虚拟现实技术在脑卒中康复的应用.pdf

虚拟现实技术在脑卒中康复的应用本文旨在介绍虚拟现实技术在脑卒中后遗症，包括认知障碍、平衡功能障碍、步行功能障碍和上肢功能障碍康复中的应用情况。通过综述近十年来应用虚拟现实技术于脑卒中后康复的研究，分析了虚拟现实技术的优缺点，并对虚拟现实技术在康复医学领域未来的发展前景进行了展望。结果表明虽然虚拟现实技术应用于康复临床仍有值得进一步研究的地方，但近年来的一些随机对照临床实验研究表明，将虚拟现实技术应用于脑卒中后的康复是有效的。脑卒中（stroke）又称脑中风或脑血管意外（cerebrovascularaccident，CVA），是指急性起病，由于脑局部血液循环障碍所导致的局限性或全功能障碍，症状持续时间至少达24h或者引起死亡的临床症候群。我国流行病学资料显示，脑卒中患者在人口死因顺序中居第二位，全国每年新发脑卒中患者约200万人，每年死于该病的患者约150万人，存活的患者人数（600～700）万，存活者中有70%以上有不同程度的功能障碍，其中40%为重度残疾。脑卒中的具体临床表现为认知功能障碍、运动功能障碍、言语功能障碍、情感障碍和其他功能障碍等[1]。虚拟现实（virtualreality，VR），是一种计算机仿真系统，可以用来创建和体验虚拟世界。VR概念最早是由美国的VPL公司创始人JaronLanier于1989年提出的，经过将近30年的发展，VR已经集合了仿真技术、计算机图形学、多传感技术、人工智能技术、网络技术等多种计算机前沿技术，具有现场感（presence）、交互性（interactivity）、沉浸性（immersion）、构想性（Imagination）等特点，因此又被称为人工环境（artificialenvironments）、虚拟环境（virtualenvironments）、网络空间（cyberspace）[2]。随着计算机信息技术和人工智能的飞速发展，VR技术在娱乐、军事、教育、工业、建筑、医学等领域得到了广泛的应用[3]。在医学方面，VR技术为医学教育和培訓、疾病诊断和治疗、疾病的康复提供了全新的方法[4]。在康复医学中，VR技术目前主要应用于脑卒中后的认知功能康复、平衡功能康复和上肢运动功能康复。1VR在脑卒中认知功能康复中的应用认知功能障碍主要包括记忆障碍、失语、失用、失认、失读、视空间障碍等[5]，是见于脑卒中、脑损伤、脑瘫等脑部疾病的后遗症，其中记忆障碍占45.4%[6]。传统的认知功能康复方法，如运动疗法、作业疗法、物理治疗、药物治疗和针灸治疗等[7]。VR技术作为一种新的计算机虚拟工具，为脑卒中患者认知功能的康复提供了全新的治疗思路与方法。国外较早开展了VR在脑卒中患者认知康复方面的应用。Faria等[8]选择了18名脑卒中患者进行对照研究，结果发现VR对脑卒中患者的认知功能康复是有效的。也有学者尝试将VR应用在认知康复和其他方面的结合上，如Monica等研究将情感认知融入到VR运动康复训练中，通过VR设备让脑卒中患者用肢体的运动去完成在数张图像中选择出目标图像并进行回忆任务。目标图像对应着不同的情感特征，有积极的、中性的和消极的，有10名脑卒中患者参加了实验，结果发现与中性图像相比，带有消极情感特征的图像更加难以引起脑卒中患者的注意力，消极情感特征的图像更加难以被正确地回忆，能够获得更多关于脑卒中患者情感和认知关系方面的信息[9]。国内最近也开始将VR应用在脑卒中患者的认知康复中，取得了不错的效果。王大为等[10]应用Anokan-VR虚拟现实康复训练系统对轻度认知功能障碍患者60例进行对照研究，结果发现VR在治疗轻度认知功能障碍方面有一定作用。国内在应用VR进行脑卒中认知康复的同时，还尝试对其机制进行了探索和研究。如温鸿源等[11]研究发现3DVR训练能够促进脑卒中记忆功能障碍患者海马区脑组织代谢的改善。海马是大脑记忆功能的重要结构，研究显示海马左侧中的H-MRS与记忆功能障碍有一定联系，这说明VR训练可能通过改善大脑记忆功能的结构海马组织来改善大脑记忆功能。2VR在脑卒中步行功能康复中的应用步行能力是脑卒中偏瘫患者运动功能的重要体现[12-13]，其中步行速度和稳定性则体现了步行能力的两个方面[14]。脑卒中患者的康复目的之一就是恢复正常的步态和步行能力。国外许多研究组织早已成功运用虚拟现实技术对卒中后的患者进行运动康复训练，取得了一定的临床资料和治疗成果。如Dickstein[15]最先运用虚拟现实“虚拟人”对卒中后的患者进行运动康复训练，结果表明提高了患者的康复速度。Deutsch等[16]开发了由脚踝关节运动控制的虚拟康复训练程序，经过研究发现，利用虚拟现实技术使患者脚踝运动功能的康复速度得到了提高。You等[17]利用虚拟游戏系统来训练患者的步行能力，结果发现，步行速度、社