视觉训练在意识障碍病人康复中应用的研究进展

刘洪双 邵秀芹 简小霞 李立群 涂章婷

Research progress on visual training in the rehabilitation of patients with disorders of consciousness

LIU Hongshuang， SHAO Xiuqin， JIAN Xiaoxia， LI Liqun， TU Zhangting

The First Affiliated Hospital of Nanchang University， Jiangxi 330006 China

Corresponding Author  SHAO Xiuqin， E?mail： 898399533@qq.com

Keywords    disorders of consciousness； visual training； visual stimuli； visual stimulation training； review

摘要  对视觉训练促进意识障碍病人康复的疗效、治疗机制、应用现状、视觉刺激源类型选择及实施困境进行综述，旨在为临床开展视觉刺激训练的护理干预提供参考。

关键词  意识障碍；视觉训练；视觉刺激源；视觉刺激训练；综述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2024.09.019

意识障碍（disorders of consciousness，DOC）是指各种严重脑损伤导致的意识丧失状态，如昏迷、植物状态（vegetative state，VS）和微意识状态（minimally conscious state，MCS）^[1]。国外流行病学研究显示，脑损伤后意识障碍的发生率为10%～15%^[2]，据统计，我国每年新增意识障碍病人超过10万例，年医疗开支达300亿～500亿元^[3]，意识障碍病人住院时间长、康复难度大，在康复治疗期间经常发生多种并发症，如肺炎、压疮、口腔和肢体失用、尿路感染和四肢痉挛等^[4]，增加其死亡率，对预后造成不良影响，因此早期进行意识障碍的康复治疗具有重要意义。目前，临床常规的意识障碍康复手段主要包括药物应用、高压氧治疗、音乐疗法、电刺激治疗、中医中药及针灸等，但是缺乏护士能主导参与的早期干预实施方法，并且国内外应用的康复护理技术有一定的限制性，病人不能随时随地进行训练。视觉训练指利用光学或心理物理学等方法，产生对视觉系统一定的认知负荷，从而提高视觉系统的视觉功能，训练大脑控制眼睛的能力，随着视觉训练工作的开展，视觉训练服务的范围从主要目的是改善双眼视觉功能逐渐发展到脑神经功能的康复^[5]。目前視觉训练已经应用于多种疾病的康复治疗，如意识障碍^[6]、帕金森病^[7]、脑卒中后认知障碍^[8]及单侧空间忽略^[9]、轻度认知障碍^[10]等，视觉训练作为一种意识障碍早期康复训练方法日益受到医护人员关注。因此，本研究系统回顾国内外有关对意识障碍病人实施视觉刺激训练的相关研究，以期为医护人员开展视觉刺激干预提供参考和依据。

1  作用机制

人脑视觉系统在大脑中所占比重最大，研究对视觉信息的加工处理被认为是研究“意识问题”最重要的突破口^[11]。人们每天收到的各类信息中，80%来自视觉，20%来自听觉、触觉、嗅觉和味觉。对于大脑而言，75%的工作都在处理来自眼睛的视觉信息，显而易见，眼睛和大脑有着非常密切的关系。通常认为视觉通路包括腹侧和背侧两条通路，前者主要负责对刺激的识别，与意识觉知密切相关，后者主要表示刺激的方位及运动情况^[12]，2条通路在功能上相互协调，视觉意识需要腹侧?背侧通路的共同参与。吴雪海等^[13]发现给予微意识状态病人视觉刺激后，视觉神经网络仍能够被完整或部分激活，并且经大脑磁共振扫描证实病人视觉皮层通路至少有一侧是完整的，说明了在经历长期的昏迷后，病人具有接受视觉认知康复的能力，从而实现脑功能康复的可能性。Spering等^[14]认为即使物体呈现在意识阈值以下时，眼睛也会对移动物体做出反应。Schenk等^[15]研究发现，即使是大面积脑损伤的病人，其视觉运动系统仍大部分保持完整，Martens等^[16]研究发现视觉追踪和视觉固定是MCS最常见的初始体征。以上研究证实意识障碍病人对视觉刺激存在一定的反应性，可通过视觉刺激进行意识恢复的促进工作。中枢神经系统具有很强的可塑性，损伤后会产生一系列的变异和适应过程，视觉刺激可通过刺激大脑皮层视觉中枢，激活初级视觉皮层枕叶和次级视觉相关皮层颞叶、梭回、顶叶、眶回、前额叶等完整的视觉神经网络，促进大脑生物电活性的增强，改善大脑皮质的抑制状态，引起大脑皮层的兴奋灶增加。同时可改善脑细胞的血液和氧气供应，重建神经功能网络，重现功能重组，达到重塑作用，使部分功能可逆状态的脑细胞恢复功能^[17]。

2  视觉训练在意识障碍病人中的应用

2.1 改善意识水平

目前，视觉刺激常常与听觉、触觉、嗅觉、味觉、体位等作为多感觉刺激方式联合应用于意识障碍病人，证实对病人意识水平的改善有积极作用。吕梅芬等^[18]将60例格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale，GCS）评分为3～8分的颅脑损伤后昏迷病人随机分为试验组和对照组，试验组使用不同亮度、不同色彩的物品进行视觉刺激，使病人被动睁眼与闭眼，每日5次，每次10下，对照组不接受视觉刺激，研究结果显示，试验组 GCS 评分及神经功能缺损评分（Neurological Function Deficit Score，NDS）优于对照组，说明视觉刺激在改善意识障碍病人意识水平方面有较好疗效。Megha等^[19]对试验组使用手电筒、镜子、病人感兴趣的图片或过去与家人或朋友的合照作为视觉刺激源，对照组不接受视觉刺激，研究结果显示，相比于对照组，试验组 GCS 评分及西方神经感觉刺激评分（Western Neuro Sensory Stimulation Profile，WNSSP）更高。Moattari等^[2]的一项随机对照研究也显示，将家庭照片、镜子、彩色40 W灯泡等放在病人眼前，试验组GCS、认知功能分级（Rancho Los Amigos，RLA）和 WNSSP评分明显高于常规护理组， Seo等^[20]研究应用光笔、病人家属的脸、彩色纸对病人进行2次干预，结果显示，第1次干预的效果是暂时的并且逐渐衰减，在第2次干预开始前，意识水平维持在较低水平，然而，第2次干预对意识水平影响效果持续增加，显示出了持久的影响，发现视觉刺激对意识水平的积极影响是逐渐显现的，因此研究者建议干预应持续1个月以上。Talbot等^[21]使用彩色气球和不同强度的灯光刺激试验组病人，其GCS以及视觉反应改善均优于对照组。Mitchell等^[22]将手电筒分别放于试验组病人每只眼睛前方10 cm处，并通过电视来增加视觉刺激，结果显示试验组平均昏迷时间短于常规组，GCS评分也高于常规组。视觉刺激操作简单方便，临床护士能独立进行，并可以指导病人家属进行辅助训练，大大提高了意识障碍病人的康复训练效果。但目前视觉刺激多与多种感觉刺激综合应用于意识障碍病人，很少单独应用，可能是由于单一的视觉刺激训练带来的训练效果较小以及受病人自身状况制约，还需进一步探索针对意识障碍这一特殊疾病有效可行的视觉训练方案。

2.2 改善认知水平

视觉刺激作为一项临床辅助治疗手段在促进意识障碍病人意识水平恢复的同时也被用作意识障碍恢复期认知水平的改善。Kujawa等^[6]对26名研究对象执行了为期6周的包含23项与视觉空间功能相关的任务，包括识别物体、大小感知、颜色感知、物体结构感知等，训练结束后每例受试者任务执行速度都得到了较大提升，并且都表现出更好的平滑追踪能力且眼球运动控制有所改善，病人凝视、扫视等视觉运动功能以及图像识别能力得到了提高。仲悦萍等^[23]为重型创伤性颅脑损伤昏迷病人提供每天2次、为期14 d的视觉刺激，使用 GCS、RLA和WNSSP评估病人的意识水平、认知功能和基本认知感官恢复，结果显示，干预组14 d 后的 GCS、RLA 和 WNSSP 得分有所升高。表明实施视觉刺激可促进意识障碍病人意识和基础认知功能的恢复，护士需根据意识障碍病人意识恢复期各阶段特点设计针对性视觉训练方案

2.3 评估意识水平

意识的早期评估意味着更好的预后，床边行为评估是评估意识的金标准，视觉追踪和注视通常是从昏迷中恢复的最早迹象，是意识障碍病人残余意识的关键标志，被广泛应用于意识障碍病人基于行为量表的临床检查中。Giacino等^[24]发布的GCS是当今最常用的意识状态评估量表之一，其眼睛反应部分的结果测量为对简单刺激的反应睁开或闭上眼睛；Giacino等^[25]发表的改良国际昏迷恢复量表（Coma Recovery Scale?Revised，CRS?R）是诊断意识障碍的重要工具，也是区分MCS与VS的被广泛接受的工具，其中视觉评定部分包括对视觉刺激对象的识别、定位、追踪及视觉惊吓反应；Wijdicks等^[26]提出的全面无反应量表（Full Outline of Unresponsiveness Score，FOUR）也包含了对视觉刺激的反应，包括追踪、睁眼。以上量表通过对包括视觉反应在内的一系列反应对意识障碍病人的意识水平做出相应的评估，病人对视觉刺激的反应在意识状态的评定中起到了至关重要的作用。曾文韬等^[27]对 33例不同意识水平的意识障碍病人进行近反射实验（嘱病人注视正前方约30 cm处指示物，然后迅速移动指示物至病人鼻根部，正常时可见双瞳缩小），以 CRS?R 评估结果为金标准，近反射试验结果对意识障碍病人分类诊断的敏感性为 91.7%，特异性为 61.9%，表明近反射试验能较好区分不同意识水平的意识障碍病人。朱一君等^[28]对意识障碍病人进行手指、强光等视觉威胁刺激，发现VS和MCS病人对刺激的反应有显著差异，说明由此引发的视觉威胁反应有助于区分VS和MCS病人。Hyun等^[29]基于CRS?R创建了结合虚拟现实（VR）显示设备和眼动仪于一体的视觉评估设备，在每例意识障碍病人眼前显示爆炸刺激、上下左右移动的黄色小球和在不同位置出现的小球来定量评估病人的视觉惊吓、视觉注视和视觉追踪能力，以此增加了CRS?R评估的可靠性，有助于更有效地评估意识障碍病人的意识状态。Trojano等^[30]选取9例VS、9例MCS以及11名健康人通过计算机化的红外眼动仪系统对眼动模式进行了定量评估，刺激由1个红色圆圈或1个小的彩色图片在显示器上缓慢移动表示，结果显示MCS和VS病人在靶向固视的比例上存在差异，此外，3组的视觉跟踪路径存在明显差异，说明视觉行为的定量分析可能为意识障碍的鉴别诊断提供额外的要素。以上研究结果表明，通过给病人提供视觉刺激观察视觉反应可用于意识水平的评估，但目前临床大多数视觉评估手段主观性较强，可与智能化以及眼动设备相结合来提高视觉评估的可靠性。

2.4 视觉刺激类型的选择

对于视觉惊吓而言，CRS?R制订者建议将手指放在病人眼前来评价病人的视觉惊吓反应，旨在通过突然将指尖从周边移向病人眼前来引发眨眼反射，然而Zhou等^[31]的一项研究发现意识障碍病人的视觉惊吓反应最常发生在使用强光时，其次是弱光，然后是指尖。对于视觉追踪，有几种行为“昏迷量表”使用不同的刺激来评估：改良国际昏迷恢复量表（CRS?R）和西方神经感觉刺激量表（WNSSP）使用了移动的镜子；昏迷/近昏迷量表、威塞克斯头部损伤矩阵量表（Wessex Head Injury Matrix， WHIM）和感觉模式评估和康复技术（Sensory Modality Assessment and Rehabilitation Technique，SMART）使用移动的人；WNSSP、SMART、WHIM和FOUR使用移动的物体或手指^[32]。Trojano等^[33]选取26例病人（包括13例VS、13例MCS）和13名健康对照参与者将圆圈、鹦鹉图片和亲属的照片视为视觉刺激（所有刺激的直径都为5 cm），用于观察病人注视和视觉追踪能力，发现MCS病人对亲属照片的靶向注视和追踪比例高于其他两种刺激，说明病人的注视与情感意愿以及情绪相关。Thonnard等^[34]选取88例MCS病人使用镜子、人或物体放在病人面前并缓慢移动以此对意识障碍病人进行视觉追踪评估，结果发现59例病人对移动的镜子表现出视觉追踪，远远多于移动的人（42例）和移动的物体（35例）。Vanhaudenhuyse等^[35]的研究也证实了当要追求的刺激是反射在镜子中病人自己的脸时，相对于刺激是物体或人时，在慢性意识障碍病人中观察到视觉追踪的可能性要大得多，证明使用病人自己的脸作为刺激物很有希望研究意识障碍病人的残余自我意识。在Kujawa等^[36]的一项试验中意识障碍病人被要求观察屏幕上静止的和动态的红点，结果表明相比于静态任务，在动态任务中，病人更有可能将目光放在他们正在观察的物体附近，说明与静态刺激相比，动态视觉刺激更能引起意识障碍病人的兴趣，使病人产生更多的反应。此外，还有研究者使用彩纸、彩色光线或电视节目，如在光线较暗的环境中，对病人头面部侧面和正面使用不断变换颜色的光线进行照射^[2]；在光线较好的环境中于病人视力范围内悬挂红、橙、黄等不同颜色的彩球，确保病人睁眼时就能看到^[37]，给予病人自然光线照射等^[38]。综上所述，动态视觉刺激产生的反应大于静态刺激，且带有感情色彩的视觉刺激更有希望唤起意识障碍病人残余的自我意识。目前，视觉刺激物尚未有标准化选择，需要进一步的研究来确定，有助于提高视觉刺激的敏感性和特异性。

3  视觉训练实施困境

意识障碍病人意识水平较低，难以确定提供的视觉刺激是否被有效接收以及安排的任务态训练是否能有效完成，从而难以保证训练效果，因此需借助相应的监测设备并且继续进行临床试验来实现训练方案的完善；意识障碍病人视力水平参差不齐，训练实施过程中需针对病人的近视、远视、色盲情况进行适当的方案调整，且因严重颅脑损伤导致意识障碍病人的视觉通路可能不再完整，目前常规的视觉训练无法适用；其次，视觉训练需保证病人眼睛处于睁开状态，意识障碍病人属于重症病人，训练过程中容易产生疲劳，不恰当的训练时间和频率都难以达到期望的训练效果，基于此医护人员应针对病人的病情、疲惫时间安排个性化训练。

4  小结与展望

视觉训练对意识障碍病人意识和认知水平的康复具有肯定疗效，操作简单、安全性高，是一项护士能主导参与的早期干预实施方法。临床现有视觉刺激方案的操作方法，训练时间，刺激频率、强度，刺激源的选择尚不规范，因此需进行大样本、多中心的研究来确定视觉训练的规范化方案，达到视觉训练辅助意识障碍康复的最大疗效。此外，视觉训练不应只是简单将刺激物放于病人眼前，应当与视觉追踪、注视、扫视等任务态训练相结合唤醒其感知意识，达到促进病人觉醒的目的，还应考虑与智能化结合，开发智能化工具使视觉训练更加科学、有效，同时获取意识障碍病人眼球运动的多样化信息来更客观、准确地评估病人的意识水平。

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（收稿日期：2023-03-21；修回日期：2024-04-09）

（本文編辑 崔晓芳）