虚拟现实技术结合注意力训练法促进脑卒中功能康复的研究

王晶 卫哲

脑卒中又称“脑中风”、“脑血管意外”，是我国死亡和成年人残疾的首要原因，80%的脑卒中患者因为残疾不能独立生活，给家庭和社会带来沉重的负担[1]。帮助脑卒中患者进行有效的康复锻炼并尽可能改善其运动功能，是目前社会当务之急，也是人工智能、康复工程等多领域的研究热点[2-3]。

虚拟现实（virtual reality，VR）技术通过计算机仿真系统创建和体检世界，使用户良好地沉浸到该环境中，在医用中能让患者进行有意义的任务性训练，从而提高功能锻炼的效果[4]。随着VR 技术的认可，其在医学领域也越来越受到关注[5-6]。在医疗领域中广泛合理地运用仿真实践功能，对脑卒中等中枢神经系统疾病导致的肢体功能障碍在功能康复方面有极大的帮助。

目前，康复治疗主要是治疗师通过镜子、机器、手法等在治疗室对患者进行训练。脑卒中患者多伴有不同程度的认知功能障碍，注意力难以集中，又由于长期住院治疗，对重复枯燥的康复治疗有所倦怠，无法专心、积极地配合治疗师的治疗。VR 技术的研究可以减少治疗室的人力训练，在康复评定的基础上，遵循康复治疗方案的制定，根据患者个体实际情况，通过VR 进行自我训练，将治疗与放松娱乐融合，随时随地进行不同功能、不同强度的训练。VR技术不仅提高了康复训练的趣味性，充分调动了患者参与治疗的主动性，集中患者注意力，更有利于根据患者自身的需求，灵活进行多样性、有效性、高效性的康复治疗，使枯燥单调的运动康复训练过程更轻松、更有趣、更容易[7]。本研究利用BioMaster 虚拟情景互动评估与训练系统结合注意力训练对脑卒中偏瘫患者进行干预与治疗，探究其在偏瘫患者功能康复及生活质量方面的影响程度，为临床提供参考依据。

资料与方法

一、一般资料

选取自2017 年12 月至2018 年9 月于丽水市第二医院康复科门诊及住院的40 例脑卒中偏瘫患者为研究对象，采用随机数字表法将入选患者分为治疗组和对照组，每组20 例。治疗组：男性8 例，女性12 例，年龄范围51～79 岁，年龄（60.96±12.57）岁；出血性脑卒中7 例，缺血性脑卒中13 例；左侧偏瘫16 例，右侧偏瘫4 例；病程10～175 d，平均（101.25±18.68）d。对照组：男性11 例，女性9 例，年龄范围48～75 岁，年龄（61.56±11.95）岁；出血性脑卒中7 例，缺血性脑卒中13 例；左侧偏瘫15 例，右侧偏瘫5 例；病程14～178 d，平均（99.86±15.98）d。2组患者的年龄、性别、病程等差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

二、纳入与排除标准

纳入标准：（1）30 岁≤年龄＜70 岁，男女均可；（2）符合2007 年的《中国脑血管病防治指南》的诊断标准[8]；（3）头颅CT 或MRI 有明确的脑出血、脑梗死提示；（4）意识上佳，能够清楚表达自己的意思；（5）知情同意并自愿签署知情同意书者。排除标准：（1）不符合上述要求者；（2）存在严重感染或肝肾疾病、恶性肿瘤、精神病者；（3）有酒精、药物滥用史者；（4）妊娠试验阳性或哺乳期妇女；（5）器质性心脏病或心律失常者。

三、治疗方法

所有患者均提供常规的药物治疗，对照组患者采用临床传统康复训练包括认知训练（重点强化注意力训练），治疗组患者在此基础上增加VR 康复训练[9]。每次训练30 min，1 次/d，每周6 d，4 周为1 个疗程，连续治疗2 个疗程，共持续8 周后观察疗效。

1.VR 康复训练：采用BioMaster 虚拟情景互动评估与训练系统（广州市章和电气设备有限公司），进行康复治疗，1 次/d，每次30 min。主要内容如下：（1）图形数字匹配训练；（2）飞行训练；（3）大鱼吃小鱼训练；（4）擦桌子训练；（5）踏步训练；（6）赛车游戏训练。以上任务中分别涉及到反应力、注意力、运动控制、协调性、认知、日常生活活动（activity of daily living，ADL）等训练。可以根据患者的功能需求，使用患肢完成游戏设置方案从而达到训练效果。以上训练项目选择2～3 项，每项10 min/次，1 次/d。

2.注意力训练：（1）猜测作业：取两个透明杯子和一颗小球，在患者注视下治疗师将小球放进杯中，交换两杯位置让患者指出哪个杯子中有球，反复进行数次；（2）删除作业：治疗师在白纸上随机写下一串字母，让患者按治疗师的指令，用笔划掉白纸中指定的一个字母，根据患者的水平逐渐增加字母数量；（3）时间作业：患者拿起秒表计时器，按治疗师指令进行启动，并在接近10 s 时按下暂停键，越接近越好，如此反复进行训练。另外，为进一步增加难度，治疗师可以逐步延长时间或在患者交谈时进行训练；（4）顺序作业：让患者按顺序写出或排列摆放0～10的数字卡片，逐渐加大数字系列。以上项目每项每次训练10 min，1 次/d。

3.疗效测评：所有患者在无意识障碍的情况下，治疗前及治疗结束后均由同一名康复治疗师评定。用简易精神状态评价量表（mini-mental state examination，MMSE）评定患者的认知功能，Fugl-Meyer 运动功能评估（Fugl-Meyer assessment，FMA）评定患者运动功能，Barthel 指数（Barthel index，BI）评分评定患者的ADL 能力。

四、统计学分析

采用SPSS17.0 软件对各项数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差（Mean±SD）表示，采用t 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

结果

治疗前，2 组患者的MMSE 评分、FM 评分、BI评分比较差异无统计学意义（P＞0.05）。治疗8 周后，2 组患者的MMSE 评分、FM 评分、BI 评分均较治疗前明显提高，且治疗组优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。具体信息见表1。

表1 2 组患者治疗前后的MMSE、FMA、BI 评分比较（Mean±SD）

讨论

脑卒中传统的康复治疗主要以常规的运动疗法、语言疗法、作业疗法训练为主，通过借助治疗师的专业手法和理疗器材，纠正患者异常姿势和运动模式，通过被动运动提高患者的运动能力，传统康复模式耗时耗力，训练效果不理想[10]。随着医疗技术的发展，人们对先进的康复训练方式越来越重视，比如结合VR 的训练方法。刘言薇等[11]研究发现脑卒中患者在平板训练的基础上配备虚拟情景互动训练，更有助于改善步行速度和步态对称性。郭凯锋等[12]研究表明，在情景互动下的等速肌力训练对脑卒中患者下肢功能的恢复有良好的影响。Wright 等[13]运用VR 技术中的射击类游戏，帮助患者训练上肢的移动能力，采用FMA 评分进行评估，研究结果显示虚拟系统能显著提高患者康复训练积极性，使上下肢协调能力得到改善。近年来，上下肢机器人的出现，以及与VR 技术的结合应用，在调动患者积极性的同时减轻了治疗师的压力，同样证实了其对脑卒中患者的功能康复有着极大帮助[14-16]。

相关研究表明，一定量的康复训练能提高中枢神经的可塑性和改善功能恢复，而且高强度、针对性、重复性的早期干预对功能恢复具有极大的帮助，而徒手康复训练不易达到这些要求[17]。VR 技术通过模拟现实环境，实现在视觉、听觉、触觉等方面的交互与反交互，还可以增加任务的趣味性。与此同时，脑卒中患者会由于认知功能障碍而引起注意力不集中、思维涣散，在治疗中无法专心训练、配合不佳，同一个动作多次训练并不能达到理想效果。而注意力训练能让患者增加训练过程中意念集中的时间，使任务完成效率更高，从而改善其功能。

本课题研究结合VR 技术和注意力训练法，通过大脑意念控制患肢运动，大脑在下达指令时集中注意力，患者做出运动反映，并对训练项目效果进行评估。利用BioMaster 虚拟情景互动评估与训练系统，通过情景交互模式，在计算机显示器上完成，通过传感器，屏幕上可以出现与患者肢体相对应的活动。通过游戏模拟场景和内容，吸引患者的兴趣，配合意念训练，充分增强注意力并调动治疗主动性，使康复达到更好的效果。BioMaster 虚拟情景互动评估与训练系统提供针对多关节的多种训练，包括VR、情景互动，将ADL 训练和作业训练相结合，让患者更加主动参与康复的同时，更好地监测康复效果，让患者康复的过程更加趣味化、数据化。

本研究显示，经过8 周的康复治疗后，治疗组与对照组的MMSE 评分、BI 评分、FMA 评分均有明显改善，且治疗组治疗后的MMSE 评分、BI 评分与FMA 评分明显高于对照组，显示了利用VR 技术与注意力训练法结合对脑卒中偏瘫患者的干预效果明显，并能够进一步提高其功能康复和生活质量。

VR 康复治疗技术对脑卒中患者康复具有巨大的优势与潜力，今后VR 技术将成为一种新型的康复治疗手段并在临床上广泛应用[18]。与此同时可将VR 技术与其他康复方法相结合，构建出一种新的康复模式，能够及时反馈患者信息，从而达到更好的疗效。

综上所述，VR 技术结合注意力训练法，充分发挥生物反馈在脑卒中患者康复中的重要优势。把患者的肢体功能训练与虚拟情景中模拟的游戏或作业活动相结合，以患者为中心，训练任务为导向，增强训练的趣味性及提高患者的积极性，从而激活脑卒中患者大脑相关运动区，促进大脑功能重塑，改善运动功能和日常生活能力从而提高生活质量，同时为临床中开展现代康复治疗技术有一定的理论指导。