虛擬現實技術對腦癱患兒下肢功能康復療效的系統評價

韓晶，梁明，謝榮

腦性癱瘓(cerebral palsy，CP)簡稱腦癱，是因發育中胎兒或嬰幼兒大腦慢性損傷導致長期存在的運動姿勢發育障礙性疾病，常導致患兒運動能力受限[1]。其中痙攣型CP最常見[2]。50%以上患兒出現下肢運動障礙，表現為下肢肌肉攣縮，踝關節僵硬畸形，站立及步行時屈髖膝，尖足交叉等，嚴重影響患兒正常生長發育及運動功能[3]。虛擬現實(virtual reality，VR)技術是綜合計算機技術及三維傳感技術重建三維視聽一體化虛擬環境，患者可身臨其境般地與虛擬物體交互，進而完成康復訓練[4]。國內外已有研究證實VR技術可改善CP患兒下肢功能。然而，現階段有關VR技術在腦癱患者下肢康復應用的相關研究試驗設計方案各不相同，納入研究的受試者個數較少，綜合評價文獻的質量也良莠不齊，這往往會導致最終的研究結論互相矛盾。有鑒于此，需要全面系統評價VR技術對CP患兒下肢康復的療效。本研究對所有有關VR技術在腦癱患者下肢康復應用的臨床隨機對照試驗(randomized controlled trial，RCT)進行嚴格的系統評價，為VR技術的腦癱康復治療提供初步思路。

1 資料和方法

1.1 納入及排除標準

1.1.1 納入標準 ①所有涉及VR技術對腦癱患兒下肢功能康復療效的臨床RCT研究；②觀察組及對照組患兒符合由中國康復醫學會兒童康復專業委員會及中國殘疾人康復協會小兒腦性癱瘓康復專業委員會在2007年聯合制定的《小兒腦性癱瘓的定義、分型和診斷條件》的診斷及分型標準[1]；③患兒無下肢關節固定攣縮，理解并配合訓練；④年齡>3歲；⑤觀察組采用VR下肢康復或VR聯合常規下肢康復，對照組采用常規下肢康復；⑥重復發表文獻做同一項處理。

1.1.2 文獻排除標準：①下肢骨關節疾病及矯形手術史及正在使用抗痙攣藥物；②合并嚴重認知，智力及聽力障礙；③研究語言為中英文外其他語種；④包含有會議演講、動物基礎試驗及臨床綜述等；⑤原始研究試驗方案有明顯的錯誤(如文章內容不全面等)。

1.2 檢索策略 使用計算機在線檢索英文數據庫：Medline、Web of Science、PubMed、Science Direct、Clinical Science、Cochrane library對照實驗中心注冊數據庫及谷歌學術，外文檢索策略以PubMed為例：“Cerebral palsy”AND“virtual environment”OR“virtual reality”OR“video game”AND“lower limb”OR“lower extremity”OR“balance”OR“walk”OR“gait”行交叉檢索(AND前后檢索詞分別進行交叉組合檢索)。中文數據庫包括VIP、中國生物醫學數據庫、萬方數據庫，中國期刊全文數據庫、以維普數據庫為例：“腦癱”或“腦性癱瘓”和“虛擬現實”或“情景模擬”或“虛擬環境”和“平衡”或“下肢”“步行”交叉檢索。檢索時間范圍至2019年5月，二次檢索納入研究參考文獻。

1.3 結局指標 至少采用以下其中一種評估指標：①粗大運動功能評定量表 (gross motor function measure，GMFM)：共5區88項，總分264分，評分為0～3四個等級。評分標準：0分是動作未出現，1分是完成所有動作不超過10%，2分是完成10%～90%，3分為全部完成。遇到不能明確分數時，按照較低等級評分。分數越高，表明平衡及行走功能越好[5]。②兒科平衡量表(pediatric balance scale，PBS)：有14項任務，評分為0～4五個等級，0分為完全不能完成，4分為可獨自完成，評分越高，患兒平衡功能越好[6]。③10米步行速度測試(10 meter walking test，10MWT)：患兒被要求行走14m，在10m時測量速度(m/s)，以排除行走開始時加速度和行走結束時減速度的影響[7]。

1.4 文獻篩查 資料提取采用雙人摘錄法，兩位研究員按納入排除標準獨立閱讀文獻題目摘要初篩，排除明顯不符合文獻，再進行精細篩查，最后進行交叉核對。如雙方意見不一，則請第3名研究員參與討論決定。數據提取包括：①一般資料：標題、作者、出版日期；②試驗方案：基本信息(樣本量、年齡、性別及病程等)、干預及對照措施，康復療程；③隨機化及盲法實施；④結局指標。

1.5 文獻質量 評價運用Cochrane評價手冊中的隨機對照試驗質量評價進行風險偏倚評估[8]：選擇性報告結果、隨機方案實施、盲法實施、分配方案隱藏、數據完整性、其他偏倚來源。低偏倚用“是”表示，高用“否”，“不清楚”為不能沒有足夠信息。文獻質量等級分A、B、C三級，A為全部符合，B為部分符合，C為全部不符，應予以剔除該文獻。文獻證據質量評價采用改良Jadad量表，從是否隨機產生、采用盲法、隨機化隱藏、退出或失訪四方面評分，總分7分，1～3分為低質量，4～7分為高質量。

1.6 統計學方法 采用RevMan 5.2版軟件(由Cochrane協作網提供)進行分析：①異質性檢驗：用χ2檢驗，若納入研究無異質性(P≥0.1，I2<50%)，則用固定效應模型分析，然則用亞組分析或隨機效應模型；②加權均數差(weighted mean difference，WMD)表示合并效應量，得出95%可信區間(confidence interval，CI)，檢驗水準P<0.05為差異有統計學意義；③如不能行Meta分析，則僅行描述性分析；④漏斗圖對發表性偏倚進行綜合檢驗。

2 結果

2.1 文獻檢索結果 初檢得文獻593篇，英文501篇，中文92篇，進一步審閱文獻標題及摘要后，去除顯著不符納入標準后，剩81篇。通讀全文后進一步篩選，最終納入14篇[2，5-7，9-18]，納入的14篇文獻均為RCT，其中9項研究質量等級為B級，5項研究質量等級為A級。所有研究提及“隨機分組”，多數研究交待基線情況均具可比性，數據均完整且報告了預先設計的全部指標，部分存在測量性偏倚。大多數研究存在盲法不足，均未進行意向性分析。具體地篩選流程見圖1，文獻基本特征見表1。

圖1 文獻篩選流程圖

2.2 文獻偏倚質量評價 結合Cochrane評價手冊中RCT評價標準對文獻行風險偏倚評估見圖2,3；質量評價見表2。

圖2 納入研究的總體偏倚風險圖

圖3 納入研究的總體偏倚風險摘要

表1 納入研究基本特征

表2 納入文獻質量評價

2.3 Meta分析

2.3.1 2組GMFM評分比較 共納入8篇文獻，χ2=4.37，P=0.74，I2=0%<50%，結果顯示異質性較小，采用固定效應模型進行分析。合并效應量WMD=5.55，95%CI為[3.48, 7.61]，整體效果檢驗Z=5.26，P<0.01，2組GMFM評分差異有統計學意義，見圖4。觀察組GMFM評分高于對照組，說明VR結合常規康復訓練比單純常規康復訓練更能提高腦癱患兒的下肢運動功能。根據GMFM評分類型不同(88型和66型)將納入8篇文獻分為GMFM-88組(5篇)和GMFM-66組(3篇)進行亞組分析：①GMFM-88組：2組GMFM-88評分比較：合并效應值WMD=5.78，95%CI為[3.61, 7.94]，整體效果檢驗Z=5.23，P=0.00001<0.05，2組GMFM-88評分差異有統計學意義，見圖4。在GMFM-88組中，VR結合常規康復訓練比單純常規康復訓練更能提高腦癱患兒的下肢運動功能。②GMFM-66組：2組GMFM-66評分比較：合并效應值WMD=5.55，95%CI為[-3.70, 10.14]，整體效果檢驗Z=0.91，P=1.00，2組GMFM-66評分差異無統計學意義，見圖4。

2.3.2 2組PBS評分比較 共納入6篇文獻，χ2=9.15，P=0.10，I2=45.4%<50%，結果顯示異質性較小，采用固定效應模型進行分析。合并效應量WMD=2.57，95%CI為[1.75, 3.38]，整體效果檢驗Z=6.16，P<0.01，2組PBS評分差異有統計學意義，見圖5。觀察組PBS評分高于對照組，說明VR康復訓練結合常規康復訓練比單純常規康復訓練更能提高腦癱患兒的下肢平衡功能。

圖4 虛擬現實訓練與常規康復訓練GMFM評分比較

圖5 虛擬現實訓練與常規康復訓練PBS評分比較

圖6 虛擬現實訓練與常規康復訓練10MWT速度比較

2.3.3 2組10MWT比較 共納入4篇文獻，χ2=0.56，P=0.90，I2=0%<50%，結果顯示異質性較小，采用固定效應模型進行分析。合并效應量WMD=0.16，95%CI為[0.04, 0.27]，整體效果檢驗Z=2.59，P=0.01，2組10MWT差異有統計學意義，見圖6。觀察組10MWT高于對照組，VR康復訓練結合常規康復訓練比單純常規康復訓練更能提高腦癱患兒的行走速度。

2.4 發表偏倚評估 以GMFM為指標繪制漏斗圖，WMD橫坐標，SE縱坐標，見圖7。散點在中線兩側對稱分布呈倒漏斗形，納入文獻偏倚可能性較小，分析結果較可靠。

圖7 虛擬現實訓練與常規訓練GMFM評分比較的漏斗圖

3 討論

腦癱患者下肢康復是臨床難點，已有多種療法改善下肢功能，但缺乏特效手段[12]。常規康復訓練過程單調、內容枯燥，導致患兒興趣性降低；且治療師勞動強度大，工作量高，容易產生疲勞[4]。國內外已有許多學者利用VR技術對腦癱患兒下肢進行康復訓練，大部分獲得了較滿意效果[9-18]。然而在檢索文獻中，課題組發現許多RCT合并其他療法，不能行Meta分析，被剔除。此外，部分高質量文獻評價指標各異，從而不能將數據合并后分析。所以課題組選用了國際通用的GMFM評分及PBS評分作為評價腦癱患兒下肢功能的指標來進行分析。分析結果表明，VR下肢康復結合常規訓練比單純常規訓練更能提高腦癱患兒的下肢運動功能。

腦癱患兒通過使用傳感設備沉浸在計算機實時產生的VR環境中，與豐富多彩的虛擬環境進行身臨其境般地交互，最大限度激發患兒興趣及康復積極性，使其康復潛能得到最大的發揮[19]。You等[20]發現在VR訓練前，腦癱患兒雙側初級感覺運動皮質，同側的輔助運動皮質處于激活狀態，訓練后損傷對側感覺運動皮質激活。從人體運動學看，重復訓練為習得一項運動能力的基本前提，患兒需獲得身臨其境般愉悅感及成功完成任務實時正向反饋。VR下肢康復可提供多種感覺刺激包括視聽觸覺及本體感覺等，給予患兒正向反饋[21]，患兒通過重復訓練獲得的正確行為不斷強化。同時VR康復有個體化設置，患兒根據每次狀態調整訓練強度時間，不斷提高積極性并維持訓練的動機[19]。

現階段VR下肢康復的臨床試驗類型復雜多樣，從而使現有臨床證據很難滿足實際需要，使得結論準確性明顯下降。Meta分析是回顧性觀察研究，無法替代系統全面深入RCT。高質量文獻能改善Meta分析質量。本研究所用文獻為已公開發表，缺少灰色研究，如未公開發表及學術會議報道等。納入14篇研究質量等級多為“B”，且未用雙盲，降低結論強度。本研究證實VR技術結合常規下肢康復比單純常規康復訓練更能提高腦癱患兒的下肢運動功能。目前缺乏高質量的臨床研究,選擇GMFM及PBS評分為評估指標，雖簡單方便，但容易受主觀因素影響，對研究結果的準確性存在偏倚，可增加樣本含量來驗證療效。