虛擬現實技術在腦卒中后上肢運動功能障礙康復護理中的應用進展

王唯嘉,曾德蘭,覃文婷

1.廣西中醫藥大學護理學院,廣西 530001;2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院

腦卒中是病人殘疾和死亡的主要原因之一[1],會導致各種神經功能障礙,影響病人的運動能力及日常生活活動能力。據統計,我國現有7 000多萬例腦卒中病人,每年有200多萬例的新發腦血管病人[2]。研究表明,85%的腦卒中病人會遺留不同程度的上肢運動功能障礙,無法獨立完成日常生活活動,不僅降低病人的生活質量、增加治療成本,而且對病人的身心健康造成極大的影響[3-4]。傳統康復治療方式存在病人易疲勞、缺乏趣味性、康復效果難以維持等問題[5],亟須更有效的康復方案,促進病人整體生活質量的改善。虛擬現實(virtual reality,VR)技術是一種新興的康復治療方式,具有沉浸式體驗、可交互等優勢[6],通過模擬現實環境,使病人能夠在安全的環境下進行康復訓練,更好地重建運動功能[7],已被廣泛用于腦卒中運動康復訓練中[8]。現綜述虛擬現實技術在腦卒中病人上肢運動功能康復中的應用進展,以期為腦卒中病人提供更好的康復護理。

1 虛擬現實技術訓練方法

腦卒中后上肢運動功能障礙病人常伴有肢體感覺障礙、肌肉萎縮、神經損傷等情況[9],虛擬現實技術模擬訓練能模擬不同運動狀態下肌肉的運動及關節活動,病人可以進行多種形式的訓練。在康復訓練過程中,虛擬現實技術可以與傳統療法相結合,通過視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激,達到提高病人的運動功能、改善病人的日常生活活動能力、促進神經再生和腦可塑性等目的[10]。虛擬現實技術訓練方法較多,如虛擬現實技術訓練、虛擬現實技術與其他康復方法相結合、虛擬現實技術與傳統康復方法相結合等。不同的虛擬現實技術訓練方法對腦卒中病人上肢運動功能的康復訓練效果存在差異。Chen等[11]研究發現,采用傳統康復方法和虛擬現實技術相結合進行上肢功能訓練可以有效改善腦卒中病人上肢運動功能。

2 虛擬現實技術應用方式

2.1 基于虛擬現實技術的游戲訓練

虛擬現實游戲是虛擬現實技術中的一種常用方式,通過虛擬現實游戲模擬各種日常生活場景,讓病人在多樣化環境下進行康復訓練,病人在虛擬現實游戲過程中,可以感受到身體的實時反饋和視覺引導,從而增強康復治療效果[12]。病人通過虛擬現實技術移動家庭常見物品(如水杯和筷子),可提高精細肌肉協調能力;通過虛擬現實游戲的互動模式,病人可感受到自身的肢體運動狀態,從而提高感覺反應能力。Aguilera-Rubio等[13]開發了一種基于日常生活活動和常規康復的虛擬現實游戲,改善腦卒中病人上肢運動功能,效果顯著。相關研究顯示,上肢運動康復訓練中應用虛擬現實游戲訓練的腦卒中病人較對照組病人日常生活活動能力和生活質量均得到顯著改善[14-16]。

2.2 基于虛擬現實技術的仿真運動

通過模擬真實運動場景,讓病人在虛擬現實環境中體驗和訓練肢體運動功能。如通過虛擬現實手柄和傳感器模擬高爾夫球場和擊球操作,可以幫助病人提高手臂和手腕的協調性,提高肌肉力量和反應速度。Mekbib等[17]開發了一種基于神經科學的虛擬現實系統,幫助腦卒中后病人恢復運動功能,結果表明,基于神經科學的虛擬現實系統可能會為病人的運動康復提供額外的益處。Patel等[18]認為,針對發病時間<1個月的腦卒中病人,在每天3 h常規訓練基礎上增加1 h基于虛擬現實模擬工作場景的輔助任務訓練,連續8 d,可有效改善病人上肢運動功能評分和腕關節主動關節活動度。

2.3 基于虛擬現實技術的神經反饋技術

神經反饋技術是一種基于生物反饋的康復方式,可以監控病人的生理信號,如皮膚電位等[19],通過虛擬現實技術直觀呈現病人運動情況。如當病人進行某種運動時,屏幕上可以顯示相關肌肉運動的情況,鼓勵病人繼續進行康復訓練。研究表明,基于虛擬現實技術的神經反饋在腦卒中病人上肢運動康復訓練中應用效果顯著[20]。張明等[21]研究發現,腦機接口對腦卒中病人上肢運動功能恢復具有良好的應用前景,并且被證明可以產生常規治療無法實現的效果。神經反饋技術通過提供豐富的生物反饋和軀體感覺反饋,促進腦卒中病人神經功能重塑,進而恢復上肢運動功能。劉明月等[22]對近10年腦機接口技術用于腦卒中康復領域的相關研究進行可視化分析發現,上肢運動康復的療效研究一直是該領域的熱點,且在未來一段時間內仍將持續。

3 虛擬現實技術應用效果

3.1 增強病人的動機性和治療滿意度

虛擬現實技術為上肢康復訓練提供了一種新的方式,通過特殊體驗設計各種場景和游戲,病人可以自主進行上肢運動訓練,增強病人對肢體的認知和感知,得到實時運動反饋和鼓勵,激發病人參與康復治療的興趣和積極性[23],使病人在舒適、安全和自由的環境下進行康復訓練,提高康復治療效果。相關研究表明,基于虛擬現實技術的康復護理能夠有效增強病人的參與動機,激發更多的社交和活動互動,提高治療滿意度,取得了良好的治療效果[24-25]。

3.2 提高治療效果和康復可持續性

虛擬現實技術不僅可以模擬真實世界中的各種運動和動作,而且可產生逼真的視覺效果,讓病人身臨其境,激發病人的學習興趣。Karamians等[26]研究發現,基于虛擬現實技術的游戲較傳統康復方法對腦卒中后上肢康復更有效。虛擬現實技術可以為病人提供遠程康復監測和數據反饋,增加病人學習的興趣和動機,增強病人參與康復訓練的主觀能動性。此外,虛擬現實技術還可以通過有效的數據記錄和分析,進一步制訂和優化康復訓練方案,保證康復治療的可持續性。研究發現,基于虛擬現實技術的腦卒中病人上肢運動康復可以顯著提高病人的肌力、協調性和靈活性[27]。Wu等[28]研究表明,虛擬現實訓練在改善腦卒中病人上肢功能方面具有顯著效果。因此,虛擬現實技術可以作為康復訓練中模擬訓練的一種手段。

3.3 提供個性化定制的康復方案

康復護理需要考慮不同病人的個體差異,虛擬現實技術可以針對不同病人的康復需求、病情和年齡等因素,制定針對性的康復訓練計劃,同時設計相應的虛擬現實訓練方案和康復環境,為病人提供不同類型的康復訓練模式和訓練內容,更好地滿足病人的康復護理需求[29]。研究表明,虛擬現實技術在腦卒中病人上肢運動康復中的應用可以實現個性化定制康復方案,從而滿足病人的恢復需求[30]。

4 虛擬現實技術干預的優勢與不足

虛擬現實技術在腦卒中后上肢運動康復中具有諸多優勢[31-32],可以模擬真實世界的場景,提高訓練的真實性;提供沉浸式的康復體驗,更好地調動病人參與訓練的積極性;可為病人提供更加逼真、直觀、安全的運動反饋,提高康復訓練效果;可以降低腦卒中病人運動并發癥的發生率和再入院率。虛擬現實技術作為一種新興的康復干預手段,也存在一定的局限性:1)虛擬現實技術干預的設備價格較高,制約了其在腦卒中病人運動功能康復中的廣泛應用;2)虛擬現實技術干預需要一定的場地布置和設備支持,限制了其在腦卒中病人運動康復中的應用;3)現有的虛擬現實設備較單一,技術尚不成熟,缺乏統一標準,國內缺乏虛擬現實技術干預效果評價工具,無法滿足多例病人的康復訓練需求[33-34]。未來可以通過開發更為經濟實惠、性能更為優良的虛擬現實設備并構建多種訓練模式以滿足腦卒中病人不同情況下的康復需求。

5 小結

隨著虛擬現實技術的不斷發展,其在腦卒中上肢運動功能康復中的應用將更加廣泛,應重視腦卒中病人上肢運動康復的研究,促進虛擬現實技術與傳統康復護理相結合,提高病人運動功能和生活質量,進一步降低致殘率,改善病人的生活質量。虛擬現實技術為腦卒中病人上肢運動康復提供了新的手段、方法以及更為科學、合理的康復訓練方案,但虛擬現實技術在腦卒中病人上肢運動康復中的應用研究仍較少,面臨許多挑戰,還需要更多研究予以驗證。