視覺訓練在意識障礙病人康復中應用的研究進展

劉洪雙 邵秀芹 簡小霞 李立群 涂章婷

Research progress on visual training in the rehabilitation of patients with disorders of consciousness

LIU Hongshuang， SHAO Xiuqin， JIAN Xiaoxia， LI Liqun， TU Zhangting

The First Affiliated Hospital of Nanchang University， Jiangxi 330006 China

Corresponding Author? SHAO Xiuqin， E?mail： 898399533@qq.com

Keywords??? disorders of consciousness； visual training； visual stimuli； visual stimulation training； review

摘要? 對視覺訓練促進意識障礙病人康復的療效、治療機制、應用現狀、視覺刺激源類型選擇及實施困境進行綜述，旨在為臨床開展視覺刺激訓練的護理干預提供參考。

關鍵詞? 意識障礙；視覺訓練；視覺刺激源；視覺刺激訓練；綜述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2024.09.019

意識障礙（disorders of consciousness，DOC）是指各種嚴重腦損傷導致的意識喪失狀態，如昏迷、植物狀態（vegetative state，VS）和微意識狀態（minimally conscious state，MCS）^[1]。國外流行病學研究顯示，腦損傷后意識障礙的發生率為10%～15%^[2]，據統計，我國每年新增意識障礙病人超過10萬例，年醫療開支達300億～500億元^[3]，意識障礙病人住院時間長、康復難度大，在康復治療期間經常發生多種并發癥，如肺炎、壓瘡、口腔和肢體失用、尿路感染和四肢痙攣等^[4]，增加其死亡率，對預后造成不良影響，因此早期進行意識障礙的康復治療具有重要意義。目前，臨床常規的意識障礙康復手段主要包括藥物應用、高壓氧治療、音樂療法、電刺激治療、中醫中藥及針灸等，但是缺乏護士能主導參與的早期干預實施方法，并且國內外應用的康復護理技術有一定的限制性，病人不能隨時隨地進行訓練。視覺訓練指利用光學或心理物理學等方法，產生對視覺系統一定的認知負荷，從而提高視覺系統的視覺功能，訓練大腦控制眼睛的能力，隨著視覺訓練工作的開展，視覺訓練服務的范圍從主要目的是改善雙眼視覺功能逐漸發展到腦神經功能的康復^[5]。目前視覺訓練已經應用于多種疾病的康復治療，如意識障礙^[6]、帕金森病^[7]、腦卒中后認知障礙^[8]及單側空間忽略^[9]、輕度認知障礙^[10]等，視覺訓練作為一種意識障礙早期康復訓練方法日益受到醫護人員關注。因此，本研究系統回顧國內外有關對意識障礙病人實施視覺刺激訓練的相關研究，以期為醫護人員開展視覺刺激干預提供參考和依據。

1? 作用機制

人腦視覺系統在大腦中所占比重最大，研究對視覺信息的加工處理被認為是研究“意識問題”最重要的突破口^[11]。人們每天收到的各類信息中，80%來自視覺，20%來自聽覺、觸覺、嗅覺和味覺。對于大腦而言，75%的工作都在處理來自眼睛的視覺信息，顯而易見，眼睛和大腦有著非常密切的關系。通常認為視覺通路包括腹側和背側兩條通路，前者主要負責對刺激的識別，與意識覺知密切相關，后者主要表示刺激的方位及運動情況^[12]，2條通路在功能上相互協調，視覺意識需要腹側?背側通路的共同參與。吳雪海等^[13]發現給予微意識狀態病人視覺刺激后，視覺神經網絡仍能夠被完整或部分激活，并且經大腦磁共振掃描證實病人視覺皮層通路至少有一側是完整的，說明了在經歷長期的昏迷后，病人具有接受視覺認知康復的能力，從而實現腦功能康復的可能性。Spering等^[14]認為即使物體呈現在意識閾值以下時，眼睛也會對移動物體做出反應。Schenk等^[15]研究發現，即使是大面積腦損傷的病人，其視覺運動系統仍大部分保持完整，Martens等^[16]研究發現視覺追蹤和視覺固定是MCS最常見的初始體征。以上研究證實意識障礙病人對視覺刺激存在一定的反應性，可通過視覺刺激進行意識恢復的促進工作。中樞神經系統具有很強的可塑性，損傷后會產生一系列的變異和適應過程，視覺刺激可通過刺激大腦皮層視覺中樞，激活初級視覺皮層枕葉和次級視覺相關皮層顳葉、梭回、頂葉、眶回、前額葉等完整的視覺神經網絡，促進大腦生物電活性的增強，改善大腦皮質的抑制狀態，引起大腦皮層的興奮灶增加。同時可改善腦細胞的血液和氧氣供應，重建神經功能網絡，重現功能重組，達到重塑作用，使部分功能可逆狀態的腦細胞恢復功能^[17]。

2? 視覺訓練在意識障礙病人中的應用

2.1 改善意識水平

目前，視覺刺激常常與聽覺、觸覺、嗅覺、味覺、體位等作為多感覺刺激方式聯合應用于意識障礙病人，證實對病人意識水平的改善有積極作用。呂梅芬等^[18]將60例格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale，GCS）評分為3～8分的顱腦損傷后昏迷病人隨機分為試驗組和對照組，試驗組使用不同亮度、不同色彩的物品進行視覺刺激，使病人被動睜眼與閉眼，每日5次，每次10下，對照組不接受視覺刺激，研究結果顯示，試驗組 GCS 評分及神經功能缺損評分（Neurological Function Deficit Score，NDS）優于對照組，說明視覺刺激在改善意識障礙病人意識水平方面有較好療效。Megha等^[19]對試驗組使用手電筒、鏡子、病人感興趣的圖片或過去與家人或朋友的合照作為視覺刺激源，對照組不接受視覺刺激，研究結果顯示，相比于對照組，試驗組 GCS 評分及西方神經感覺刺激評分（Western Neuro Sensory Stimulation Profile，WNSSP）更高。Moattari等^[2]的一項隨機對照研究也顯示，將家庭照片、鏡子、彩色40 W燈泡等放在病人眼前，試驗組GCS、認知功能分級（Rancho Los Amigos，RLA）和 WNSSP評分明顯高于常規護理組， Seo等^[20]研究應用光筆、病人家屬的臉、彩色紙對病人進行2次干預，結果顯示，第1次干預的效果是暫時的并且逐漸衰減，在第2次干預開始前，意識水平維持在較低水平，然而，第2次干預對意識水平影響效果持續增加，顯示出了持久的影響，發現視覺刺激對意識水平的積極影響是逐漸顯現的，因此研究者建議干預應持續1個月以上。Talbot等^[21]使用彩色氣球和不同強度的燈光刺激試驗組病人，其GCS以及視覺反應改善均優于對照組。Mitchell等^[22]將手電筒分別放于試驗組病人每只眼睛前方10 cm處，并通過電視來增加視覺刺激，結果顯示試驗組平均昏迷時間短于常規組，GCS評分也高于常規組。視覺刺激操作簡單方便，臨床護士能獨立進行，并可以指導病人家屬進行輔助訓練，大大提高了意識障礙病人的康復訓練效果。但目前視覺刺激多與多種感覺刺激綜合應用于意識障礙病人，很少單獨應用，可能是由于單一的視覺刺激訓練帶來的訓練效果較小以及受病人自身狀況制約，還需進一步探索針對意識障礙這一特殊疾病有效可行的視覺訓練方案。

2.2 改善認知水平

視覺刺激作為一項臨床輔助治療手段在促進意識障礙病人意識水平恢復的同時也被用作意識障礙恢復期認知水平的改善。Kujawa等^[6]對26名研究對象執行了為期6周的包含23項與視覺空間功能相關的任務，包括識別物體、大小感知、顏色感知、物體結構感知等，訓練結束后每例受試者任務執行速度都得到了較大提升，并且都表現出更好的平滑追蹤能力且眼球運動控制有所改善，病人凝視、掃視等視覺運動功能以及圖像識別能力得到了提高。仲悅萍等^[23]為重型創傷性顱腦損傷昏迷病人提供每天2次、為期14 d的視覺刺激，使用 GCS、RLA和WNSSP評估病人的意識水平、認知功能和基本認知感官恢復，結果顯示，干預組14 d 后的 GCS、RLA 和 WNSSP 得分有所升高。表明實施視覺刺激可促進意識障礙病人意識和基礎認知功能的恢復，護士需根據意識障礙病人意識恢復期各階段特點設計針對性視覺訓練方案

2.3 評估意識水平

意識的早期評估意味著更好的預后，床邊行為評估是評估意識的金標準，視覺追蹤和注視通常是從昏迷中恢復的最早跡象，是意識障礙病人殘余意識的關鍵標志，被廣泛應用于意識障礙病人基于行為量表的臨床檢查中。Giacino等^[24]發布的GCS是當今最常用的意識狀態評估量表之一，其眼睛反應部分的結果測量為對簡單刺激的反應睜開或閉上眼睛；Giacino等^[25]發表的改良國際昏迷恢復量表（Coma Recovery Scale?Revised，CRS?R）是診斷意識障礙的重要工具，也是區分MCS與VS的被廣泛接受的工具，其中視覺評定部分包括對視覺刺激對象的識別、定位、追蹤及視覺驚嚇反應；Wijdicks等^[26]提出的全面無反應量表（Full Outline of Unresponsiveness Score，FOUR）也包含了對視覺刺激的反應，包括追蹤、睜眼。以上量表通過對包括視覺反應在內的一系列反應對意識障礙病人的意識水平做出相應的評估，病人對視覺刺激的反應在意識狀態的評定中起到了至關重要的作用。曾文韜等^[27]對 33例不同意識水平的意識障礙病人進行近反射實驗（囑病人注視正前方約30 cm處指示物，然后迅速移動指示物至病人鼻根部，正常時可見雙瞳縮小），以 CRS?R 評估結果為金標準，近反射試驗結果對意識障礙病人分類診斷的敏感性為 91.7%，特異性為 61.9%，表明近反射試驗能較好區分不同意識水平的意識障礙病人。朱一君等^[28]對意識障礙病人進行手指、強光等視覺威脅刺激，發現VS和MCS病人對刺激的反應有顯著差異，說明由此引發的視覺威脅反應有助于區分VS和MCS病人。Hyun等^[29]基于CRS?R創建了結合虛擬現實（VR）顯示設備和眼動儀于一體的視覺評估設備，在每例意識障礙病人眼前顯示爆炸刺激、上下左右移動的黃色小球和在不同位置出現的小球來定量評估病人的視覺驚嚇、視覺注視和視覺追蹤能力，以此增加了CRS?R評估的可靠性，有助于更有效地評估意識障礙病人的意識狀態。Trojano等^[30]選取9例VS、9例MCS以及11名健康人通過計算機化的紅外眼動儀系統對眼動模式進行了定量評估，刺激由1個紅色圓圈或1個小的彩色圖片在顯示器上緩慢移動表示，結果顯示MCS和VS病人在靶向固視的比例上存在差異，此外，3組的視覺跟蹤路徑存在明顯差異，說明視覺行為的定量分析可能為意識障礙的鑒別診斷提供額外的要素。以上研究結果表明，通過給病人提供視覺刺激觀察視覺反應可用于意識水平的評估，但目前臨床大多數視覺評估手段主觀性較強，可與智能化以及眼動設備相結合來提高視覺評估的可靠性。

2.4 視覺刺激類型的選擇

對于視覺驚嚇而言，CRS?R制訂者建議將手指放在病人眼前來評價病人的視覺驚嚇反應，旨在通過突然將指尖從周邊移向病人眼前來引發眨眼反射，然而Zhou等^[31]的一項研究發現意識障礙病人的視覺驚嚇反應最常發生在使用強光時，其次是弱光，然后是指尖。對于視覺追蹤，有幾種行為“昏迷量表”使用不同的刺激來評估：改良國際昏迷恢復量表（CRS?R）和西方神經感覺刺激量表（WNSSP）使用了移動的鏡子；昏迷/近昏迷量表、威塞克斯頭部損傷矩陣量表（Wessex Head Injury Matrix， WHIM）和感覺模式評估和康復技術（Sensory Modality Assessment and Rehabilitation Technique，SMART）使用移動的人；WNSSP、SMART、WHIM和FOUR使用移動的物體或手指^[32]。Trojano等^[33]選取26例病人（包括13例VS、13例MCS）和13名健康對照參與者將圓圈、鸚鵡圖片和親屬的照片視為視覺刺激（所有刺激的直徑都為5 cm），用于觀察病人注視和視覺追蹤能力，發現MCS病人對親屬照片的靶向注視和追蹤比例高于其他兩種刺激，說明病人的注視與情感意愿以及情緒相關。Thonnard等^[34]選取88例MCS病人使用鏡子、人或物體放在病人面前并緩慢移動以此對意識障礙病人進行視覺追蹤評估，結果發現59例病人對移動的鏡子表現出視覺追蹤，遠遠多于移動的人（42例）和移動的物體（35例）。Vanhaudenhuyse等^[35]的研究也證實了當要追求的刺激是反射在鏡子中病人自己的臉時，相對于刺激是物體或人時，在慢性意識障礙病人中觀察到視覺追蹤的可能性要大得多，證明使用病人自己的臉作為刺激物很有希望研究意識障礙病人的殘余自我意識。在Kujawa等^[36]的一項試驗中意識障礙病人被要求觀察屏幕上靜止的和動態的紅點，結果表明相比于靜態任務，在動態任務中，病人更有可能將目光放在他們正在觀察的物體附近，說明與靜態刺激相比，動態視覺刺激更能引起意識障礙病人的興趣，使病人產生更多的反應。此外，還有研究者使用彩紙、彩色光線或電視節目，如在光線較暗的環境中，對病人頭面部側面和正面使用不斷變換顏色的光線進行照射^[2]；在光線較好的環境中于病人視力范圍內懸掛紅、橙、黃等不同顏色的彩球，確保病人睜眼時就能看到^[37]，給予病人自然光線照射等^[38]。綜上所述，動態視覺刺激產生的反應大于靜態刺激，且帶有感情色彩的視覺刺激更有希望喚起意識障礙病人殘余的自我意識。目前，視覺刺激物尚未有標準化選擇，需要進一步的研究來確定，有助于提高視覺刺激的敏感性和特異性。

3? 視覺訓練實施困境

意識障礙病人意識水平較低，難以確定提供的視覺刺激是否被有效接收以及安排的任務態訓練是否能有效完成，從而難以保證訓練效果，因此需借助相應的監測設備并且繼續進行臨床試驗來實現訓練方案的完善；意識障礙病人視力水平參差不齊，訓練實施過程中需針對病人的近視、遠視、色盲情況進行適當的方案調整，且因嚴重顱腦損傷導致意識障礙病人的視覺通路可能不再完整，目前常規的視覺訓練無法適用；其次，視覺訓練需保證病人眼睛處于睜開狀態，意識障礙病人屬于重癥病人，訓練過程中容易產生疲勞，不恰當的訓練時間和頻率都難以達到期望的訓練效果，基于此醫護人員應針對病人的病情、疲憊時間安排個性化訓練。

4? 小結與展望

視覺訓練對意識障礙病人意識和認知水平的康復具有肯定療效，操作簡單、安全性高，是一項護士能主導參與的早期干預實施方法。臨床現有視覺刺激方案的操作方法，訓練時間，刺激頻率、強度，刺激源的選擇尚不規范，因此需進行大樣本、多中心的研究來確定視覺訓練的規范化方案，達到視覺訓練輔助意識障礙康復的最大療效。此外，視覺訓練不應只是簡單將刺激物放于病人眼前，應當與視覺追蹤、注視、掃視等任務態訓練相結合喚醒其感知意識，達到促進病人覺醒的目的，還應考慮與智能化結合，開發智能化工具使視覺訓練更加科學、有效，同時獲取意識障礙病人眼球運動的多樣化信息來更客觀、準確地評估病人的意識水平。

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（收稿日期：2023-03-21；修回日期：2024-04-09）

（本文編輯 崔曉芳）