虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在腦卒中后失語癥病人言語康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

胡含波，何小俊，李薇薇，羅 雯

武漢大學(xué)人民醫(yī)院，湖北430060

腦卒中后失語癥是一種獲得性言語交流能力障礙，病人對交際符號系統(tǒng)的理解和表達(dá)能力受損，腦卒中后有1/3 的病人發(fā)生失語癥[1]。歐美國家每年腦卒中后失語癥的發(fā)病率達(dá)60/10 萬人，其中約60%的腦卒中后失語癥病人的語言障礙會持續(xù)1 年[2-3]。隨著科技的發(fā)展，20 世紀(jì)逐漸興起的虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality,VR）技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（如醫(yī)療教學(xué)培訓(xùn)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、康復(fù)治療以及心理治療等[4]）逐漸被廣泛應(yīng)用。在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，VR 技術(shù)在失語癥病人康復(fù)中的研究也逐漸深入[5-6]。越來越多國內(nèi)外學(xué)者使用VR 技術(shù)帶來的新方法對腦卒中后失語癥病人進(jìn)行言語康復(fù)訓(xùn)練。因此，本研究通過對VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥言語康復(fù)訓(xùn)練和遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為腦卒中后失語癥的言語康復(fù)訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥言語康復(fù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

VR 技術(shù)作為仿真技術(shù)的一個重要方向，包含了立體顯示技術(shù)、傳感器技術(shù)、三維圖形生成技術(shù)、動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)、實(shí)時三維計算機(jī)圖形技術(shù)、立體聲、語音輸入輸出等相關(guān)技術(shù)[7]。VR 技術(shù)主要通過模擬環(huán)境、感知和傳感設(shè)備等方面來實(shí)現(xiàn)。VR 技術(shù)具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、構(gòu)想性(imagination)3 種特征[8]。沉浸性指用戶能身臨其境地沉浸在虛擬環(huán)境中；交互性指用戶在虛擬環(huán)境中與各種對象進(jìn)行相互作用，并通過可操作性工具進(jìn)行反饋；構(gòu)想性可使用戶沉浸于此環(huán)境中并獲取新知識,提高其感性和理性認(rèn)識,借助虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境產(chǎn)生新想法和靈感。VR 技術(shù)可以使人沉浸在計算機(jī)實(shí)時產(chǎn)生的虛擬三維環(huán)境中,通過各種游戲反復(fù)進(jìn)行交互訓(xùn)練，能維持和提高病人的邏輯推理、思維、記憶、協(xié)調(diào)、注意力等認(rèn)知功能[9]。

VR 技術(shù)在康復(fù)訓(xùn)練中所表現(xiàn)出來的優(yōu)勢有很多，如它能夠提供個性化的康復(fù)訓(xùn)練、緩解康復(fù)醫(yī)學(xué)人員不足、調(diào)動病人的主觀能動性等[10]。VR 技術(shù)不僅能夠高度復(fù)制現(xiàn)實(shí)場景，也可使訓(xùn)練更加安全、有趣，能夠增加康復(fù)訓(xùn)練的趣味性[11]。VR 技術(shù)可解決言語訓(xùn)練素材形式單一、乏味且脫離語言環(huán)境的實(shí)際應(yīng)用場景等，能夠為失語癥病人帶來多樣性的體驗[12]。

目前，在失語癥病人康復(fù)訓(xùn)練中采用的言語康復(fù)工具以卡片、計算機(jī)開發(fā)軟件、移動電話以及平板等為主[13]。隨著可用于醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的VR 技術(shù)逐漸被研發(fā)，根據(jù)VR 技術(shù)沉浸程度的高低和交互程度的不同分為4 大類型[14]：桌面式VR 系統(tǒng)、沉浸式VR 系統(tǒng)、增強(qiáng)式VR 系統(tǒng)和分布式VR 系統(tǒng)。以上各種VR 系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套、頭部跟蹤器頭、語音識別器[15]、智能手機(jī)[16]、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件[17]、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)平臺[18-19]等設(shè)備和平臺來進(jìn)行腦卒中后失語癥康復(fù)訓(xùn)練。失語癥病人通過用戶終端，如VR 頭盔、立體眼鏡等，沉浸在計算機(jī)模擬產(chǎn)生的虛擬世界中，通過聆聽聲音、感受動作等，在視覺、聽覺、觸覺多感官中進(jìn)行體驗，并與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行交互，進(jìn)行腦卒中后失語癥康復(fù)訓(xùn)練。VR 技術(shù)在失語癥康復(fù)護(hù)理領(lǐng)域主要以構(gòu)建虛擬超市、虛擬公園、虛擬迷宮、虛擬廣場、虛擬城市以及虛擬游戲為主[20]。

除此以外，VR 技術(shù)還能夠提供言語、認(rèn)知、運(yùn)動等多功能一體化的康復(fù)訓(xùn)練。Hwang 等[21]的研究也顯示,基于VR 技術(shù)的認(rèn)知功能康復(fù)治療效果很好,能夠有效提高病人的認(rèn)知能力。Sheehy 等[22]通過VR 系統(tǒng)訓(xùn)練病人的坐姿平衡，發(fā)現(xiàn)VR 技術(shù)能夠改善腦卒中病人的平衡能力。滕樹利等[23]對腦卒中偏癱病人采取基于VR 技術(shù)的平衡游戲訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)結(jié)合VR 技術(shù)的平衡訓(xùn)練能夠改善腦卒中病人的平衡功能,且其訓(xùn)練效果優(yōu)于傳統(tǒng)平衡訓(xùn)練。由此可見，VR 技術(shù)可為腦卒中后失語癥病人提供多方面的康復(fù)訓(xùn)練。

VR 技術(shù)應(yīng)用不同于其他在腦卒中后失語癥病人的康復(fù)治療和訓(xùn)練的方法，在自身優(yōu)勢明顯的情況下，受到各種因素干擾，也有以下不足之處[14]：VR 系統(tǒng)的開發(fā)成本比較高，大規(guī)模應(yīng)用比較困難；同時目前VR系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用還不夠成熟，交互性還有待增強(qiáng)；在VR 虛擬環(huán)境下，用戶可能出現(xiàn)眩暈、惡心、眼疲勞等不良反應(yīng)；VR 系統(tǒng)使用效果及適用性還需要進(jìn)一步驗證。盡管VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥病人的康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)用效果很好，但是目前由于研究還比較少，樣本量比較少，且推廣應(yīng)用的研究仍然很少，故在失語癥康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用VR 技術(shù)還需要進(jìn)一步探索和開發(fā)[24]。

2 VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥中言語康復(fù)治療中的應(yīng)用

彭曉蘭等[25]通過利用計算機(jī)創(chuàng)建的“虛擬超市”，模擬在真實(shí)超市里的購物流程使失語癥病人能夠在高度模擬真實(shí)生活的環(huán)境中接受康復(fù)訓(xùn)練，并對4 例不同程度腦卒中后失語癥進(jìn)行了康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)驗結(jié)果表明，病人在虛實(shí)融合輔助的言語康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中的任務(wù)完成時間和行為表現(xiàn)顯示出系統(tǒng)的可用性,并得到了康復(fù)治療師的普遍認(rèn)可。Jane 等[26]為失語癥病人設(shè)計EVA Park 的VR 平臺，該平臺設(shè)計多項功能，多個用戶之間可以交流，通過在虛擬模擬支持下進(jìn)行日常語言刺激訓(xùn)練5 周的準(zhǔn)隨機(jī)對照試驗，病人的語言功能評估指標(biāo)為病人的語言交流溝通技能以及交際信心和社會孤立感，研究顯示，EVA Park 虛擬平臺有助于病人語言功能的恢復(fù)，但是在增強(qiáng)病人交際信心和減少社會孤立感方面沒有顯著影響。目前，很多研究[27-28]都已經(jīng)證明計算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練可提高腦卒中后失語癥病人的語言功能和認(rèn)知能力。Grechuta等[29-30]將強(qiáng)化語言行動療法應(yīng)用到虛擬環(huán)境中，使用VR 技術(shù)開發(fā)語言康復(fù)工具，可進(jìn)行多樣化和指定任務(wù)的訓(xùn)練，并進(jìn)行試驗研究和評估病人的語言功能、交流活動記錄，結(jié)果顯示病人的語言技能和溝通技巧有所改善。VR 虛擬康復(fù)游戲系統(tǒng)具有促進(jìn)失語癥語言康復(fù)的能力和潛力。國內(nèi)外研究人員通過VR 技術(shù)為失語癥病人設(shè)計各種虛擬場景進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，都得到了很好的康復(fù)效果。

此外，目前有學(xué)者將VR 技術(shù)與其他干預(yù)方式相結(jié)合，也取得預(yù)期結(jié)果。王大為等[31]通過Anokan-VR康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)合原絡(luò)通經(jīng)針法對輕度認(rèn)知功能障礙病人的進(jìn)行臨床治療觀察，發(fā)現(xiàn)可以幫助病人激發(fā)潛能。李千穗等[32]研究表明，在常規(guī)康復(fù)治療及藥物治療的基礎(chǔ)上,使用計算機(jī)輔助訓(xùn)練聯(lián)合Schuell 刺激療法能夠更好地提高腦卒中后失語癥病人的語言和認(rèn)知功能。

3 VR技術(shù)在腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用

腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)通過計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)平臺[33]、智能手機(jī)APP[34]、視頻語音對話[35]以及虛擬游戲[36]等進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練追蹤均獲得了非常理想的遠(yuǎn)程康復(fù)效果。目前，多項隨機(jī)對照實(shí)驗表明，通過視頻和虛擬康復(fù)軟件、虛擬游戲進(jìn)行腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)具有可行性和有效性[37-38]。

Maresca 等[39]評估一種觸屏平板使用VR 康復(fù)系統(tǒng)（VRRS-tablet）的腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練的有效性，通過6 個月的研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗組在除寫作外的其他研究領(lǐng)域都有所改善，而對照組僅在理解、抑郁和生活質(zhì)量方面有所改善。這項研究也證明了家庭遠(yuǎn)程康復(fù)計劃對腦卒中后失語癥的有效性。

使用VR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程康復(fù)治療是治療失語癥病人出院后的最佳方案之一，通過監(jiān)測功能結(jié)果、保持功能、減少抑郁和改善語言功能來進(jìn)行延續(xù)性護(hù)理。盡管VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)中具有十分重要的作用，但是由于還存在很多的限制，且這些研究強(qiáng)調(diào)了與技術(shù)、臨床實(shí)施和參與者特定因素相關(guān)的因素，所以未來還需要更多的試驗進(jìn)行研究。

4 展望

國內(nèi)VR 技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家相比，起步晚、發(fā)展較慢、應(yīng)用設(shè)計較少，VR 技術(shù)還不夠成熟，設(shè)備費(fèi)用昂貴難以普及，國外系統(tǒng)不完全適用于國內(nèi)病人等[40]。在設(shè)計開發(fā)失語癥康復(fù)訓(xùn)練VR 時，應(yīng)著重關(guān)注失語癥病人的特性，進(jìn)一步提升VR 技術(shù)，同時進(jìn)行大樣本、多中心的隨機(jī)對照試驗，研究在VR 環(huán)境下可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)，如眩暈以及疲勞等，探索和綜合考慮VR 技術(shù)的實(shí)用性、安全性、使用滿意度及成本-效益關(guān)系等方面，以通過VR 技術(shù)為腦卒中后失語癥病人治療康復(fù)帶來更好的指導(dǎo)和參考。