虛擬現實技術在腦卒中后失語癥病人言語康復中的應用進展

胡含波，何小俊，李薇薇，羅 雯

武漢大學人民醫院，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的理解和表達能力受損，腦卒中后有1/3 的病人發生失語癥[1]。歐美國家每年腦卒中后失語癥的發病率達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1 年[2-3]。隨著科技的發展，20 世紀逐漸興起的虛擬現實（virtual reality,VR）技術在醫學領域（如醫療教學培訓、遠程醫療、康復治療以及心理治療等[4]）逐漸被廣泛應用。在康復醫學領域，VR 技術在失語癥病人康復中的研究也逐漸深入[5-6]。越來越多國內外學者使用VR 技術帶來的新方法對腦卒中后失語癥病人進行言語康復訓練。因此，本研究通過對VR 技術在腦卒中后失語癥言語康復訓練和遠程康復中的應用進行綜述，以期為腦卒中后失語癥的言語康復訓練提供理論依據。

1 VR 技術在腦卒中后失語癥言語康復中的應用現狀

VR 技術作為仿真技術的一個重要方向，包含了立體顯示技術、傳感器技術、三維圖形生成技術、動態環境建模技術、應用系統開發工具、系統集成技術、實時三維計算機圖形技術、立體聲、語音輸入輸出等相關技術[7]。VR 技術主要通過模擬環境、感知和傳感設備等方面來實現。VR 技術具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、構想性(imagination)3 種特征[8]。沉浸性指用戶能身臨其境地沉浸在虛擬環境中；交互性指用戶在虛擬環境中與各種對象進行相互作用，并通過可操作性工具進行反饋；構想性可使用戶沉浸于此環境中并獲取新知識,提高其感性和理性認識,借助虛擬現實環境產生新想法和靈感。VR 技術可以使人沉浸在計算機實時產生的虛擬三維環境中,通過各種游戲反復進行交互訓練，能維持和提高病人的邏輯推理、思維、記憶、協調、注意力等認知功能[9]。

VR 技術在康復訓練中所表現出來的優勢有很多，如它能夠提供個性化的康復訓練、緩解康復醫學人員不足、調動病人的主觀能動性等[10]。VR 技術不僅能夠高度復制現實場景，也可使訓練更加安全、有趣，能夠增加康復訓練的趣味性[11]。VR 技術可解決言語訓練素材形式單一、乏味且脫離語言環境的實際應用場景等，能夠為失語癥病人帶來多樣性的體驗[12]。

目前，在失語癥病人康復訓練中采用的言語康復工具以卡片、計算機開發軟件、移動電話以及平板等為主[13]。隨著可用于醫療護理領域的VR 技術逐漸被研發，根據VR 技術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、沉浸式VR 系統、增強式VR 系統和分布式VR 系統。以上各種VR 系統通過數據頭盔、立體眼鏡、數據手套、頭部跟蹤器頭、語音識別器[15]、智能手機[16]、虛擬現實軟件[17]、虛擬現實系統平臺[18-19]等設備和平臺來進行腦卒中后失語癥康復訓練。失語癥病人通過用戶終端，如VR 頭盔、立體眼鏡等，沉浸在計算機模擬產生的虛擬世界中，通過聆聽聲音、感受動作等，在視覺、聽覺、觸覺多感官中進行體驗，并與虛擬現實系統進行交互，進行腦卒中后失語癥康復訓練。VR 技術在失語癥康復護理領域主要以構建虛擬超市、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 技術還能夠提供言語、認知、運動等多功能一體化的康復訓練。Hwang 等[21]的研究也顯示,基于VR 技術的認知功能康復治療效果很好,能夠有效提高病人的認知能力。Sheehy 等[22]通過VR 系統訓練病人的坐姿平衡，發現VR 技術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 技術的平衡游戲訓練，發現結合VR 技術的平衡訓練能夠改善腦卒中病人的平衡功能,且其訓練效果優于傳統平衡訓練。由此可見，VR 技術可為腦卒中后失語癥病人提供多方面的康復訓練。

VR 技術應用不同于其他在腦卒中后失語癥病人的康復治療和訓練的方法，在自身優勢明顯的情況下，受到各種因素干擾，也有以下不足之處[14]：VR 系統的開發成本比較高，大規模應用比較困難；同時目前VR系統的開發應用還不夠成熟，交互性還有待增強；在VR 虛擬環境下，用戶可能出現眩暈、惡心、眼疲勞等不良反應；VR 系統使用效果及適用性還需要進一步驗證。盡管VR 技術在腦卒中后失語癥病人的康復訓練中應用效果很好，但是目前由于研究還比較少，樣本量比較少，且推廣應用的研究仍然很少，故在失語癥康復訓練中的應用VR 技術還需要進一步探索和開發[24]。

2 VR 技術在腦卒中后失語癥中言語康復治療中的應用

彭曉蘭等[25]通過利用計算機創建的“虛擬超市”，模擬在真實超市里的購物流程使失語癥病人能夠在高度模擬真實生活的環境中接受康復訓練，并對4 例不同程度腦卒中后失語癥進行了康復訓練，實驗結果表明，病人在虛實融合輔助的言語康復訓練系統中的任務完成時間和行為表現顯示出系統的可用性,并得到了康復治療師的普遍認可。Jane 等[26]為失語癥病人設計EVA Park 的VR 平臺，該平臺設計多項功能，多個用戶之間可以交流，通過在虛擬模擬支持下進行日常語言刺激訓練5 周的準隨機對照試驗，病人的語言功能評估指標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，但是在增強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]都已經證明計算機輔助認知訓練可提高腦卒中后失語癥病人的語言功能和認知能力。Grechuta等[29-30]將強化語言行動療法應用到虛擬環境中，使用VR 技術開發語言康復工具，可進行多樣化和指定任務的訓練，并進行試驗研究和評估病人的語言功能、交流活動記錄，結果顯示病人的語言技能和溝通技巧有所改善。VR 虛擬康復游戲系統具有促進失語癥語言康復的能力和潛力。國內外研究人員通過VR 技術為失語癥病人設計各種虛擬場景進行康復訓練，都得到了很好的康復效果。

此外，目前有學者將VR 技術與其他干預方式相結合，也取得預期結果。王大為等[31]通過Anokan-VR康復訓練系統結合原絡通經針法對輕度認知功能障礙病人的進行臨床治療觀察，發現可以幫助病人激發潛能。李千穗等[32]研究表明，在常規康復治療及藥物治療的基礎上,使用計算機輔助訓練聯合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知功能。

3 VR技術在腦卒中后失語癥遠程康復中的應用

腦卒中后失語癥遠程康復通過計算機互聯網平臺[33]、智能手機APP[34]、視頻語音對話[35]以及虛擬游戲[36]等進行康復訓練追蹤均獲得了非常理想的遠程康復效果。目前，多項隨機對照實驗表明，通過視頻和虛擬康復軟件、虛擬游戲進行腦卒中后失語癥遠程康復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 康復系統（VRRS-tablet）的腦卒中后失語癥遠程康復訓練的有效性，通過6 個月的研究，發現實驗組在除寫作外的其他研究領域都有所改善，而對照組僅在理解、抑郁和生活質量方面有所改善。這項研究也證明了家庭遠程康復計劃對腦卒中后失語癥的有效性。

使用VR 技術實現遠程康復治療是治療失語癥病人出院后的最佳方案之一，通過監測功能結果、保持功能、減少抑郁和改善語言功能來進行延續性護理。盡管VR 技術在腦卒中后失語癥遠程康復中具有十分重要的作用，但是由于還存在很多的限制，且這些研究強調了與技術、臨床實施和參與者特定因素相關的因素，所以未來還需要更多的試驗進行研究。

4 展望

國內VR 技術與國外發達國家相比，起步晚、發展較慢、應用設計較少，VR 技術還不夠成熟，設備費用昂貴難以普及，國外系統不完全適用于國內病人等[40]。在設計開發失語癥康復訓練VR 時，應著重關注失語癥病人的特性，進一步提升VR 技術，同時進行大樣本、多中心的隨機對照試驗，研究在VR 環境下可能出現的不良反應，如眩暈以及疲勞等，探索和綜合考慮VR 技術的實用性、安全性、使用滿意度及成本-效益關系等方面，以通過VR 技術為腦卒中后失語癥病人治療康復帶來更好的指導和參考。