基于虛擬現實技術的動作觀察療法對腦卒中后吞咽障礙的影響

陳芳婷， 鄭俊， 歐建林， 管蔚暢， 彭來應， 廖維靖

吞咽障礙是腦卒中急性期常見的并發癥，發生率高達37%～78%。雖然隨著疾病的恢復，患者的吞咽困難癥狀會有一定程度的改善，但仍有高達11%～50%的患者遷延難愈[1-2]。吞咽障礙可引起一系列并發癥，如吸入性肺炎、脫水、營養不良，甚至死亡，是影響患者康復進程的重要原因[3]。目前，吞咽障礙的治療主要包括口腔感覺運動訓練、飲食結構調整、姿勢代償、神經肌肉電刺激等[4]。這些方法在臨床上能夠取得一定的治療效果，但需要數周的強化訓練才能見效，許多患者無法耐受治療過程中產生的不適感，導致患者依從性降低，影響治療效果。因此，我們需要探索更多的治療方法，這對患者的康復結局至關重要。

動作觀察療法(action observation therapy，AOT)是基于鏡像神經元理論發展起來的康復策略，是指借助視頻形式讓患者觀察、想象動作，然后指導患者進行模仿的一種康復訓練方法[5]。目前，動作觀察療法已廣泛應用于運動功能以及失語癥康復，其臨床療效已得到國內外大量臨床試驗的肯定[6-10]。然而，該療法在吞咽障礙的研究卻極為有限。本研究在常規吞咽訓練基礎上，讓患者在虛擬現實條件下進行動作觀察療法，旨在探索動作觀察療法對吞咽功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年5月～2019年7月在武漢大學中南醫院神經康復科住院的腦卒中吞咽障礙患者42例，納入標準：符合中華醫學會第四屆全國腦血管病學術會議制定的診斷標準，且經顱腦CT或MRI檢查確診[11]；初次發病、病灶位于單側大腦半球，洼田飲水試驗≥3級，吞咽造影檢查顯示有咽期損害；年齡30～75歲之間；病程在1～3個月內；生命體征平穩,無其他神經系統疾病及咽喉部局部病變；認知功能良好，可理解并配合試驗研究；右利手，聽力、視力(或矯正視力)無明顯異常。排除標準：合并心功能不全、嚴重肝腎疾病、腫瘤患者；吞咽方面既往有其他病因誘發的功能異常；合并視野缺損、偏側空間忽略癥的患者；病灶位于腦干部位；精神障礙不配合檢查治療的患者。用隨機數字表法將患者分為對照組和觀察組。2組患者的性別、年齡、病程等一般資料經統計學分析，差異無顯著性意義，見表1。入組患者均獲得患者及家屬知情同意和倫理審批。

表1 2組治療前一般資料比較

1.2 方法 2組患者均接受常規吞咽功能訓練，包括間接基礎訓練、直接攝食訓練、呼吸訓練等，每次30min，每日1次，每周5d，療程4周。

1.2.1 間接基礎訓練 ①口腔感覺訓練：a.冷刺激訓練：用冰棉棒刺激口腔內壁、舌體、腭舌弓等部位；b.氣脈沖感覺刺激訓練：將導氣管置于腭舌弓、舌根部、咽后壁、K點等部位，快速按壓氣囊，每秒3～4次，囑患者作主動吞咽；c.改良振動棒深感覺訓練：滑動震動棒頭部震動唇部、頰、舌、咽喉壁等部位。②口腔運動訓練：a.唇部運動練習：雙唇含著壓舌板，用力閉緊及拉出壓舌板；b.舌部訓練：做舌肌的側方運動、練習舌尖和舌體上抬，舌體卷起、舔唇一圈運動；c.下頜運動訓練：下頜的張開閉合、前后左右移動。

1.2.2 直接攝食訓練 選擇患者能夠安全進食的食物、一口量以及代償方式進行訓練，待情況好轉后逐步增加食量與食物種類。患者取坐位或頸部前屈位，將食物放在健側舌后部，囑咐患者吞咽。

1.2.3 其他 ①呼吸訓練：采取呼吸放松訓練+口鼻呼吸分離訓練；②頸部運動：頸部的前屈、后伸、側屈及頭部旋轉。

1.2.4 動作觀察療法 2組患者均佩戴頭盔式虛擬現實設備(蘇州明思特醫療科技有限公司生產)及耳機。其中對照組以風景視頻觀察為主，如“桂林山水”，“黃山美景”等。觀察組則進行吞咽動作觀察，吞咽動作觀察主要包括四大模塊：即口部運動、吞咽影像、攝食動作、美食刺激模塊。其中口部運動模塊主要展現模特舌、唇、下頜各個方向的運動，以及模特在正視面、側視面、喝水咀嚼食物并進行吞咽的過程；吞咽影像模塊顯示的是在X線透視下，食團從口腔到胃部運行的全部過程，包括舌頭的攪拌和運送，會厭的折返及環咽肌的開放；攝食動作模塊主要是人物進食各種食物，并露出舒適愉悅的表情，同時對模特口部運動以及喉部上抬動作進行放大特寫；美食刺激模塊展示各種色彩鮮艷的美食，每個視頻呈現6s。以上各模塊視頻均有吞咽音“咕嗒”作為聽覺刺激，與吞咽動作的產生同步。治療師根據患者吞咽障礙發生的時期、吞咽相關器官的運動情況為患者制定個體化的訓練方案。第1遍視頻播放結束后，休息5min后進行第2遍，訓練時長持續25min。

1.3 評價標準 ①電視透視吞咽檢查(Videofluoroscopic Swallowing Study，VFSS)[12]：采用西門子公司的數字胃腸機進行造影檢查，以30幀/s速度錄像記錄。將濃度為60%(W/V)的硫酸鋇混懸液與增稠劑調制成水狀、蜂蜜狀、布丁狀食團。患者側坐位，按照治療師指令進行吞咽，一口量為5ml。檢查記錄蜂蜜狀食團的口腔運送時間(oral transit time，OTT)、吞咽反應時間(swallow response time，SRT)、咽運送時間(pharyngeal transit time，PTT)、喉關閉時間(laryngeal closure time，LCT)。②標準吞咽功能評估(Standardized Swallowing Assessment, SSA)[13]：SSA量表是臨床上評價吞咽功能的常用方法，具有良好的信度和效度[14]，評價內容包括三部分，分別是臨床檢查、觀察患者吞咽5ml水、吞咽60ml水表現。量表的最低分為18分，最高分為46分，分數越高，說明吞咽功能越差。③滲漏誤吸量表(Penetration Aspiration Scale，PAS)[15]：記錄造影過程水狀食團的滲漏誤吸情況，根據食團進入喉、氣道的深度及咳嗽的強度，滲漏、誤吸情況進行8分制評分，分數越高，說明吞咽表現越差。SSA量表由2名工作經驗豐富的治療師綜合評定完成，吞咽時間學參數、PAS量表是由放射科醫生和1名治療師共同分析，以上人員均不知曉具體分組。

2 結果

治療前2組患者的SSA 評分、PAS評分、OTT、SRT、PTT、LCT比較差異均無統計學意義。治療4周后，吞咽時間學參數比較，2組OTT、SRT、PTT、LCT均較治療前明顯縮短(P<0.05)，觀察組除了LCT外，其余各項參數(OTT、SRT、PTT)均較對照組明顯縮短(P<0.05)。見表2。治療后，2組SSA及PAS評分均較治療前明顯降低(P<0.05)，觀察組2項評分明顯低于對照組(P<0.05)。見表3。

表2 2組患者治療前后OTT、SRT、PTT、LCT比較

表3 2組治療前后SSA、PAS評分比較 分，

3 討論

吞咽是一種復雜而基本的神經肌肉活動，需要大腦不同區域之間多維度、精確地相互作用進而轉化為協調一致的肌肉活動。近年來，隨著影像學技術的發展，人們對吞咽的神經生理調控方面有了更深刻的認識，除了腦干水平的調控以外，大腦皮質在吞咽神經調控中也起著重要作用，包括雙側感覺運動皮層、初級運動皮層、前運動皮層、輔助運動區、腦島、扣帶回、額下回、頂葉下葉、顳葉、楔前葉、基底神經節、小腦等與皮質下中樞共同調節延髓吞咽中樞吞咽模式[16-19]。目前認為，吞咽功能的恢復依賴于吞咽運動皮質的可塑性發展[20]。

動作觀察療法是一種能夠在皮質水平產生適應性神經可塑性改變的干預方法，其理論基礎來自于鏡像神經元的神經生理學研究[21]。目前，對于鏡像神經元的研究大多集中于手-鏡像系統，除了手部運動能激活相應的鏡像神經元以外，鏡像神經元對口部運動的刺激也能做出響應，當個體在執行或觀察與攝食功能有關的口唇活動時也會變得活躍[22]。Ushioda等[23]利用腦磁圖來研究吞咽大腦皮層激活區域與鏡像神經元的關系；研究發現，吞咽相關視覺或聽覺刺激可引起與吞咽相關的大腦皮質區對應的鏡像神經元激活；當視聽覺聯合刺激時，其潛伏期和峰值強度比單獨的聽覺或視覺刺激更接近于實際吞咽。通過功能磁共振研究發現，吞咽相關的視聽覺刺激能夠引起與吞咽運動計劃相關的大腦皮質區域的激活，如輔助運動區、運動前區、初級運動區以及扣帶回等[24- 25]。因此，通過吞咽相關的視聽覺刺激來改善患者的吞咽功能是可能的。

本次研究中，觀察組患者在虛擬現實訓練系統經過4周的觀察訓練，結果顯示：觀察組的口腔運送時間、吞咽反應時間、咽運送時間均較對照組明顯改善，且SSA評分與PAS評分也較對照組下降，說明該療法能夠有效提高吞咽的安全性和有效性，提高患者的吞咽功能。其作用機制可能為：①動作觀察療法通過激活吞咽相關的鏡像神經元，多次治療刺激，產生累積效應，由量表到質變促使吞咽相關皮層如輔助運動區、運動前區、初級運動區以及扣帶回等區域發生可塑性改變，可能啟用了潛伏的神經通路，形成新的突觸連接，有利于病灶周圍或對側神經細胞的功能代償，利于功能重組，進而促進吞咽功能恢復[23-25]；②動作觀察療法向患者傳達了動作的目標以及動作如何準確執行的視覺運動和感覺信息，即提供了一種“觀察-執行匹配機制”，將動作執行和動作感知更好的統一起來，有利于吞咽技能的學習與模仿；③虛擬現實設備的應用是本研究保證個體有效觀察的重要因素，患者在虛擬現實系統中能夠接受多維虛擬感覺刺激，具有廣闊的想象空間，如觀看食物時產生的味覺感知、嗅覺感知，觀看吞咽動作時產生的運動感知，都可能增加吞咽相關運動皮質中神經元的興奮性，促進吞咽神經網絡的重建；④虛擬現實呈現的三維視角，可讓觀察內容變得更加豐富形象，富有趣味性，更容易調動患者積極性和主動參與性。此外，虛擬現實產生的多維刺激可以增加大腦多巴胺和膽堿能等神經遞質的激活，提高注意和記憶功能[26]。目前，也有類似研究證實動作觀察療法對吞咽功能恢復有積極影響，但干預內容不一，主要以攝食吞咽動作為主，且輸出設備主要是手提電腦[27-28]，該干預方式可能易受治療室或周圍環境的影響，導致患者注意力難以集中，影響治療的有效性。本研究中，患者在虛擬現實系統中行以動作觀察療法，通過適當裝置將患者“投射”至真實的虛擬環境中，利用系統的三維視景圖像生成及立體顯示系統、立體音響生成與揚聲系統，增強患者的感覺輸入。一方面，該系統能將觀察的內容拉近至眼前，大大擴展了患者的觀察視角，增強患者的沉浸感，提供更真實的感覺反饋。此外，它還能將患者與周圍環境分隔，減少了周圍環境對治療的干擾，可以有效解決目前輸出設備的不足[29-30]。在治療過程中，筆者發現多數患者在觀察攝食動作模塊跟美食刺激模塊時，患者自主吞咽頻率會明顯增加，康復的積極性與配合度均得到了提升。有研究表明，當人們看到食物時，能夠激活大腦中參與食物味道編碼的區域(如島葉)，使個體能夠感受到品嘗食物所帶來的喜悅，產生想吃東西的欲望，而食欲的產生及所誘發的正向情感是人們吞咽的關鍵因素[31]。但也有少數患者容易出現情緒上的波動，表現出急躁、焦慮、失落等情況。這種現象多發生在長時間無法經口進食的患者，這類患者往往有較大的心理壓力。因此，針對該類患者我們要注意給予必要的心理疏導，幫助其樹立康復信心。由于吞咽運動與肢體運動相比過程更為復雜，且人們很少自我觀察，尤其是吞咽的反射性階段，吞咽影像模塊能夠清晰顯示食團從口腔到胃部的全部過程，包括舌頭的攪拌和運送，會厭的折返、喉部上抬以及環咽肌的開放，也有研究證實吞咽的影像模塊也能引起吞咽相關皮質的激活[25]。本研究中喉關閉時間雖有所改善，但差異無顯著性意義，喉關閉時間在一定程度上可反映出呼吸與吞咽之間協調性關系[32-33]，說明動作觀察療法對改善吞咽與呼吸的協調性的作用有限。

本研究具備一定不足之處，首先觀察時間較短、樣本量也較小，且治療結束后未進行隨訪；研究對象均是認知情況較好的卒中患者，對于認知不佳或慢性期吞咽障礙患者的干預效果并不明確。由于本試驗只在吞咽行為學上進行了觀察，沒有通過影像學手段探究其對大腦功能的具體影響，因此在機制上沒有進行深入的探討，希望未來的研究能結合影像學手段，對其作用機制進一步闡明。