来源：第三维度    作者：梁明, 窦祖林,王清辉,熊巍,          郑雅丹,陈颖蓓,杨琼,邱雅贤
    原标题：虚拟现实技术在脑卒中患者偏瘫上肢康复中的应用
    摘要 
    目的：初步观察虚拟厨房上肢康复训练结合常规作业治疗对脑卒中恢复期患者偏瘫上肢功能康复的临床疗效。
    方法：将33例脑卒中恢复期偏瘫上肢功能障碍的患者随机分为治疗组（16例）和对照组（17例）。对照组接受常规作业治疗每次40min，每日1次，每周5次，共3周。治疗组接受常规作业治疗和虚拟厨房上肢康复训练各20min，每次共40min，每日1次，每周5次，共3周。其余康复治疗如运动疗法和日常生活活动训练等两组均相同。两组患者分别于治疗前、治疗后予以FMA上肢部分（FMA-UE）、MAS上肢部分（MAS-UE）和MBI评定，比较两组的疗效。
    结果：两组患者治疗后FMA-UE、MAS-UE及MBI的评分均较治疗前提高，治疗前、后各量表的评分差异具有显著性（P＜0.05）；与对照组相比，治疗组患者FMA-UE、MBI的评分提高幅度更大（P＜0.05）。
    结论：虚拟厨房上肢康复训练结合常规康复作业治疗能更好地改善脑卒中恢复期患者偏瘫上肢的运动功能，更有效地提高患者日常生活活动能力。
    近年来，伴随着人口老龄化情况的加剧，脑卒中的发病率持续升高。脑卒中后偏瘫上肢功能的康复一直是临床上比较棘手的问题之一。85%的脑卒中患者在发病的开始就有上肢功能障碍[1]，约 30%—36%的脑卒中患者在发病6个月后仍遗留上肢功能障碍[2]。这严重影响患者的运动功能及日常生活活动。
    有鉴于此，寻找积极有效的康复治疗手段来改善偏瘫患者的上肢功能具有重要的意义。虚拟现实（virtual reality, VR）技术是指利用综合技术形成逼真的三维视、听、触一体化的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体交互，从而产生身临其境般的感受和体验[3—4]。国内外已有研究证实虚拟现实技术能够改善脑卒中患者偏瘫上肢的运动功能[5—7]。中山大学附属第三医院康复医学科、华南理工大学机械与汽车工程学院与广州一康医疗设备有限公司三方联合研发的虚拟厨房上肢康复训练系统是应用于上肢功能康复的新设备。
    本研究旨在通过临床随机对照研究观察虚拟厨房上肢康复训练结合常规作业治疗对脑卒中偏瘫患者上肢功能障碍的疗效。
    1 对象与方法
    1.1 研究对象
    病例来源于 2012 年 2 月—2012 年 10 月在我科住院的患者。符合入选标准的患者按电脑确定的随机数字表随机分成治疗组和对照组。所有入组患者均签署知情同意书。
    入选标准：①年龄 20—80 岁；②符合全国第四届脑血管病学术会议修订的《各类脑血管病的诊断要点》（1996 年）诊断标准的脑血管病患者，均经头颅CT或MRI扫描证实；③初发脑卒中，病程1—6个月内；④患侧上肢肌力≥2级；⑤患侧上肢肌张力≤2 级（改良 Ashworth 痉挛量表）；⑥健侧上肢能够完成鼠标操作。
    排除标准：①老年痴呆，有严重行为问题或精神错乱者；②合并有认知障碍（MMSE≤24分），不能配合训练；③各种疾病导致的上肢关节疼痛、活动受限；④伴有重要的器官（心、肺、肝、肾等）衰竭、恶性肿瘤、病情不稳定者。
    共入组33例患者，其中治疗组16例，对照组17例。治疗组患者中，男性12例，女性4例；平均年龄（56.75±13.57）岁；平均病程（3.38±1.57）个月；左侧偏瘫 10 例，右侧偏瘫 6 例；脑梗死 11 例，脑出血 5例。对照组患者中，男性11例，女性6例；平均年龄（58.82±15.03）岁；平均病程（3.06±1.50）个月；左侧偏瘫 12 例，右侧偏瘫 5 例；脑梗死 10 例，脑出血 7例。经统计学分析，两组患者一般资料差异无显著性（P＞0.05），具有可比性。
    1.2 训练方法
    两组患者的上肢功能训练均由有经验的作业治疗师执行，训练时间均为40min/d，5d/周，持续3周。
    两组患者的训练强度基本相同。对照组：根据患者的具体情况，采取相应的康复科常规作业治疗。包括患侧上肢肩胛骨松动训练，患侧上肢主动辅助及主动训练、患侧上肢关节活动训练、患侧上肢取物训练及患侧手指抓握与打开的训练等。主要以患侧训练为主，也包括少量健侧辅助患侧的训练。
    治疗组：训练由 20min 的康复科常规作业治疗加20min的虚拟厨房上肢康复训练组成。虚拟厨房上肢康复训练系统由硬件系统和软件系统所组成。
    硬件系统：①外骨骼力臂：外骨骼力臂的设计依据人体运动学的原理，与上肢的运动模式相一致。患者的患肢缚在外骨骼力臂上，通过上肢的主动运动完成肩关节的前屈/后伸、内收/外展，肘关节的屈曲/伸展，前臂的旋前/旋后的运动。力臂末端的手柄上装有压力传感器，能感受患者的握力大小并保持与虚拟环境中的虚拟手相一致。外骨骼力臂安装有重力补偿装置，能补偿患肢重力的大小并保证患肢训练的安全。②计算机、3D显示器、3D眼镜、鼠标：计算机生成的虚拟厨房环境在3D显示器上呈现，患者佩戴3D眼镜沉浸在虚拟厨房环境中。健侧上肢操作鼠标完成在虚拟厨房环境中的漫游，患侧上肢完成相应的厨房操作。
    软件系统为虚拟厨房康复训练软件（华南理工大学机械与汽车工程学院研制）：软件构建了一个虚拟厨房的环境，患者通过在其中漫游并完成一系列的厨房操作来训练偏瘫上肢的运动功能及日常生活活动（activity of daily living, ADL）能力。虚拟厨房训练的内容有烧开水任务，摆餐具、茶具任务，盛水果任务等。虚拟厨房操作能训练患者患肢肩关节的前屈/后伸、内收/外展，肘关节的屈曲/伸展，前臂的旋前/旋后运动，协调控制能力及手掌抓握力。在患者训练时软件可提供视觉反馈和听觉反馈来强化训练效果。视觉反馈：①患者可实时看到自己训练的整个过程并纠正错误操作，强化正确操作。②3D显示器的上方有相应的文字提示来帮助患者完成相应的厨房操作。听觉反馈：①患者的手靠近物体至可抓取的范围时，系统会有声音提示此时应该抓取该物体。②患者正确地完成一个操作时系统会发出赞美的声音来鼓励患者完成更多的任务。治疗师根据患者的不同病情，制定个体化的训练任务，循序渐进，并根据患者恢复的情况实时调整任务内容及难度。此外，两组患者均常规接受运动治疗，日常生活活动训练等其他康复治疗。
    1.3 模拟器综合征的预防及处理
    模拟器综合征（simulator sickness, SS）是指使用者在使用模拟器时产生的各种不适的症状，它是晕动病的一种类型[8]。当使用者在虚拟环境漫游时可能会产生这种不适感，主要有头晕、恶心、定向障碍三大症状[9]。本研究在治疗组中，有2例患者出现了轻微的头晕症状。预防及处理措施：①训练时遵守循序渐进的原则，逐步增加训练强度；②治疗师全程监护患者的训练过程，密切观察患者的表现，如患者有头晕、恶心或定向障碍等其他不适症状，应立即停止训练，进行适当的休息。治疗组的2例患者经适当的休息后均完全缓解并顺利完成康复训练。
    1.4 疗效评定
    两组患者分别于治疗前、治疗3周后进行以下功能评定，全部评定由专人盲法进行。①简式Fugl-Meyer 量表（Fugl-Meyer assessment, FMA）上肢部分（FMA-UE），总分 66 分。②运动评定量表（motor assessment scale, MAS） 上 肢 部 分（MAS-UE）。MAS 量表由 8 项运动评定及 1 项肌张力评定组成。本研究选用其中的第 6 项（上肢功能）、第7项（手的运动）和第8项（手的精细活动），总分18分。该3项和上肢功能有关，作者将其定义为MAS上肢部分[10—11（] MAS-UE）。③改良Barthel指数（modified Barthel index, MBI），总分100分。
    1.5 统计学分析
    采用 Excel 软件输入数据，应用统计软件 SPSS13.0对数据进行统计分析。各项数据以均数±标准差表示，采用配对资料的 t 检验对两组分别进行组内治疗前、治疗后的统计学比较，采用两独立样本的t检验进行组间的统计学比较。
    2 结果
    2.1 两组间FMA-UE评分结果
    治疗前治疗组和对照组患者 FMA-UE 评分差异无显著性（P＞0.05）。经过3周的训练，两组患者的FMA-UE评分均取得了提高，治疗前后的评分差异具有显著性（P＜0.05）。经过比较，两组治疗后的评分差异无显著性（P＞0.05）。对两组患者评分改变的差值进行组间比较，结果显示治疗组评分差值高于对照组，差异有显著性意义（P＜0.05）。见表1。
    2.2 两组间MAS-UE评分结果
    治疗前治疗组和对照组患者 MAS-UE 评分无显著性差异（P＞0.05）。经过3周的训练，两组患者的MAS-UE评分均取得了提高，治疗前后的评分具差异有显著性（P＜0.05）。经过比较，两组治疗后的评分差异无显著性（P＞0.05）。对两组 MAS-UE 改变的差值进行组间比较，差异也无显著性意义（P＞0.05）。见表1。
    2.3 两组间MBI评分结果
    日常生活活动方面，治疗前治疗组和对照组患者 MBI 评分差异无显著性（P＞0.05）。经过 3 周的训练，两组患者的MBI评分均取得了提高，治疗前后的评分差异具有显著性（P＜0.05）。经过比较，两组治疗后的评分差异无显著性（P＞0.05）。对两组患者MBI评分改变的差值进行组间比较，结果显示治疗组评分差值高于对照组，差异有显著性意义（P＜0.05）。见表1。


    3 讨论
    脑卒中偏瘫上肢康复一直是临床康复中重点要解决的问题，但是比较棘手。其原因可能是[12]：①上肢功能相对精细、复杂，涉及中枢部位较多，大脑损伤后容易受累及，恢复慢；②锥体束交叉后支配对侧上下肢活动，而一部分不交叉的纤维支配同侧肢体，在解剖上这种非交叉纤维分布在上肢少，而下肢多，所以下肢在一定程度上接受双侧神经支配，一侧脑损伤后，另一侧尚可代偿，而上肢则不能。传统的上肢康复训练是治疗师运用各种训练手法及器械用具辅助患者进行训练，过程单调枯燥，易使患者对训练失去兴趣和信心，而且治疗师的工作量大，易疲劳，训练效率也较低[13]。虚拟现实技术因其具有沉浸性、交互性及想象性被广泛运用于上肢功能障碍的康复。国内外许多研究组织利用虚拟现实技术进行了许多研究，取得了良好的效果。江苏科技大学的李超等人开发了虚拟射击游戏[14]，患者通过机械臂控制场景人物方位角的改变，找出移动目标靶并射击命中，这套系统能够让患者进行趣味性和良好交互性的康复训练并极大的提高患者训练的积极性。
    Mouawad 等[6]认为虚拟现实 Wii 游戏机训练能提高慢性脑卒中患者的偏瘫上肢肩肘关节的主动及被动关节活动范围（range of motion, ROM）。Saposnik等[1]将虚拟现实Wii游戏机训练与传统上肢训练作比较，证实虚拟现实Wii游戏机训练组的Wolf运动功能测试分数改善的更明显。Kuttuva等[15]用虚拟现实罗格斯手臂康复系统对一例慢性脑卒中后上肢运动障碍的患者行为期5周的康复训练，训练后较训练前相比，患者患侧上肢运动控制能力，肩关节ROM有明显的提高。
    在本研究中，经过3周的训练，治疗组和对照组均能使脑卒中患者的 FMA-UE 评分和 MBI 评分获得提高，但治疗组评分改变的差值大于对照组。这些结果表明，常规作业治疗能促进脑卒中偏瘫患者上肢功能的恢复，提高患者日常生活活动能力，而在此基础上结合虚拟厨房上肢康复训练能更多的改善脑卒中患者患侧上肢的运动功能，更有效地提高患者日常生活活动能力。
    从神经学角度看，用患侧肢体进行反复训练能产生有效的神经突触增强作用，增加运动诱导的神经可塑性[16]。有研究表明，虚拟现实技术能够诱导神经运动通路的皮质重组。在虚拟现实训练前，患者双侧的初级运动皮质，同侧的感觉运动皮质和运动辅助区皮质处于激活状态，训练后，这些区域被抑制而对侧的感觉运动皮质区被激活，从而使失去的运动功能得以补偿和发挥[17]。
    从运动学的角度看，重复训练是掌握一项运动技能的基本条件，但仅此是不够的，还需获得成功的反馈和愉悦的体验。虚拟厨房上肢康复训练系统能提供视觉，听觉及本体感觉等反馈[18]，并强化患者在训练中的正确行为，使患者获得成功的愉悦体验并激发其训练的积极性，使其不断训练直至掌握此运动技能[19]，患者能根据训练结果实时调整训练内容，激发和维持训练动机[20]。有研究表明，双侧上肢训练较单侧上肢训练更能提高脑卒中患者偏瘫上肢的运动功能[10]。脑卒中患者健侧上肢操作鼠标在虚拟厨房中漫游，患侧上肢进行虚拟康复训练，两者配合相当于双侧上肢均进行康复训练，更能促进偏瘫侧上肢运动功能的恢复。虚拟厨房上肢康复训练系统模拟真实的厨房环境，让患者有身临其境感，患者通过完成真实的厨房操作来训练其偏瘫上肢的功能，患者在训练中学得的技能能更好的迁移运用到实际生活中去，进而提高其日常生活活动能力。而且，虚拟厨房操作能避免在真实厨房操作时所发生的危险如跌倒，被物体碰伤及被开水烫伤等，更好保证训练的安全性。
    两组间 MAS-UE 评分结果显示两组患者治疗后的 MAS-UE 评分提高，差异有显著性意义，但两组 MAS-UE 改变的差值的差异无显著性。导致这种结果的原因可能为：①本研究的样本量较小；②虚拟厨房上肢康复训练系统除了训练手掌抓握力外，不能训练手部其他的精细动作，而MAS-UE强调上肢的较精细的活动，故两组差值的差异不明显。
    对于脑卒中恢复期的患者，虚拟厨房上肢康复训练结合常规作业治疗能更好地改善脑卒中恢复期患者偏瘫上肢的运动功能，更有效地提高患者日常生活活动能力。本研究尚存在不足之处。由于相关因素的限制，本研究样本量较小，可能影响MAS-UE等量表检测出两组的差别。另外，无随访资料，不能体现虚拟厨房上肢康复训练对脑卒中患者患侧上肢运动功能和日常生活活动的长远影响。未来需要多中心、大样本的随机对照试验来进一步证实虚拟现实上肢康复训练的疗效，并采用分子生物学、影像学等方法进一步深入探讨虚拟现实上肢康复训练对于脑功能重组影响的机制。
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