虚拟现实康复锻炼在创伤性颅脑损伤术后恢复中的应用研究

王 艳,李朝明,杨平亮,夏 勋

1.成都医学院第一附属医院麻醉科,成都 610500; 2.成都医学院第一附属医院神经外科,成都 610500

创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)为外部暴力作用于颅脑导致的损伤[1]。近年来,尽管随着我国医疗救治体系的逐渐完善,TBI病死率呈逐渐降低的趋势,但因建筑业及交通运输业的快速发展,TBI发生率不降反升,给TBI的临床治疗及术后康复带来了沉重的压力[2]。资料显示,即便是轻度TBI,仍有部分患者存在永久残疾,而中重度TBI患者,出现永久残疾的概率可高达60%～100%[3]。TBI术后常易出现运动功能障碍,从而严重降低患者生命质量[4]。康复锻炼(rehabilitation exercise,RE)是恢复患者运动功能的重要方式,但常规RE不但场景单一,训练项目枯燥无味,且功能恢复缓慢,多数患者常难以承受,因此产生心理压力而灰心丧气,部分患者甚至会因此抗拒或放弃RE[5]。虚拟现实康复锻炼(virtual reality-rehabilitation exercise,VR-RE)可为患者创造丰富的虚拟场景,以激发患者兴趣,使其在虚拟场景中完成RE,进而达到术后恢复的目的[6]。目前,VR-RE多用于脑梗死患者康复,极少应用于TBI患者的术后恢复。2020年7月—2022年6月成都医学院第一附属医院将VR-RE应用于创伤性颅脑损伤术后恢复,报告如下。

临床资料

1 一般资料

纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)符合《脑损伤神经功能损害与修复专家共识》[7]中TBI诊断标准,并经头颅CT证实;(3)闭合性损伤;(4)生命体征平稳,术后单侧肢体运动功能障碍;(5)术前GCS≥9分;(6)行开颅手术者。排除标准:(1)重症TBI;(2)既往颅脑损伤或颅脑手术;(3)合并其他颅脑疾病;(4)无法完成康复锻炼;(5)伤前肢体畸形或功能障碍;(6)认知功能障碍史或简明精神状态检查量表(mini-mental state examination,MMSE)评分>14分;(7)合并神经或精神类疾病,肝肾功能异常;(8)依从性差。

本组收治TBI患者86例,男性64例,女性22例;年龄28～60岁,平均46.6岁;病程10～28 d,平均17.4 d;道路交通伤62例,高处坠落伤18例,打击伤4例,其他2例。依据锻炼方法将86例患者分为VR-RE组、RE组,各43例。两组患者基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。本研究获成都医学院第一附属医院医学伦理委员会批准(2022CYFYIB-BA-39-5)。

表1 两组患者基线资料比较

2 治疗方法

两组均行颅内减压术,患者气管插管全麻,取仰卧位,经头颅CT明确血肿位置,行开颅手术治疗。术后RE组行常规RE。包括床上锻炼:协助患者翻身与床上肢体被动锻炼,随患者肢体功能恢复,逐渐改为主动锻炼;转移锻炼:患者可主动坐起后,协助患者从床上转移至床旁椅子上,期间嘱患者尽量以下肢主动承重;床上抛接球锻炼:患者主动坐起,给予儿童皮球,并嘱其尽量向上抛起,并在皮球下落时接住;床旁站立锻炼:患者站于床旁,双脚与双肩同宽,站立时摆动双臂;床旁行走锻炼:患者在床旁站稳后,开始进行床旁踏步或行走,同时尽量摆动双臂;日常能力锻炼:指导患者完成吃饭、穿衣等日常生活活动。上述锻炼视患者实际情况选择每日锻炼次数及每次锻炼时间,循序渐进,每次锻炼以患者出现轻度疲劳为止,2～3次/d为宜。共锻炼8周。

VR-RE组行常规RE+VR-RE。常规RE同RE组。每日完成RE中的内容后,经适当休息,VR-RE组开始进行VR-RE。首先向患者系统介绍VR-RE的内容,引导患者观看相关视频,使其理解视频中的相关动作及完成标准,患者不明白的地方耐心讲解,直到其完全理解为止,然后嘱患者认真进行锻炼。内容主要包括:(1)搬运物体。模拟搬运物体的活动,提高患者上肢、下肢运动能力及注意力。(2)驾船。模拟驾船的环境,使患者完成在多种复杂虚拟场景中驾船的活动,提高患者肘关节、腕关节活动能力。(3)接椰子。模拟接树上掉落椰子的活动,提高患者反应、肢体协调及计数能力。(4)乘坐汽车。模拟乘坐汽车环境,提高患者肢体活动、转移重心、躲避障碍及维持站立平衡能力。(5)躲避训练。模拟遇到障碍物场景,提高患者注意力、应急反应能力及协调能力。(6)整理家务。模拟患者居家生活,使患者完成打扫卫生、整理衣物、搬移桌凳、取放水果等虚拟活动,提高患者肢体精细运动及协调能力。40 min/次,1次/d,共锻炼8周。

3 观察指标

观察两组术后并发症及术后7 d GCS。观察两组患者锻炼前、后神经功能;运动功能;日常生活能力;精神状态;血清胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acid protein,GFAP)、神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)、泛素羧基末端水解酶L1(ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1,UCH-L1)等神经损伤因子水平。以美国国立卫生研究院卒中量表(national institutes of health stroke Scale,NIHSS)及改良Rankin量表评价神经功能;以简式Fugel-Meyer(FMA)及Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)评价运动功能;以Barthel指数(Barthel index,BI)评价日常生活能力;以MMSE评价精神状态。以ELISA法检测血清GFAP、NSE、UCH-L1等神经损伤因子水平。

4 统计学分析

结 果

两组术后并发症发生率及术后7 d GCS比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组术后并发症及GCS比较

锻炼前两组患者血清GFAP、NSE、UCH-L1水平比较差异均无统计学意义(P>0.05);锻炼8周后两组患者血清GFAP、NSE、UCH-L1水平均降低(P<0.05),且VR-RE组血清GFAP、NSE、UCH-L1水平均低于RE组(P<0.05)。见表3。

表3 两组患者神经损伤因子水平比较

锻炼前两组患者NIHSS评分、Rankin评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);锻炼8周后两组患者NIHSS评分、Rankin评分均降低(P<0.05),且VR-RE组NIHSS评分、Rankin评分均低于RE组(P<0.05)。见表4。

表4 两组患者神经功能评分比较分)

锻炼前两组患者FMA评分、BBS评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);锻炼8周后两组患者FMA评分、BBS评分均升高(P<0.05),且VR-RE组FMA评分、BBS评分均高于RE组(P<0.05)。见表5。

表5 两组患者运动功能评分比较分 )

锻炼前两组患者BI评分、MMSE评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);锻炼8周后两组患者BI评分、MMSE评分均升高(P<0.05),且VR-RE组BI评分、MMSE评分均高于RE组(P<0.05)。见表6。

表6 两组患者日常生活能力、精神状态评分比较分)

讨 论

TBI及手术创伤均可导致脑组织原发性及继发性损伤,破坏脑部神经网络结构,致患者残疾甚至死亡,因TBI及手术操作引发的脑组织损伤较为复杂,患者术后出现的功能障碍也多种多样[8]。RE可通过多种运动方式激发患者神经残存功能,改善其神经、运动功能,充分发挥其潜能,促进患者康复。但因多数TBI患者术后功能恢复较为缓慢,在术后漫长的康复过程中,患者常易出现多种不良情绪,严重影响患者术后康复效果[9]。VR-RE是将人机交互技术与RE相结合的新型康复方式,可吸引患者进入丰富游戏场景,促使其主动参与RE,达到术后康复的目的[10]。VR系统可收集、分析患者锻炼信息,能够及时发现患者锻炼期间出现的问题,并将问题反馈给患者,促进患者及时改进、调整,从而提高康复锻炼的有效性[11]。VR-RE以游戏方式促进患者进行康复锻炼,操作简单,可重复性强,锻炼期间患者无摔倒风险,较适合颅脑损伤患者术后康复[12]。

本研究锻炼8周后,VR-RE组血清GFAP、NSE、UCH-L1水平及NIHSS评分、Rankin评分均低于RE组,说明VR-RE有助于促进TBI术后患者神经损伤恢复,改善其神经功能。TBI后脑组织仍存在结构及功能上的重组及重塑能力,VR-RE可针对性进行康复训练,从而导致部分突触激活,促进神经代偿功能建立[13]。VR-RE可促进内啡肽分泌并上调谷氨酸水平,其中内啡肽可诱导祖细胞增殖,增加新生神经细胞数量,谷氨酸为兴奋性神经递质,可经促进神经细胞成熟、迁移以及参与突触形成促进神经修复[14]。VR-RE可促进骨骼肌收缩产生IL-6,IL-6能够进入脑组织并抑制神经细胞产生多种炎症因子,避免脑组织发生炎症损伤,抑制神经损伤因子生成[15]。

本研究锻炼8周后,VR-RE组FMA评分、BBS评分、BI评分、MMSE评分均高于RE组,说明VR-RE可有效改善TBI患者术后运动功能及精神状态,提高其术后日常生活能力。VR-RE可有效刺激运动通道神经细胞,激发其活性,促进运动反射重建,恢复运动输出,改善TBI患者术后运动功能[16]。VR-RE可促进侧支循环建立,恢复或改善肢体血供,促进肢体神经、肌肉功能恢复[17]。VR-RE可经多种运动方式促进脑损伤患者上下肢关节活动,提高其反应、肢体协调及平衡能力,协同改善脑损伤患者术后运动、平衡功能,为提高其日常生活能力创造了条件[18]。VR-RE针对性设计了脑损伤患者术后机体功能失常的锻炼模式,并根据系统反馈的信息及时对锻炼模式进行改进,使其更适合脑损伤患者术后肌肉力量及关节功能恢复[19]。VR-RE可经创建丰富的游戏场景,促进脑损伤患者产生愉悦、欢快的正性情绪,消除其焦虑、悲哀等负性情绪,促进患者身心健康发展[20]。VR-RE可使脑损伤患者明显感受到自身机体功能的日益改善,提高其参与康复锻炼的主动性,从而建立良性循环,增强患者战胜疾病的信心,改善其精神状态[21]。

总之,VR-RE可促进TBI患者术后脑神经修复,改善其神经功能、运动功能及精神状态,提高患者术后日常生活能力。

作者贡献声明:王艳:查阅资料、论文设计与撰写; 李朝明、夏勋:数据收集;杨平亮:论文修改