虚拟现实跑台训练对缺血性卒中患者肢体运动功能的影响研究

孙默一，张玉梅，范小伟，赵依双，吴娱倩1，

卒中发病率高、致残率高、死亡率高，卒中患者患病后可能存在运动功能障碍，影响其患侧肌力、肌张力、运动控制及日常生活活动能力，限制其回归家庭和社会参与活动[1-2]。因此，提高卒中患者运动功能具有重要意义。研究表明，康复训练可以促进卒中患者运动功能的恢复，且有触发神经可塑性的潜力[3]。目前针对卒中后运动功能的传统康复方法有神经发育促进技术、运动再学习、强制性运动疗法等，以上康复疗法虽有一定疗效，但是效果并不理想，且恢复较慢[4]。虚拟现实（virtual reality，VR）技术因趣味性和安全性高，已大量运用在卒中康复领域，为卒中患者的康复治疗提供了新的方向[5-6]。国内外有研究表明VR技术能明显改善卒中患者的运动功能[7-8]，但是也有学者发现VR技术对卒中患者的运动功能改善不明显[9]，仅有少量学者使用结合VR技术的跑台训练对卒中患者运动功能进行研究[10]。本研究使用VR行走训练智能跑台对缺血性卒中患者进行干预，旨在探讨VR跑台训练对缺血性卒中患者肢体运动功能的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象 前瞻性连续入组首都医科大学附属北京天坛医院康复医学科2021年1-6月缺血性卒中住院患者，采用随机数字表法将患者分成试验组和对照组。所有患者均签署知情同意书，本研究经首都医科大学附属北京天坛医院伦理委员会批准（KY 2020-069-01）。

纳入标准：①年龄18～85岁；②首次缺血性卒中，符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》诊断标准[11]，并经头颅CT或MRI确诊为缺血性卒中；③缺血性卒中病程2个月内；④Brunnstrom分期下肢≥Ⅳ期，上肢≥Ⅲ期，手≥Ⅰ期；⑤肌力≥3级；⑥肌张力经改良Ashworth评定下肢≤2级；⑦可以在辅助下或独立步行6 min；⑧签署知情同意书。

排除标准：①无症状或静止性脑梗死；②听力障碍、视力障碍、配合程度差；③认知功能障碍，MoCA评分≤22分[12]；④严重精神障碍，存在焦虑、抑郁的患者，汉密尔顿焦虑评分＞7分[13]，汉密尔顿抑郁评分≥7分[13]；⑤言语障碍，西部失语成套测验-失语商（western aphasia btttery-aphasia quotient，WAB-AQ）≤93.8分[14]；⑥正在参与其他干预性研究；⑦无法配合康复评定和治疗；⑧合并严重心、肺、肝、肾等重要脏器疾病；⑨发病前生活自理能力已经受限（日常生活活动能力评分＜80分）[15]。

脱落标准：①训练过程中患者出现头晕等情况，不能进行VR跑台训练；②患者依从性差，数据记录不完整，资料不准确；③患者个人不愿意或无法继续参与试验，提出退出试验；④患者未完成4周康复训练。

1.2 方法 对照组：由治疗师根据缺血性卒中患者的肢体功能障碍程度进行常规康复训练。常规康复训练包括早期卒中患者的关节活动度训练、肌力训练、桥式运动、下肢股四头肌及腘绳肌等多块肌群的主动活动、平衡功能训练、负重训练、步行训练、日常生活活动能力训练等为主的物理治疗和作业治疗方案。每次训练30 min，每天2次，每周5 d，持续4周。

试验组：在常规康复训练的基础上，使用VR行走训练智能跑台进行训练，每次训练时与常规康复训练间隔10～20 min，使患者能够充分休息。VR跑台训练由康复治疗师根据患者自身的实际情况制订训练参数，首次使用跑台时速度初始为0.5 km/h，训练1周后跑台速度可增加约10%，由于患者自身实际情况不同，跑台速度的增加根据每个人的训练情况略有不同，选定的跑台速度进行个体化设定，在0.5～2.5 km/h，最高速度不超过2.5 km/h。训练时康复治疗师站在患者患侧，辅助并调整患者行走的姿势，纠正患者错误的运动模式，避免训练中出现跌倒等问题。使用跑台的同时，打开跑台前放置的VR系统，使患者能够在屏幕中看见自己的脚印。康复治疗师根据患者下肢的功能，选择情景模拟训练任务，如步行和躲避障碍训练，或根据患者的能力在行走时加入计算、颜色识别、单词识别的任务等，来提高训练的难易程度，如选择森林场景对患者进行躲避障碍及跨步的训练。VR跑台训练每次20 min，每天1次，每周5 d，持续4周。

1.3 资料收集与评价 收集两组患者的一般资料，包括年龄、病程、性别、偏瘫侧别、病变部位（依据头颅MRI或CT判读）及既往史。在患者治疗前和治疗4周时采用NIHSS、Fugl-Meyer运动功能评定量表（Fug1-Meyer motor assessment，FMA）、Berg平衡量表（Berg balance scale，BBS）、6 min步行试验（6-minute walking test，6MWT）、功能性步态评价（functional gait assessment，FGA）、改良巴氏指数（modified Barthel index，MBI）对两组患者进行评定。①FMA：每个项目0～2分，总分100分，得分越高，表示肢体运动功能越好。②BBS：共14个项目，每个项目均采用0～4分五级评分法，总分56分，得分越高，表示平衡功能越好。③FGA：每个项目0～3分，共10个项目，总分30分，得分越高，表示平衡及步行能力越好。④MBI：总分0～100分，分数越高，表示患者独立性越强，依赖性越小。

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0软件进行统计分析，计量资料正态性采用Shapiro-Wilk法检验，符合正态分布的以表示，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用两独立样本t检验；不符合正态分布的以M（P25～P75）表示，比较采用非参数秩和检验。计数资料以率表示，比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者一般资料比较 本试验最初共纳入缺血性卒中患者67例，试验组34例，对照组33例，训练中，试验组患者因训练时头晕不能完成VR跑台训练者6例，未完成4周VR跑台训练者1例，对照组患者未完成4周康复训练者7例，试验组脱落的患者进行常规的康复训练，对照组脱落的患者未继续进行康复训练。最终纳入研究的53例缺血性卒中患者，其中试验组27例，对照组26例，46例（86.8%）由头颅MRI证实，7例（13.2%）由头颅CT证实。

试验组年龄25～83岁，中位病程21.0（14.0～28.0）d，男性22例（81.5%），女性5例（18.5%），左侧偏瘫12例（44.4%），右侧偏瘫15例（55.6%）。对照组年龄39～81岁，中位病程17.0（12.8～42.8）d，男性19例（73.1%），女性7例（26.9%），左侧偏瘫10例（38.5%），右侧偏瘫16例（61.5%）。两组患者年龄、病程、性别、偏瘫侧别、病变部位、既往史比较差异均无统计学意义（表1）。

表1 两组缺血性卒中患者一般资料比较

2.2 两组受试者干预前后运动功能、平衡功能、步行能力和生活能力评分比较 治疗前，两组患者NIHSS、FMA、BBS、6MWT、FGA、MBI评分差异均无统计学意义；经过4周治疗，试验组患者FMA、FGA评分高于对照组（P＜0.05），但NIHSS、BBS、6MWT、MBI评分差异无统计学意义；经过4周治疗，试验组、对照组患者NIHSS评分均较治疗前降低，FMA、BBS、6MWT、FGA、MBI评分均较治疗前明显提高，差异均有统计学意义（表2）。

表2 两组缺血性卒中患者治疗前后NIHSS、FMA、BBS、6MWT、FGA、MBI评分比较

3 讨论

近年来，VR技术大量运用在卒中患者的康复中。与常规康复训练相比，VR技术可提高卒中患者康复训练的积极性和安全性，并且可以提供反复训练、信息反馈、动机刺激三个关键因素[16]，VR技术反馈形式多种多样，对卒中患者运动功能起到积极的作用[17]。本研究中使用的VR行走训练智能跑台是一种将VR技术与跑台训练相结合的设备，可以配合计算机系统内多种不同步态训练和VR训练。根据患者的运动功能障碍为其选择不同的训练项目，从而提高患者的步行能力及运动功能。由于缺血性卒中患者的病变部位与其肢体运动功能显著相关[18-19]，因此本研究入组的两组患者在病变部位方面无显著差异。

经过4周的康复治疗后，两组的NIHSS、FMA、BBS、6MWT、FGA、MBI评分与同组治疗前均有显著差异，表明常规康复训练和常规康复训练结合VR跑台训练均能有效改善缺血性卒中患者的运动功能、平衡功能、步行能力以及日常生活活动能力，促进患者中枢神经系统的功能恢复。治疗4周后，试验组FMA和FGA评分高于对照组，其他指标两组无差异，提示VR跑台训练在提高缺血性卒中患者运动功能和步行能力方面效果更明显，治疗效果更好，但是在平衡功能和日常生活活动能力方面，与常规训练效果无差异。本研究结果与既往诸多学者研究结果一致[10，20-24]。Park等[10]研究结果显示，VR机器人辅助步态训练组治疗后的平衡和步行能力比常规物理治疗组有改善，VR机器人辅助步态训练能有效提高卒中患者的肢体运动功能。有学者研究发现VR联合常规物理治疗可有助于亚急性期和慢性期卒中患者功能的改善[20]，也有学者发现VR技术可以提高缺血性卒中患者下肢运动功能[21]，联合VR技术训练比单纯早期康复训练对其肢体肌肉力量有更大的好处[22]，因此应考虑在临床上对缺血性卒中患者进行VR技术训练。VR技术有助于改善卒中患者步态（速度、节奏、10 m步行测试、6 m步行测试）、平衡（BBS、起立-行走计时测试、姿势摇摆）、下肢运动（FMA、RMI）、下肢肌力和下肢肌张力等运动功能的预后[8，23]。VR康复可以在步行速度、平衡和灵活性方面替代部分或者全部的传统康复训练，尤其是在医院有大量患者的时候，VR训练也有一定好处[24]。本研究结果表明VR跑台训练较常规康复训练更能改善缺血性卒中患者的肢体运动功能和步行能力，可能是因为VR跑台训练可以带动缺血性卒中患者持续步行，有利于患者建立正确的步态形式，在同样的训练时间中效率更高。有研究显示，在步行方面，VR技术结合跑台训练与常规康复训练相比，增加卒中患者步行速度更明显，同时可以提高卒中患者步行距离，可用于卒中患者步态的康复，恢复其社区步行能力[25-27]。VR技术应用于卒中患者康复的优势源于VR技术增强动机和增强运动学习的能力，如VR技术能够提供实时的内在和外在的多感觉反馈，通过应用各种虚拟环境模拟现实和日常生活任务，并且促进任务变化[28]。近年来脑成像研究表明，VR康复训练可以导致不同的神经生理变化[26]，这种效应是由于VR训练中增强的视觉和触觉反馈对高级躯体感觉和视觉运动区产生的影响[29]。

综上所述，VR跑台训练在改善缺血性卒中患者运动功能和步行能力方面有一定的疗效。VR跑台训练能够为卒中患者在医院训练中提供日常生活的场景，增强患者运动的主动性，对患者运动功能的改善有积极作用，可以为卒中患者的运动功能训练提供新的方向，值得在临床实践中应用。但是本研究样本量较小，13.2%的患者缺血性卒中由头颅CT证实，且未进行长时间随访，不能确定VR跑台训练效果的持续性，同时本研究未纳入步态时空参数，且未能与居家康复训练相结合，这是本研究的局限性。今后将进一步扩大样本量和观察参数，进行长期随访，并将VR技术运用到居家康复中，对缺血性卒中患者VR跑台训练对步态功能的改善效果及适用范围进行更全面及深入的研究。

【点睛】与常规康复训练相比，虚拟现实跑台训练在提高缺血性卒中患者运动能力和步行能力方面更有效。