體感交互技術對腦卒中平衡功能和步行功能訓練的效果

竇娜，李丹，馬素慧，陳長香

平衡是所有功能活動的前提，也是坐、坐到站及行走活動維持人體平衡的機制十分復雜。一般認為，保持平衡取決于正常的肌張力、適當的感覺輸入、大腦的整合作用、交互神經支配或抑制骨骼肌系統[1]。腦卒中患者大多有平衡功能異常，不能協調完成重心移動，嚴重影響后期功能性運動的建立[2]。大多偏癱患者經過早期康復訓練，平衡和運動功能均能得到一定的改善，但平衡調節和肢體協調難以與變化的環境相適應，活動能力和活動區域嚴重受限[3]。體感交互滑雪游戲Kinect可以提供精確的測評、輔助、監控、訓練等技術[4-6]，從而充分保證運動康復訓練的有效性[7-11]，近來備受關注。本研究在前期研究基礎上，應用Kinect對腦卒中患者的平衡功能和步行功能障礙進行干預。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2011年11月～2012年11月唐山市工人醫院康復醫院住院腦卒中患者40例[12]，均符合1995年全國第四屆腦血管病學術會議制定的腦卒中診斷標準，均經CT或MRI檢查確診為腦梗死或腦出血。

入選標準：①卒中前日常生活自理；②影像學檢查未見中度以上的腦萎縮或腦白質疏松，無視野缺損與視空間忽視；③下肢Brunnstrom分級Ⅲ級或以上，Berg平衡量表(BBS)評分40分以上，或自身動態維持平衡10 s以上，且能獨立站立10 min以上[13]，Holden步行能力分級2級及以上；④年齡≥40歲；⑤無意識障礙，且沒有中度以上認知障礙，無心理疾病史；⑥患者對研究知情同意，并簽署知情同意書，合作性強。

排除標準：①視、聽力嚴重減退；②藥物濫用、酒精依賴；③既往精神疾??；④嚴重心、肺、腎等功能不全；⑤伴其他影響步行的肌肉骨關節疾患(骨折、骨關節炎等)和神經系統疾患(震顫、感覺障礙、不自主運動、帕金森病等)；⑥中度以上聽理解障礙。

將患者按照最小不平衡指數隨機分為對照組20例和實驗組20例。兩組患者的年齡、性別、學歷、職業性質，病程、疾病性質、發病側別，病變部位和Brunstromm運動功能障礙程度無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般情況比較(n)

1.2 方法

1.2.1 對照組 采用以Bobath技術為主的常規康復技術，包括關節活動、肌力訓練、軀干肌控制訓練、髖膝踝關節控制訓練；坐位平衡、站位平衡及步態訓練等。每次40 min，每周3次，共4周。

1.2.2 實驗組 在對照組基礎上使用Kinect體感游戲設備輔助康復。患者入組前進行1次體驗，初步了解該系統。進行游戲后，系統提供操作提示，患者可以自行進行或經治療師指導后自主游戲，治療師負責保護和指導。采用滑雪模式。

滑雪動作要點：①患者兩腳分開與肩同寬，保持重心轉移時身體平衡；②兩側膝關節屈曲可使虛擬人物加快賽道上的速度；③重心左右轉移可改變虛擬人物的前進方向，從而躲避障礙物；④兩側膝關節由屈曲轉為伸展時，可使虛擬人物跳躍。

根據患者受損情況，結合運動功能和平衡功能評定結果，設置虛擬環境的復雜程度、虛擬對象的數量、運動速度、距離等參數。每次總治療時間為40 min，其中體感游戲20 min，常規訓練20 min，每周3次，共4周。

1.3 療效評定

1.3.1 平衡功能 采用BBS，包含14個評價項目，采取0～4分5級評分制，總分低于40分提示有跌倒危險。

1.3.2 步行功能 采用Holden步行能力分級，分0～5級，級別越高，步行能力越好。

1.3.3 步態分析 患者著短褲，赤足在智能臨床步態分析系統的專用步道上行走6 m以上，專用數字攝像機分別從患者的前、后、左、右方向采集行走的視頻；內置軟件將視頻數據轉換并加載入步態分析系統后進行分析。分析參數包括：步速、步頻、左右步幅差以及步行能力評分。

1.3.4 日常生活活動能力(ADL) 采用Barthel指數(BI)，由10個項目組成，滿分100分，分數越高，ADL能力越強。

以上評定分別于治療前及治療后各進行1次。

1.4 統計學分析

采用SPSS 13.0軟件進行統計分析。組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內干預前后比較采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療后，兩組步速、步頻、左右步幅差、步行功能評分、BBS評分、Holden步行分級和BI均較治療前顯著改善(P＜0.001)，實驗組較對照組改善更多(P＜0.05)。見表2～表8。

表2 兩組治療前后步速比較(m/min)

表3 兩組治療前后步頻比較(/min)

表4 兩組治療前后步幅差比較(cm)

表5 兩組治療前后步行能力評分比較

表6 兩組治療前后BBS評分比較

表7 兩組治療前后Holden分級比較

表8 兩組治療前后BI比較

3 討論

腦卒中偏癱患者由于腦高級中樞病變，正常神經突觸聯系被破壞，失去了對低位中樞的控制，出現機體平衡功能失調、肌肉力量及肌群間相互協調收縮功能喪失等癥狀[11]，嚴重影響患者的下肢運動功能。Kinect體感互動游戲利用計算機生成模擬環境，通過多種傳感設備實現用戶與環境自然互動，將空間視覺、知覺運動、任務概念、運動控制、反饋信息等因素有效地進行整合，對腦卒中姿勢控制[13]和平衡功能治療效果甚好[14-16]。

本研究顯示，實驗組的步行功能改善優于對照組，可能是由于滑雪動作在屈髖屈膝位下進行，抑制異常的伸展模式，促進了伸肌與屈肌的協調，從而降低肌張力，促進下肢步行功能的恢復[17-18]。且進行滑雪游戲時，患者雙側肢體運動，雙側對比感受，可以很好地對大腦皮質運動中樞進行刺激，促進姿勢和身體各部分信息的整合[19]，提高協調能力和單側負重的平衡能力[20]。

本研究顯示，Kinect體感互動滑雪游戲能改善患者的綜合平衡能力。通過滑雪游戲，患者需要同時使用兩側肢體，控制身體重心移動[21-22]；同時，患者在進行游戲時，頭部也會跟著身體進行左右運動，進行姿勢控制，這樣可以通過對前庭系統半規管內壺腹脊進行頭部三維空間運動刺激訓練。借助虛擬環境，還可以增加任務的趣味性，以多種反饋形式激發和維持患者重復練習的動機[23]。

進行Kinect體感互動滑雪游戲時，患者需按提示或游戲規則主動進行運動；憑借游戲良好的娛樂性和代入感，患者可根據自己的情況選擇各種難易程度不同的訓練方案，增加參與訓練的主動性和積極性。Lange等的研究證實，視覺反饋對平衡功能的改善具有積極作用[22]，視覺反饋信息有助于提示患者訓練是否有效和正確[24]。在訓練中摻雜了靜態穩定性和動態穩定性訓練，能促進整體平衡功能和協調能力的改善[25]。

Kinect體感互動滑雪游戲通過屈髖屈膝位下的身體擺動，輔以視覺反饋和人機互動，促進患者積極參與治療，能夠較好地改善腦卒中患者的步行和平衡功能，對下肢功能恢復有很大幫助。

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