虛擬現(xiàn)實技術(shù)在腦卒中后失語癥病人言語康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

胡含波，何小俊，李薇薇，羅 雯

武漢大學(xué)人民醫(yī)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(tǒng)的理解和表達(dá)能力受損，腦卒中后有1/3 的病人發(fā)生失語癥[1]。歐美國家每年腦卒中后失語癥的發(fā)病率達(dá)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(xù)1 年[2-3]。隨著科技的發(fā)展，20 世紀(jì)逐漸興起的虛擬現(xiàn)實（virtual reality,VR）技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（如醫(yī)療教學(xué)培訓(xùn)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、康復(fù)治療以及心理治療等[4]）逐漸被廣泛應(yīng)用。在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，VR 技術(shù)在失語癥病人康復(fù)中的研究也逐漸深入[5-6]。越來越多國內(nèi)外學(xué)者使用VR 技術(shù)帶來的新方法對腦卒中后失語癥病人進(jìn)行言語康復(fù)訓(xùn)練。因此，本研究通過對VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥言語康復(fù)訓(xùn)練和遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為腦卒中后失語癥的言語康復(fù)訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥言語康復(fù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

VR 技術(shù)作為仿真技術(shù)的一個重要方向，包含了立體顯示技術(shù)、傳感器技術(shù)、三維圖形生成技術(shù)、動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)、實時三維計算機(jī)圖形技術(shù)、立體聲、語音輸入輸出等相關(guān)技術(shù)[7]。VR 技術(shù)主要通過模擬環(huán)境、感知和傳感設(shè)備等方面來實現(xiàn)。VR 技術(shù)具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、構(gòu)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(huán)境中；交互性指用戶在虛擬環(huán)境中與各種對象進(jìn)行相互作用，并通過可操作性工具進(jìn)行反饋；構(gòu)想性可使用戶沉浸于此環(huán)境中并獲取新知識,提高其感性和理性認(rèn)識,借助虛擬現(xiàn)實環(huán)境產(chǎn)生新想法和靈感。VR 技術(shù)可以使人沉浸在計算機(jī)實時產(chǎn)生的虛擬三維環(huán)境中,通過各種游戲反復(fù)進(jìn)行交互訓(xùn)練，能維持和提高病人的邏輯推理、思維、記憶、協(xié)調(diào)、注意力等認(rèn)知功能[9]。

VR 技術(shù)在康復(fù)訓(xùn)練中所表現(xiàn)出來的優(yōu)勢有很多，如它能夠提供個性化的康復(fù)訓(xùn)練、緩解康復(fù)醫(yī)學(xué)人員不足、調(diào)動病人的主觀能動性等[10]。VR 技術(shù)不僅能夠高度復(fù)制現(xiàn)實場景，也可使訓(xùn)練更加安全、有趣，能夠增加康復(fù)訓(xùn)練的趣味性[11]。VR 技術(shù)可解決言語訓(xùn)練素材形式單一、乏味且脫離語言環(huán)境的實際應(yīng)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(fù)訓(xùn)練中采用的言語康復(fù)工具以卡片、計算機(jī)開發(fā)軟件、移動電話以及平板等為主[13]。隨著可用于醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的VR 技術(shù)逐漸被研發(fā)，根據(jù)VR 技術(shù)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(tǒng)、沉浸式VR 系統(tǒng)、增強式VR 系統(tǒng)和分布式VR 系統(tǒng)。以上各種VR 系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套、頭部跟蹤器頭、語音識別器[15]、智能手機(jī)[16]、虛擬現(xiàn)實軟件[17]、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)平臺[18-19]等設(shè)備和平臺來進(jìn)行腦卒中后失語癥康復(fù)訓(xùn)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(jī)模擬產(chǎn)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(jìn)行體驗，并與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進(jìn)行交互，進(jìn)行腦卒中后失語癥康復(fù)訓(xùn)練。VR 技術(shù)在失語癥康復(fù)護(hù)理領(lǐng)域主要以構(gòu)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(shù)還能夠提供言語、認(rèn)知、運動等多功能一體化的康復(fù)訓(xùn)練。Hwang 等[21]的研究也顯示,基于VR 技術(shù)的認(rèn)知功能康復(fù)治療效果很好,能夠有效提高病人的認(rèn)知能力。Sheehy 等[22]通過VR 系統(tǒng)訓(xùn)練病人的坐姿平衡，發(fā)現(xiàn)VR 技術(shù)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(shù)的平衡游戲訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)結(jié)合VR 技術(shù)的平衡訓(xùn)練能夠改善腦卒中病人的平衡功能,且其訓(xùn)練效果優(yōu)于傳統(tǒng)平衡訓(xùn)練。由此可見，VR 技術(shù)可為腦卒中后失語癥病人提供多方面的康復(fù)訓(xùn)練。

VR 技術(shù)應(yīng)用不同于其他在腦卒中后失語癥病人的康復(fù)治療和訓(xùn)練的方法，在自身優(yōu)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(tǒng)的開發(fā)成本比較高，大規(guī)模應(yīng)用比較困難；同時目前VR系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用還不夠成熟，交互性還有待增強；在VR 虛擬環(huán)境下，用戶可能出現(xiàn)眩暈、惡心、眼疲勞等不良反應(yīng)；VR 系統(tǒng)使用效果及適用性還需要進(jìn)一步驗證。盡管VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥病人的康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)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(yīng)用的研究仍然很少，故在失語癥康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用VR 技術(shù)還需要進(jìn)一步探索和開發(fā)[24]。

2 VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥中言語康復(fù)治療中的應(yīng)用

彭曉蘭等[25]通過利用計算機(jī)創(chuàng)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(huán)境中接受康復(fù)訓(xùn)練，并對4 例不同程度腦卒中后失語癥進(jìn)行了康復(fù)訓(xùn)練，實驗結(jié)果表明，病人在虛實融合輔助的言語康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中的任務(wù)完成時間和行為表現(xiàn)顯示出系統(tǒng)的可用性,并得到了康復(fù)治療師的普遍認(rèn)可。Jane 等[26]為失語癥病人設(shè)計EVA Park 的VR 平臺，該平臺設(shè)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(jìn)行日常語言刺激訓(xùn)練5 周的準(zhǔn)隨機(jī)對照試驗，病人的語言功能評估指標(biāo)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(fù)，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(jīng)證明計算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練可提高腦卒中后失語癥病人的語言功能和認(rèn)知能力。Grechuta等[29-30]將強化語言行動療法應(yīng)用到虛擬環(huán)境中，使用VR 技術(shù)開發(fā)語言康復(fù)工具，可進(jìn)行多樣化和指定任務(wù)的訓(xùn)練，并進(jìn)行試驗研究和評估病人的語言功能、交流活動記錄，結(jié)果顯示病人的語言技能和溝通技巧有所改善。VR 虛擬康復(fù)游戲系統(tǒng)具有促進(jìn)失語癥語言康復(fù)的能力和潛力。國內(nèi)外研究人員通過VR 技術(shù)為失語癥病人設(shè)計各種虛擬場景進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，都得到了很好的康復(fù)效果。

此外，目前有學(xué)者將VR 技術(shù)與其他干預(yù)方式相結(jié)合，也取得預(yù)期結(jié)果。王大為等[31]通過Anokan-VR康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)合原絡(luò)通經(jīng)針法對輕度認(rèn)知功能障礙病人的進(jìn)行臨床治療觀察，發(fā)現(xiàn)可以幫助病人激發(fā)潛能。李千穗等[32]研究表明，在常規(guī)康復(fù)治療及藥物治療的基礎(chǔ)上,使用計算機(jī)輔助訓(xùn)練聯(lián)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(rèn)知功能。

3 VR技術(shù)在腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用

腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)通過計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)平臺[33]、智能手機(jī)APP[34]、視頻語音對話[35]以及虛擬游戲[36]等進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練追蹤均獲得了非常理想的遠(yuǎn)程康復(fù)效果。目前，多項隨機(jī)對照實驗表明，通過視頻和虛擬康復(fù)軟件、虛擬游戲進(jìn)行腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)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(fù)系統(tǒng)（VRRS-tablet）的腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練的有效性，通過6 個月的研究，發(fā)現(xiàn)實驗組在除寫作外的其他研究領(lǐng)域都有所改善，而對照組僅在理解、抑郁和生活質(zhì)量方面有所改善。這項研究也證明了家庭遠(yuǎn)程康復(fù)計劃對腦卒中后失語癥的有效性。

使用VR 技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程康復(fù)治療是治療失語癥病人出院后的最佳方案之一，通過監(jiān)測功能結(jié)果、保持功能、減少抑郁和改善語言功能來進(jìn)行延續(xù)性護(hù)理。盡管VR 技術(shù)在腦卒中后失語癥遠(yuǎn)程康復(fù)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(diào)了與技術(shù)、臨床實施和參與者特定因素相關(guān)的因素，所以未來還需要更多的試驗進(jìn)行研究。

4 展望

國內(nèi)VR 技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家相比，起步晚、發(fā)展較慢、應(yīng)用設(shè)計較少，VR 技術(shù)還不夠成熟，設(shè)備費用昂貴難以普及，國外系統(tǒng)不完全適用于國內(nèi)病人等[40]。在設(shè)計開發(fā)失語癥康復(fù)訓(xùn)練VR 時，應(yīng)著重關(guān)注失語癥病人的特性，進(jìn)一步提升VR 技術(shù)，同時進(jìn)行大樣本、多中心的隨機(jī)對照試驗，研究在VR 環(huán)境下可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)，如眩暈以及疲勞等，探索和綜合考慮VR 技術(shù)的實用性、安全性、使用滿意度及成本-效益關(guān)系等方面，以通過VR 技術(shù)為腦卒中后失語癥病人治療康復(fù)帶來更好的指導(dǎo)和參考。