虚拟现实技术在多发性硬化患者康复训练中的应用进展

刘佳珍 杨丽

多发性硬化（multiple sclerosis,MS）是一种以中枢神经系统炎性脱髓鞘病变为主要特征的免疫介导性疾病，病变主要累及白质，其病因尚不明确，可能与遗传、环境、病毒感染等多种因素相关[1]。MS好发于青壮年，男女患病比例为1∶1.5～1∶2。中枢神经系统各个部位均可受累，因此MS临床表现多样，常见症状包括运动障碍、感觉障碍、认知损害、眩晕、疲乏、共济失调、情感障碍、视觉障碍、直肠或膀胱功能障碍等[2]。虚拟现实技术（virtual reality,VR）被定义为是一种媒介，通常由交互式计算机模拟组成，其能检测用户的行动和位置，通过取代或加强对用户的反馈（例如视觉、听觉、触觉），提供在虚拟世界中存在的感觉[3]。虽然VR已被国内外广泛应用于神经康复领域，如脑卒中、帕金森病、脊髓损伤等疾病的康复治疗[4]，但国内应用VR对MS患者进行康复训练的研究较少，本研究对VR在MS患者康复训练中的应用进展作一综述。

1 VR概述

1.1 VR特点和应用形式 VR的两个基本概念是存在感和沉浸感：存在感是指在虚拟环境中存在的感觉，沉浸感是VR相关平台诱发用户产生的对现实世界的感觉。在康复训练中，患者可通过简单设备（操纵杆、捕捉运动系统、传感器或触觉反馈系统）与环境互动，VR场景会重现现实生活中的活动，练习内容可根据用户的需求进行调整[5]。VR系统有3种类型：（1）非沉浸式。基于计算机的3D图形系统，系统允许用户将导航的虚拟环境显示在计算机屏幕上。（2）半沉浸式。系统将图形显示投影到大屏幕上，同时使用某些形式的手势识别系统来实现更自然的互动，其特点包括可显示较大的立体视觉及可捕捉微小的动作。（3）完全沉浸式。通过头戴式显示器将用户视觉完全包围，创造完全沉浸感[6]。通过VR场景进行康复训练是以游戏形式进行，游戏形式包括严肃游戏、娱乐游戏两种模式：严肃游戏是指以恢复有限功能为目的而构思和开发的游戏；娱乐游戏是指民众在使用的常见游戏。游戏设备包括任天堂Wii Fit训练器、微软Kinect传感器、X-box360训练器、BIODEX训练器和CAREN训练器等[7-8]。两种游戏模式都需要由计算机、软件平台和训练终端组成，其中娱乐游戏由于更有趣味性而更受欢迎，同时因其开发成熟，较严肃游戏经济效益更好。

1.2 VR应用于MS患者康复的机制 现有研究认为，再髓鞘化对于修复脱髓鞘病变和改善患者的临床症状至关重要[9]，且新突触重组要求神经元有更强可塑性。VR训练可增加MS患者大脑受损神经元的可塑性，促进突触重组完成再髓鞘化[10]，因神经元可塑性随着年龄和患病时间增加而下降[11]，所以对患者行早期康复尤其重要。此外，使用VR设备进行运动或在VR设备中进行可视化运动，可促进MS患者镜像神经元系统的激活。镜像神经元系统位于大脑额叶和顶叶[12]，在进行运动和观察其他物体运动时可被激活[13]，大脑由此产生皮质和皮质下的变化，进一步刺激大脑运动区域的突触重组和再髓鞘化[14]。VR训练还可激活胆碱能和多巴胺能系统，提高患者训练中的注意力，增加患者的康复意愿，促使训练效果提高[15]。还有研究发现，人的感觉、运动、认知相互影响关联，需要大脑中丘脑、基底核、脑干、小脑等多个部位参与[16-17]，VR通过高强度、高重复性、任务导向的强反馈过程刺激大脑[18]，可产生康复锻炼的效果，同时对运动、认知和感觉功能等多项进行干预。

2 VR对MS患者康复的影响

2.1 VR对MS患者平衡功能的影响 约50%～80%的MS患者可出现平衡功能障碍[19]。可采用Berg平衡量表（Berg balance scale,BBS）、闭目立足试验对平衡功能进行测量。

目前，多数研究认为VR对MS患者平衡功能有好的影响[8,20-22]。雷铖等[8]以BBS为测量工具，对MS患者的VR平衡功能康复训练作Meta分析，结果发现VR组患者平衡功能改善效果优于常规训练组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Yazgan等[20]将47例MS患者分为Wii Fit组、平衡器训练组和对照组，经过2次/周共8周的训练后，Wii Fit组BBS得分显著高于平衡器训练组和对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。VR联合常规训练对改善MS患者的平衡功能也有很好的效果。Munari等[21]将17例MS患者分为VR联合机器人训练组和机器人训练组，经过2次/周共6周的训练，VR联合机器人训练组患者BBS得分提高幅度大于机器人训练组，差异有统计学意义（P＜0.05）。但也有研究认为VR训练较常规训练对MS患者平衡功能的影响并无差异。Casuso-Holgado等[22]对MS患者的VR平衡功能康复训练进行综述，纳入5项以BBS为测量工具的研究，结果显示VR组与常规训练组比较，平衡功能改善效果的差异无统计学意义（P＞0.05，I2=79%）；纳入7项以闭目立足试验为测量工具的研究，两组平衡功能改善效果的差异仍无统计学意义（P＞0.05，I2=80%），但因两项结果的I2高，将影响I2的研究剔除，则显示VR组得分更高，差异有统计学意义（P＜0.05，I2=0%）。

2.2 VR对MS患者运动功能的影响 约50%～85%的MS患者可出现运动功能障碍[19]，临床表现为运动能力下降、感觉异常、灵敏度下降等[23]。临床上常采用九孔手功能测试（9 hole peg test,9HPT）和箱块试验（box and block，BBT）对上肢运动功能进行测量，采用行走速度测定、起立-行走计时测试（timed up and go,TUG）、2 min步行试验、10 min步行试验对下肢运动功能进行测量。

目前研究认为VR对MS患者上肢运动功能有好的影响[24-26]。Walino-Paniagua等[24]将 26 例 MS 患者分为两组，实验组为VR联合作业治疗，对照组为单独作业治疗，两组均进行2次/周共10周的上肢训练，训练后实验组和对照组在任务精确度和有效性方面均得到改善，且实验组优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Norouzi等[25]将45例MS患者分为VR组、常规体能训练组和VR联合常规体能训练3组，对训练前后3组患者双手协调度进行测定，训练后4周后随访，VR联合常规体能训练组协调度高于VR组，VR组协调度高于常规体能训练组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。MS患者上肢运动功能障碍初始时多为单侧，逐渐发展为双侧。Jonsdottir等[26]研究认为患者单侧上肢参与VR训练后，双上肢的9HPT和BBT结果均较前改善，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

既往研究中VR对MS患者下肢运动功能的影响结论不一，雷铖等[8]对2018年之前的研究进行Meta分析，结果显示VR组和常规训练组患者的行走速度和TUG测量结果比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。Casuso-Holgado等[22]研究也得到相同结果。但2018年之后，多项研究结果认为VR可以改善MS患者的下肢运动功能[20-21，27-29]。Molhemi等[27]将 39 例 MS 患者分为VR组和常规训练组，VR组使用Kinect进行运动训练，两组均进行3次/周共6周的训练，结果显示VR组2 min步行试验结果明显更优，且训练后4周后随访，两组比较差异仍有统计学意义（均P＜0.05）。VR组10 min步行试验结果同样优于常规训练组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Munari等[21]研究认为，MS患者接受VR联合机器人训练比单纯接受机器人训练效果好，2 min步行试验和10 min步行试验结果均提高，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。上述2018年之后研究与雷铖等[8]2018年之前研究结果不同的原因可能是2018年之后的研究样本量偏少，也可能是随着科技进步，VR技术水平进一步提高，患者可取得更好的康复效果。

2.3 VR对MS患者认知功能的影响 约65%的MS患者可出现认知功能障碍。认知功能障碍会影响患者日常生活能力，加重患者家属照顾负担，可能出现在疾病的初始阶段或后期严重残疾阶段[30]。

在认知功能评估方面，VR可在一定程度上避免因评估者操作不规范、指导语不统一等原因造成的结果误差。Lamargue-Hamel等[31]对30例中度认知功能障碍的MS患者进行测试，16例患者在VR环境中操作驾驶任务失败，24例患者使用VR模拟器操作驾驶任务失败。

在认知功能训练方面，VR可提高MS患者认知功能评分、障碍识别率和反应速度等[29，32-33]。Maggio等[29]将60例MS患者分为实验组和对照组各30例，实验组进行半沉浸式VR认知训练，对照组进行常规认知训练，两组均进行3次/周共8周的训练，训练后实验组患者蒙特利尔认知评估量表评分改善高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Peruzzi等[32]将8例MS患者分为VR组和跑步机组，结果显示VR组患者较跑步机组患者更容易完成双重任务和通过障碍物。Hsieh等[33]将144例MS患者分为两组，实验组为VR联合跑步机训练，对照组仅采用跑步机训练，两组进行3次/周共6周训练，通过关注持续注意力和信息处理速度的试验——符号数字模式测试（symbol digit modalities test,SDMT）进行认知测试，结果显示实验组的双任务步态速度和信息处理速度均较对照组显著提高。双任务步态速度和信息处理速度增快不仅对认知功能训练有益，还给予患者正向反馈，可提高患者康复积极性，继而促进患者日常生活能力的提高。

3 小结

MS可导致成年人非创伤性神经残疾，影响全球约230万人，给社会带来沉重负担[34]。常规康复训练常因枯燥乏味，而导致患者依从性低。由于MS疾病反复复发-缓解的特性，患者残疾程度逐渐加重，故MS患者需要长期甚至终生进行康复治疗。在新型冠状病毒肺炎疫情背景下，患者就医康复更为困难，但VR提供了一种可长期居家的康复方式。VR训练可改善MS患者平衡、运动、认知功能，当VR联合常规训练时效果更佳。此外，VR训练可提高患者锻炼积极性与依从性[35]，改善患者情绪和疲劳感[32，36]，提高日常生活能力[37]。但因为各项研究方法学的差异，加之研究所采用的VR设备种类模式的多样性（如2D或3D、屏幕的大小、画面立体度等），VR训练方法的多样性（训练方式、时间、次数等）造成了研究结果的差异。此外，MS是一种罕见病，患者分散，现有研究患者的数量相对较少，进一步验证VR康复训练的效果还需多中心大样本的研究。目前，我国应用VR对MS患者进行康复训练的研究较少。2018年，MS被纳入我国《第一批罕见病目录》，社会对其关注度逐渐增加，越来越多初次发病、症状轻或偏远地区的患者得以确诊。相信随着VR应用日益增加，将大大助力MS患者康复，减轻疾病负担，提高生活质量。