Effect of immersive virtual reality training combined with occupational therapy in treatment of stroke patients with unilateral neglect
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摘要:目的
观察沉浸式虚拟现实(IVR)训练结合作业治疗(OT)对脑卒中单侧忽略的疗效。
方法将上海市第四康复医院收治的50例脑卒中单侧忽略患者随机分为IVR联合OT组和OT组，每组25例。OT组予以常规的单侧忽略OT，IVR联合OT组予以IVR训练结合OT, 2组疗程均为4周。治疗前后采用凯瑟琳-伯哥量表(CBS)、线段划消测试、星星划消测试、画钟试验评价单侧忽略症状; 采用Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UE)和Barthel指数(BI)评估上肢运动和日常生活能力。
结果2组治疗后CBS、线段划消测试、星星划消测试、画钟试验、FMA-UE、BI评分均较治疗前改善，且IVR联合OT组改善效果优于OT组，差异均有统计学意义(P < 0.05 或 P < 0.01)。
结论IVR训练联合OT能改善脑卒中患者的单侧忽略症状、患侧上肢运动功能和生活自理能力。
Abstract:ObjectiveTo observe the effect of immersion virtual reality (IVR) training combined with occupational therapy (OT) in the treatment of stroke patients with unilateral neglect.
MethodsFifty stroke patients with unilateral neglect in Shanghai Fourth Rehabilitation Hospital were randomly divided into IVR plus OT group and OT group, with 25 cases in each group. The OT group received conventional OT for unilateral neglect, and the IVR plus OT group received IVR training and OT. Both groups were treated for 4 weeks. Before and after treatment, the Catherine Bergego Scale (CBS), line cancellation test, star cancellation test, and drawing clock test were used to evaluate unilateral neglect symptoms; the Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE) and Barthel index (BI) were used to evaluate motor function of upper extremity and activities of daily living.
ResultsAfter treatment, the results of CBS, line cancellation test, star cancellation test, drawing clock test, FMA-UE and BI scores were significantly improved when compared with those before treatment in both groups, and the improvement effects in the IVR plus OT group were significantly better than those in the OT group (P < 0.05 or P < 0.01).
ConclusionIVR training combined with OT can improve unilateral neglect symptoms, motor function of affected upper extremity, and activities of daily living in stroke patients.
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单侧空间忽略又称单侧忽略，多发于脑损伤(特别是脑卒中)后，症状为无法对病灶相对侧的刺激做出反应，存在倾向于病变侧的行为偏向[1], 如不吃忽略侧饭菜，不刮忽略侧胡须，容易撞到忽略侧物体等。单侧忽略以右侧大脑卒中后引起的左侧忽略最为常见[2], 卒中1周内发生率高达85%[3], 约1/3的患者会在发病1年后仍存在明显的忽略症状[4]。单侧忽略显著影响患者的日常生活和工作能力，也会增加患者意外跌倒的风险，研究[5]表明，单侧忽略与患者的康复效果存在相关性，对其预后产生影响。目前针对单侧忽略的康复治疗尚无一致认可的有效方法，传统作业治疗(OT)对单侧忽略虽有一定效果，但综合多种信息的能力训练不足，过程缺乏趣味性，且与现实生活场景有较大差异[6]。近年来，沉浸式虚拟现实(IVR)技术快速发展，为单侧忽略的康复治疗带来了新思路, IVR能够为用户提供真实立体的虚拟情景，可以身临其境般地感知周围环境，获得逼真的视听觉感受[7]。本研究观察OT结合IVR训练对脑卒中患者单侧忽略的疗效，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2022年10月—2023年6月上海市第四康复医院收治的脑卒中后单侧忽略患者50例为研究对象，采用电脑进行简单随机分组，分为IVR联合OT组、OT组，每组25例。收集患者的一般资料，包括年龄、病程、性别、教育年限、卒中类型、卒中侧别、美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)、简易智力状况检查(MMSE)、慢性合并症。
纳入标准: ①符合中华医学会神经病学分会2019年《中国各类主要脑血管病诊断要点》中的脑出血和脑梗死标准者; ②首次脑卒中，病灶位于大脑半球右侧的左侧忽略患者; ③线段划消测试、星星划消测试、线段二等分测试、画钟试验、临摹画图试验至少1项阳性者，证实存在单侧忽略; ④患者右利手，年龄30~80岁，病程30~180 d; ⑤视力和听力正常者，无感觉性失语，能接受指导配合进行训练; ⑥患者自愿参与研究，签署知情同意书。排除标准: ①存在癫痫、认知障碍、帕金森综合征等神经系统疾病或精神疾病者; ②有失认、失用、严重视力减退或视野缺损者; ③因言语交流障碍而无法遵循治疗方案者; ④右侧偏瘫或既往有运动功能障碍者; ⑤合并严重心、肝、肾等脏器疾病或器质性病变者。
1.2 治疗方法
2组患者均接受脑卒中常规运动、平衡、理疗等康复治疗，予以单侧忽略生活环境的调整，如日用品尽量置于其忽略侧，同时再予以下治疗。
OT组给予常规单侧忽略OT: ①视觉搜索训练。在桌上放置积木或钱币，让患者逐一拾取，要求患者寻找并逐一划掉纸上的字母、数字、形状等指定符号。②感觉刺激。让患者在忽略侧取物，轻轻拍击患侧身体、言语，提醒其对忽略侧注意。③交叉促进训练。健侧上肢越过中线在患侧进行木插板训练。④躯干旋转训练。让患者模仿对面的治疗师向左和向右旋转躯干。⑤日常生活能力训练。针对每例患者的不同情况，指导用餐、穿戴、个人洗漱卫生等活动的训练。治疗时间为30 min/次, 2次/d, 疗程4周。
IVR联合OT组使用杭州易脑复苏科技有限公司的IVR康复系统，患者通过沉浸式头戴显示器和健侧肢体佩戴的传感器来观察及操纵虚拟环境的事物，进行虚拟情景游戏训练: ①高射炮射击飞机。敌机将从不同方向和高度来袭，要求控制高射炮进行瞄准，将其击落。②擦窗户。场景中有一块布满灰尘的窗户，要求移动场景中的抹布，将整个窗户擦洗干净。③过马路练习。在一个虚拟的街道十字路口场景中，患者通过路口要时刻注意红绿灯和两侧随时出现的车辆，避免发生交通事故。④打垒球。垒球会从不同方向飞来，要求操纵球棒把垒球射向空中左右飞行的鸟类。⑤打地鼠游戏。地鼠会随机从左右不同的地穴中探头，要求操纵锤子敲打地鼠。上述5项游戏选择中等难度，每个游戏时间6 min, 共进行IVR训练30 min, 另再予以常规单侧忽略OT 30 min, 每天各1次，疗程4周。
1.3 疗效评定
1.3.1 单侧忽略评定
① 凯瑟琳-伯哥量表(CBS)由10个项目组成，与日常生活活动密切相关。每个项目根据严重程度由低到高计0~3分。②线段划消测试。A4纸上随机分布一些长为2 cm的线段，要求患者划去左右两边共36条线段，记录成功划掉的数量，每条1分，最高36分。③星星划消测试。共有54颗需要划去的小星星散在A4纸上，记录成功数量，每个1分，最高54分。④画钟试验。要求被测者在一个圆环图内写下12个钟点数字，完全标记正确为0分; 个别错误，大部分标记正确为1分; 钟点数字间隔相等，但位置错误，或仅12点到6点标记正确位置为2分; 大部分位置错误为3分; 全部画到右侧为4分。
1.3.2 上肢运动功能和日常生活能力评定
① Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UE)评分是评估中枢神经系统运动障碍的指标，根据动作完成程度，由低到高依次计为0、1、2分，上肢部分33项，总分66分。② Barthel指数(BI)包括进食、洗漱、穿戴衣物等在内的10个项目，满分为100分，得分越高提示个体的日常生活能力越强。
1.4 统计学分析
采用SPSS 20.0软件进行数据分析。计量资料若呈正态分布，则以(x±s)表示，组间或组内比较分别使用独立样本t检验或配对样本t检验; 若未呈正态分布，则以中位数(M)和四分位数间距(IRQ)表示，组间或组内比较分别行独立样本Mann-Whitney或配对样本Wilcoxon秩和检验; 计数资料用[n(%)]表示，组间比较使用χ2检验或Fisher精确检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组患者一般资料比较
2组患者年龄、病程、性别、教育年限、卒中类型、卒中侧别、NIHSS、MMSE、慢性合并症等资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 见表 1。
表 1 2组患者一般资料比较(x±s)[n(%)]指标 分类 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) χ2/t P 年龄/岁 67.00±9.91 67.96±5.89 0.416 0.679 病程/d 54.68±15.77 58.80±18.57 0.845 0.402 性别 男 16(64.00) 14(56.00) 0.333 0.564 女 9(36.00) 11(44.00) 教育年限/年 10.44±3.16 10.28±3.10 0.181 0.857 NIHSS评分/分 14.28±3.94 13.32±3.73 0.885 0.381 MMSE评分/分 24.56±2.00 23.92±1.87 1.168 0.248 卒中类型 脑梗死 18(72.00) 21(84.00) 1.049 0.306 脑出血 7(28.00) 4(16.00) 合并症 糖尿病 14(56.00) 12(48.00) 0.321 0.571 高血压 23(92.00) 19(76.00) 2.381 0.123 冠心病 11(44.00) 9(36.00) 2.381 0.123 IVR: 沉浸式虚拟现实; OT: 作业治疗; NIHSS: 美国国立卫生研究院卒中量表; MMSE: 简易智力状况检查。 2.2 2组患者治疗前后单侧忽略指标比较
2组治疗前CBS、线段划消测试、删星星测试和画钟试验评分比较，差异无统计学意义(P>0.05); 2组治疗后各项评分均较治疗前改善，且IVR联合OT组各项评分优于OT组，差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01), 见表 2。
表 2 2组治疗前后各项评定试验评分比较(x±s)[M(IRQ)]分 项目 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 CBS评分 20.96±4.01 14.80±3.98**# 21.16±3.80 17.24±4.26** 线段划消测试评分 23.68±3.79 30.28±3.57**# 24.12±3.31 28.08±3.81** 删星星测试评分 31.76±4.67 37.96±4.20**# 31.80±3.55 35.00±4.50** 画钟试验评分 3.00(1.50) 1.00(1.00)**# 3.00(1.00) 2.00(1.50)** CBS: 凯瑟琳-伯哥量表。与治疗前比较, **P＜0.01; 与OT组比较, #P＜0.05。 2.3 2组治疗前后FMA-UE和BI比较
2组治疗前FMA-UE和BI评分比较，差异无统计学意义(P>0.05); 2组治疗后FMA-UE和BI评分均较治疗前提高，且IVR联合OT组FMA-UE和BI评分优于OT组，差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01), 见表 3。
表 3 2组治疗前后FMA-UE和BI评分比较(x±s)[M(IRQ)]分 项目 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 FMA-UE评分 24.96±4.11 31.36±5.52**# 24.72±5.63 28.08±5.74** BI评分 30.00(15.00) 35.00(15.00)**# 25.00(7.50) 35.00(10.00)** FMA-UE: Fugl-Meyer评定量表上肢部分; BI: Barthel指数。与治疗前比较, **P＜0.01; 与OT组比较, #P＜0.05。 3. 讨论
单侧忽略是脑卒中后较为常见的神经系统综合征，患者常不能感知及回应来自忽略侧的视、听、躯体感觉和运动[8], 并可影响到阅读、绘画、吃饭、穿衣等日常生活能力的各个方面[9]。目前有多种学说解释单侧忽略的发病机制，如注意障碍、注意觉醒、感觉障碍、半球间抑制、知觉障碍等[10], 但大多数学者以注意障碍学说来解释，认为大脑皮质感觉加工通路损伤导致空间注意网络受损，致使注意觉醒缺陷，引起单侧忽略[11]。由于人体右侧的刺激可以同时传递到左右两侧的大脑并引起注意，而身体左侧的刺激只能传递到右侧大脑引起注意，因此在右侧大脑损伤后的左侧忽略现象更为常见[12]。
目前单侧忽略的康复治疗方法有OT、眼遮蔽、棱镜适应技术、单侧前庭刺激、颈肌振动疗法、视觉扫描训练、经皮电神经刺激以及重复性经颅磁刺激等[13], 这些治疗采用的训练材料和方式较为单一枯燥，且与真实环境有较大差距。通过虚拟现实(VR)技术进行康复训练，患者有类似真实世界的体验感，可进行视听觉实时感知[14]。目前临床上使用的主要有沉浸式与非沉浸式共2种VR训练系统。非沉浸式VR训练系统操作时，患者需要注视前方屏幕，而IVR训练系统配备能视听反馈的头戴式显示器和动作捕捉传感器，可感受全向立体的虚拟现实世界，并沉浸于其中，可最大限度地缩小训练环境与真实环境的差距，使患者能够执行一些与日常生活相关的任务[15]。IVR训练具有沉浸、交互、想象的基本特征[16], 即“交互”和“沉浸”，前者是指物体在虚拟场景中，用户可通过与其交互来获得反馈信息，后者则是指用户能够在虚拟场景中全方位地感知信息，并产生一种身临其境的感觉; “想象”则指患者在虚拟场景可超越现实世界的物理法则和限制，获得更多的自由度和创造力[17]。本研究中IVR联合OT组、OT组经过4周的治疗后，采用CBS量表、线段划消测试、删星星测试和画钟试验进行测评，结果显示, 2组单侧忽略症状均较训练前显著改善，IVR联合OT组的改善效果显著优于OT组。此外，经过4周的训练，2组患者的上肢功能FMA-UE评分和日常生活能力BI评分都得到了改善，且IVR联合OT组也表现更佳。
虚拟现实训练改善单侧忽略的机制目前尚不明晰。研究[18-19]表明，虚拟现实训练为患者提供了各种动态逼真的视听刺激，有利于激活感知信号的神经传导通路，提升残存脑部神经元的兴奋性; 虚拟现实训练还有助于脑组织受损区域的功能恢复，促进新的神经环路形成。IVR技术的训练有许多优势[20]: ①真实性。虚拟环境让用户身临其境，自然融入训练环境中。②良好交互性。用户能以自然直观的方式与虚拟场景中的物体互动。③反馈性。可以提供包括视觉、听觉的反馈和动作完成度的即时反馈。④趣味性。多种类型的虚拟场景可选，使训练过程更轻松和有趣。⑤安全性。虚拟的现实场景减少了在真实场景训练中动作失败可能产生的伤害，可执行一些现实世界中难以实现的训练任务。⑥个性化。允许用户个性化设置，针对性制定康复训练计划。本研究中，患者单侧空间忽略改善的同时，其上肢运动功能和日常生活能力也相应得到了提升。通常情况下，患者对忽略侧身体受到的刺激反应受限，这导致了对感觉输入和Bobath技术诱导下患肢主动运动的困难; 其注意力和空间定向的紊乱，容易发生碰撞和跌倒，也会影响到康复训练和日常生活能力。因此单侧忽略症状改善，可以帮助患者更有效的进行运动功能和日常生活能力的训练和康复[21]。
综上所述，与单纯予以单侧忽略的OT相比, OT在结合IVR训练后可以更有效地改善患者的单侧忽略症状、患侧上肢运动和生活自理能力。此外，IVR训练趣味性较强，患者锻炼较积极，也减轻了治疗师的负担。
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表 1 2组患者一般资料比较(x±s)[n(%)]
指标 分类 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) χ2/t P 年龄/岁 67.00±9.91 67.96±5.89 0.416 0.679 病程/d 54.68±15.77 58.80±18.57 0.845 0.402 性别 男 16(64.00) 14(56.00) 0.333 0.564 女 9(36.00) 11(44.00) 教育年限/年 10.44±3.16 10.28±3.10 0.181 0.857 NIHSS评分/分 14.28±3.94 13.32±3.73 0.885 0.381 MMSE评分/分 24.56±2.00 23.92±1.87 1.168 0.248 卒中类型 脑梗死 18(72.00) 21(84.00) 1.049 0.306 脑出血 7(28.00) 4(16.00) 合并症 糖尿病 14(56.00) 12(48.00) 0.321 0.571 高血压 23(92.00) 19(76.00) 2.381 0.123 冠心病 11(44.00) 9(36.00) 2.381 0.123 IVR: 沉浸式虚拟现实; OT: 作业治疗; NIHSS: 美国国立卫生研究院卒中量表; MMSE: 简易智力状况检查。 
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表 2 2组治疗前后各项评定试验评分比较(x±s)[M(IRQ)]
分 项目 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 CBS评分 20.96±4.01 14.80±3.98**# 21.16±3.80 17.24±4.26** 线段划消测试评分 23.68±3.79 30.28±3.57**# 24.12±3.31 28.08±3.81** 删星星测试评分 31.76±4.67 37.96±4.20**# 31.80±3.55 35.00±4.50** 画钟试验评分 3.00(1.50) 1.00(1.00)**# 3.00(1.00) 2.00(1.50)** CBS: 凯瑟琳-伯哥量表。与治疗前比较, **P＜0.01; 与OT组比较, #P＜0.05。
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表 3 2组治疗前后FMA-UE和BI评分比较(x±s)[M(IRQ)]
分 项目 IVR联合OT组(n=25) OT组(n=25) 治疗前 治疗后 治疗前 治疗后 FMA-UE评分 24.96±4.11 31.36±5.52**# 24.72±5.63 28.08±5.74** BI评分 30.00(15.00) 35.00(15.00)**# 25.00(7.50) 35.00(10.00)** FMA-UE: Fugl-Meyer评定量表上肢部分; BI: Barthel指数。与治疗前比较, **P＜0.01; 与OT组比较, #P＜0.05。
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