子磁共振波谱(1H-MRS)代谢物，采用刺激回波序列，在左右两侧海马区置入180 mm(前后)×162 mm(左右)×60 mm(头足)体素，由软件自动识别并计算各代谢物波峰的曲线下面积，3个主要的代谢物的化学频移位置为：肌酸(Cr)3.2 ppm、胆碱复合物(Cho)3.03 ppm、N-乙酰天门冬氨酸(NAA)2.02 ppm。NAA、Cho相对浓度的计算以Cr为内参照。

1.4 统计学方法 应用SPSS17.0软件，计量资料采用t检验；计数资料采用χ2检验。

2 结 果

2.1 两组治疗前后RBMT-Ⅱ评分比较 治疗前两组RBMT-Ⅱ各项目评分均无明显差异(P>0.05)；治疗后研究组图片再认、即时回忆故事、延时回忆故事、即时回忆路线评分及总分均明显高于对照组(P<0.05)。见表1。

项目研究组治疗前治疗后对照组治疗前治疗后记姓和名1.33±0.181.83±0.551.29±0.671.48±0.63记被藏物1.61±0.421.88±0.811.67±0.521.80±0.44记约定1.19±0.241.65±0.351.21±0.181.33±0.58图片再认1.20±0.501.87±0.411)1.18±0.421.48±0.81即时回忆故事1.09±0.641.85±0.451)1.01±0.681.53±0.55延时回忆故事0.68±0.331.27±0.411)0.67±0.220.80±0.39脸部再认1.13±0.441.75±0.331.28±0.181.43±0.56即时回忆路线1.12±0.621.77±0.511)1.17±0.421.40±0.26延时回忆路线0.60±0.481.17±0.390.61±0.360.96±0.55信件1.28±0.611.64±0.481.17±0.631.33±0.81定向1.22±0.591.69±0.591.21±0.551.68±0.27日期1.52±0.491.77±0.311.57±0.421.68±0.74总分13.82±2.6219.97±2.091)12.27±2.1817.39±2.55

与对照组比较:1)P<0.05；下表同

2.2 两组治疗前后左、右两侧海马1H-MRS代谢物比值比较 治疗前两组左、右两侧海马1H-MRS代谢物比值均无明显差异(P>0.05)；治疗后研究组左、右两侧NAA/Cr比值均明显高于对照组(P<0.05)，而左、右两侧Cho/Cr比值无明显差异(P>0.05)。见表2。

项目研究组治疗前治疗后对照组治疗前治疗后NAA/Cr(左)1.17±0.331.46±0.131)1.16±0.671.37±0.44NAA/Cr(右)1.21±0.131.45±0.091)1.17±0.521.38±0.04Cho/Cr(左)1.51±0.241.23±0.051.52±0.241.29±0.08Cho/Cr(右)1.52±0.501.17±0.211.51±0.331.20±0.18

3 讨 论

对于脑卒中患者的康复，目前的设想是尽量为患者提供现实或虚拟的治疗环境。3D VR技术通过现代化科技构建一种能够在视、听、触、动觉等多个方面的3D体验界面，让患者身临其境在这种类似现实的环境中进行可控的功能性运动及操作，从而实现功能重建的效果，对认知功能障碍患者的康复有促进作用。与真实环境相比，VR的康复训练具有安全性高、刺激体验丰富、趣味性强、反馈及时、康复训练效果更好等独特优势。

近些年，3D VR技术在记忆障碍康复训练领域中得到越来越多的关注。Vourvopoulos等〔5〕研究显示，VR技术对同时伴有注意与记忆障碍的脑卒中患者具有双重的康复作用，是一种全面、经济、安全有效的训练方式。记忆按时间分包括回顾性记忆与前瞻性记忆，目前的研究多集中于前者，但后者在日常生活中的重要性亦是不可忽视的。童武松等〔6〕通过补偿措施来治疗脑损伤患者的认知功能缺陷，但对前瞻性记忆的治疗以失败告终，提示通过补偿措施治疗前瞻性记忆是不易成功的，而需要一个与现实环境相融的、具有生态效度与经济效益的训练方法，而VR则可以很好地满足上述要求。Okahashi等〔7〕在其基于VR技术的前瞻性记忆训练研究中发现，患者无论是在虚拟环境中的评估成绩还是现实环境中的评估成绩都得到显著改善。Laffont等〔8〕运用3D虚拟游戏导航训练对认知功能障碍患者进行康复治疗，通过功能性磁共振检查显示，在虚拟导航记忆训练的过程中，患者海马与海马旁回区域激活，随访12个月，患者的空间记忆能力明显提高。

本研究结果显示，3D VR训练能够改善脑卒中记忆功能障碍，其中的原因可能为：①3D VR仿真环境提供多种丰富的感官刺激，使患者体内的多巴胺与胆碱能系统的神经递质的传导功能增强，从而促进患者注意力增加，而注意障碍是认知障碍的基础，故注意力好转有利于记忆好转。②通过模拟现实环境中的多种身临其境的体验，患者能够在途中遇到各种信息，从而有利于其空间信息编码与检索能力的增强，并促使程序性记忆启动，而经证明，程序记忆好转有利于高视空间记忆好转。③3D VR训练能够提高患者的脑活动量与血流量，从而有利于脑损伤局部的血管新生，对大脑神经有很大的帮助。而对于其余项目改善不大的原因可能与3D VR系统自带素材有一定的关系。

海马是记忆的重要结构，密切关系着人的语义记忆、情景以及不同信息间的联系等多个方面的功能。1H-MRS可反映细胞水平代谢物生化变化的信息。研究表明，认知功能障碍患者的内嗅皮质与内侧颞叶是最早发生病理改变的部位，内侧颞叶中的1H-MRS可能对认知功能障碍的早期诊断有一定的价值〔9〕。另有研究显示，随着记忆测试成绩的改善，海马区等与记忆有重要关系的部位中的1H-MRS会出现相应的好转，提示海马左侧中的1H-MRS与记忆功能障碍有一定的关系〔10〕。1H-MRS代谢物常用的有Cr、NAA与Cho。一般情况下，Cr处于较稳定的水平，NAA可反映出神经元的密度与完整度，Cho与细胞膜的完整度有关。本研究结果说明3D VR训练能够促进脑卒中记忆功能障碍患者海马区脑组织代谢的改善，对神经元的修复及记忆能力的提高有很大的帮助。

综上所述，3D VR技术能有效改善脑卒中后记忆功能障碍，其机制可能与调节海马区脑组织中1H-MR代谢有关。VR技术是认知功能康复领域中的一大突破，优势明显，能够创设虚拟情景以及模拟现实环境，推动了康复治疗与评估向更具生态效度的方面发展。但是，目前其在这个领域中的运用尚在起步阶段，系统的交互性欠佳，设备比较昂贵，无法普及化，未来需逐一解决这些问题。同时，未来还应重视 VR技术与功能性磁共振的结合，更明确地掌握患者VR训练过程中大脑激活的情况。

1 黄海芬,游 咏,易善清,等.不同部位脑卒中患者认知功能损害的特点分析〔J〕.现代生物医学进展,2013;13(1):91-4.

2 王 茜,刘晓加,王 琪,等.脑卒中后失语患者认知功能评估的相关因素研究及年龄差异〔J〕.中华神经医学杂志,2016;15(6):598-603.

3 陈 斌,黄朝云,吴经纬,等.卒中后抑郁患者认知功能与脑内代谢产物的相关分析〔J〕.中华行为医学与脑科学杂志,2013;22(8):728-30.

4 Park GT,Kim M.Correlation between mobility assessed by the Modified Rivermead Mobility Index and physical function in stroke patients〔J〕.J Phys Ther Sci,2016;28(8):2389-92.

5 Vourvopoulos A,Bermúdez I,Badia S.Motor priming in virtual reality can augment motor-imagery training efficacy in restorative brain-computer interaction:a within-subject analysis〔J〕.J Neuroeng Rehabil,2016;13(1):69.

6 童武松,郭义君,杨文进,等.急性创伤性脑损伤后早期认知功能障碍特征及影响因素分析〔J〕.中华创伤杂志,2015;31(2):128-32.

7 Okahashi S,Seki K,Nagano A,etal.A virtual shopping test for realistic assessment of cognitive function〔J〕.J Neuroeng Rehabil,2013;10(1):59.

8 Laffont I,Bakhti K,Coroian F,etal.Innovative technologies applied to sensorimotor rehabilitation after stroke〔J〕.Ann Phys Rehabil Med,2014;57(8):543-51.

9 吕志红,刘晓加.认知功能电话问卷修订版在缺血性脑卒中后认知功能研究中的应用〔J〕.中华神经医学杂志,2016,15(6):604-9.

10 张立苹,蒋根娣,苗迎春,等.轻度认知功能损害患者1H-MRS的研究〔J〕.中国临床医学影像杂志,2011;22(1):1-5.

〔2016-09-11修回〕

(编辑 袁左鸣)

李力强(1942-)，男，硕士，主任医师、教授，主要从事脾胃病方面的研究。

温鸿源(1979-)，男，副主任医师，主要从事中医康复科方面的研究。

R455

A

1005-9202(2017)01-0100-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.01.043

1 肇庆医学高等专科学校