王瑞丹，黃佩玲，公維軍，方伯言

1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京康復(fù)醫(yī)院，北京市100144；2.首都醫(yī)科大學(xué)北京康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市100144

帕金森病全人群患病率約為0.3%。作為一種典型的老年慢性疾病，帕金森病在老年人群中患病率成倍增加，65歲以上老年人群患病率為1%～2%，85歲以上為3%～5%[1]。凍結(jié)步態(tài)又稱步態(tài)起始障礙、步態(tài)失用癥、磁性吸引步態(tài)或滑動離合器步態(tài)，是帕金森病晚期常見的癥狀，也是引起帕金森病患者行動困難的重要原因，治療難度大[2]。

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種新型康復(fù)策略，為帕金森病凍結(jié)步態(tài)的評估及康復(fù)提供新的思路[3]。傳統(tǒng)的帕金森病康復(fù)技術(shù)，如感覺提示、運(yùn)動訓(xùn)練、器械輔助，目的主要是改善步態(tài)和肢體協(xié)調(diào)，減少姿勢平衡中的限制；主要依靠康復(fù)治療師進(jìn)行手法操作，耗費(fèi)大量人力物力，較為昂貴，往往需要專門設(shè)備，因而不能廣泛使用[4]。虛擬現(xiàn)實(shí)能減少人力、物力消耗，為帕金森病凍結(jié)步態(tài)的評估及功能恢復(fù)提供新的思路。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)采用以計(jì)算機(jī)為核心的高新技術(shù)，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備，以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互，獲得身臨其境的真實(shí)感受和體驗(yàn)[5]，具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性三大特點(diǎn)[6]。虛擬現(xiàn)實(shí)可使用戶沉浸于虛擬環(huán)境中，獲取新知識，提高感性和理性認(rèn)識，產(chǎn)生新的想象。

在平衡和協(xié)調(diào)康復(fù)方面，Ding等[7]結(jié)合強(qiáng)制性運(yùn)動療法原理對Nintendo Wii Fit游戲系統(tǒng)進(jìn)行改造，構(gòu)建一款基于虛擬現(xiàn)實(shí)的下肢平衡康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)：患者雙腳站在兩塊平衡板上，通過雙腳用力，動態(tài)控制壓力中心，操控虛擬人的運(yùn)動。Lloréns等[8]開發(fā)的BioTrak虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)涵蓋一系列平衡康復(fù)活動，包括端坐時頭部和軀干姿勢控制的恢復(fù)和站立時動態(tài)平衡練習(xí)等，允許用戶通過選擇練習(xí)項(xiàng)目、持續(xù)時間、休息時間和重復(fù)次數(shù)進(jìn)行個性化訓(xùn)練。

在行走及步態(tài)訓(xùn)練方面，張磊杰等[9]提出一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)，可以快速提取患者的步態(tài)、步行速度、心跳等生理信息并恰當(dāng)?shù)伢w現(xiàn)在游戲中，使枯燥的訓(xùn)練變得有趣，提高患者的注意程度。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療中探索也在進(jìn)行。李軍強(qiáng)等[10]設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用虛擬人的運(yùn)動再現(xiàn)患者手臂運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，從而使醫(yī)生掌握患者手臂的運(yùn)動情況。王月姣等[11]設(shè)計(jì)基于力反饋的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練虛擬駕駛系統(tǒng)，治療師端的計(jì)算機(jī)能實(shí)時顯示患者訓(xùn)練視頻、相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)及當(dāng)前訓(xùn)練方案，并能據(jù)此實(shí)時修改訓(xùn)練方案。

2 帕金森病凍結(jié)步態(tài)

凍結(jié)步態(tài)是帕金森病晚期的破壞性癥狀[12]。Schaafsma等[13]根據(jù)凍結(jié)步態(tài)的表現(xiàn)形式，將其分為3種亞型：小步伐拖足行進(jìn)型、原地震顫型和完全運(yùn)動不能型。持續(xù)時間絕大多數(shù)為1～2 s，均不超過10 s；凍結(jié)步態(tài)多見于“關(guān)”期，但在“開”期也有出現(xiàn)。凍結(jié)步態(tài)易于步態(tài)起始、轉(zhuǎn)彎及遇到障礙物，或執(zhí)行雙重任務(wù)疲憊、焦慮、抑郁時出現(xiàn)[14-17]，與運(yùn)動遲緩、震顫、肌張力障礙、步態(tài)障礙并列為帕金森病的基本特征。通過加強(qiáng)注意力和施以外部線索刺激可以克服它的發(fā)生[14]。凍結(jié)步態(tài)患者易焦慮、緊張，而焦慮、緊張情緒又會加重凍結(jié)步態(tài)[17]。Macht等[18]發(fā)現(xiàn)，凍結(jié)步態(tài)的發(fā)生主要與帕金森病的病程進(jìn)展相關(guān)，帕金森病早期無震顫但有步態(tài)異常是凍結(jié)步態(tài)發(fā)生的危險(xiǎn)因素，男性發(fā)生率高于女性。因凍結(jié)步態(tài)突然出現(xiàn)和不可預(yù)測的特點(diǎn)，常導(dǎo)致患者摔倒及受傷[19]。

帕金森病凍結(jié)步態(tài)的病理生理基礎(chǔ)尚未明確。目前較為流行的模型是凍結(jié)步態(tài)的發(fā)生與協(xié)調(diào)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(coordinated neural networks)的功能異常有關(guān)[20]，即帕金森病凍結(jié)步態(tài)與額頂葉皮層和皮層下結(jié)構(gòu)(如紋狀體)的功能聯(lián)系障礙有關(guān)[21]。凍結(jié)步態(tài)時，感覺運(yùn)動腦區(qū)皮層血流量降低，額頂葉血流量增強(qiáng)，且血流量變化程度與凍結(jié)步態(tài)的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。運(yùn)動停滯(motor arrests)也與雙側(cè)尾狀核頭、丘腦和蒼白球的血流量降低有關(guān)。在控制認(rèn)知負(fù)荷后，蒼白球和丘腦底核的血流量仍持續(xù)降低，提示基底神經(jīng)節(jié)輸出的陣發(fā)性增加與凍結(jié)現(xiàn)象有關(guān)。運(yùn)動停滯期間，中腦運(yùn)動區(qū)血流量降低，降低程度與凍結(jié)步態(tài)的嚴(yán)重程度正相關(guān)。Shine等[21]對帕金森病患者在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)步態(tài)任務(wù)時采集功能磁共振數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)帕金森病凍結(jié)步態(tài)患者偏側(cè)基底節(jié)網(wǎng)絡(luò)與認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)之間功能失匹配，這也與陣發(fā)性運(yùn)動停滯有關(guān)，提示帕金森病凍結(jié)步態(tài)的發(fā)生與功能互補(bǔ)又競爭的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間功能聯(lián)系障礙有關(guān)。

Matar等[22]發(fā)現(xiàn)，沖突解決和視覺空間處理障礙也可能是帕金森病凍結(jié)步態(tài)發(fā)生的原因。在進(jìn)行雙重任務(wù)時，具有凍結(jié)步態(tài)的帕金森病患者雙側(cè)島葉前部、腹側(cè)紋狀體和輔助運(yùn)動區(qū)前部，以及左丘腦底核的激活較正常人少，表明在雙重任務(wù)時不能激活認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)[23]。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)在帕金森病凍結(jié)步態(tài)評估中的應(yīng)用

凍結(jié)步態(tài)有間歇性[24]和不可預(yù)測性。目前針對凍結(jié)步態(tài)的評估主要依靠病史采集、體格檢查、量表分析和機(jī)械評估。常用的量表包括凍結(jié)步態(tài)問卷(Freezing of Gait Questionnaire,FOG-Q)和新凍結(jié)步態(tài)問卷(New Freezing of Gait Questionnaire,NFOG-Q)。兩者信度很高。但最新研究發(fā)現(xiàn)[25-26]，這兩個量表與凍結(jié)步態(tài)發(fā)生的頻率、嚴(yán)重度不相關(guān)[27]，存在局限性。

Moore等[28]設(shè)計(jì)一套凍結(jié)步態(tài)動態(tài)監(jiān)測裝置。利用安裝在左腳踝上的傳感器，向掌上電腦傳送左小腿垂直加速度信息，通過頻率分析算出凍結(jié)指數(shù)，高于此指數(shù)即為凍結(jié)步態(tài)發(fā)作；應(yīng)用中可以計(jì)算群體閾值和個體化閾值，閾值的個體化可提高此裝置的敏感性和特異性。Popovic等[29]設(shè)計(jì)一套監(jiān)測裝置，通過計(jì)算Pearson相關(guān)系數(shù)區(qū)分正常步態(tài)和異常步態(tài)，系數(shù)低時為凍結(jié)步態(tài)。但這兩套方法均未考慮帕金森病患者處理環(huán)境變化的應(yīng)對能力。

虛擬現(xiàn)實(shí)能模擬凍結(jié)步態(tài)觸發(fā)的真實(shí)環(huán)境，為帕金森病凍結(jié)步態(tài)評估提供了新思路。Matar等[19]應(yīng)用一種虛擬步態(tài)實(shí)驗(yàn)室，由第一人稱視角呈現(xiàn)三維走廊的虛擬環(huán)境，能夠區(qū)分有凍結(jié)步態(tài)和未報(bào)告凍結(jié)步態(tài)癥狀的帕金森病患者。凍結(jié)步態(tài)對已知的凍結(jié)步態(tài)觸發(fā)器(包括寬窄門、滑動門和雙重任務(wù))，有腳步延遲延長現(xiàn)象；凍結(jié)組患者在藥物“關(guān)”狀態(tài)下，在寬窄門和滑動門前，延遲較“開”狀態(tài)時顯著增加，而且延遲僅限于特定環(huán)境線索，并非由于藥物“關(guān)”狀態(tài)造成的普遍減慢。在處理環(huán)境突出線索時，凍結(jié)組出現(xiàn)特異的運(yùn)動延遲，由多巴胺依賴性神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)[19,22]。

虛擬環(huán)境及虛擬任務(wù)可誘發(fā)凍結(jié)步態(tài)。坐位虛擬現(xiàn)實(shí)步態(tài)任務(wù)評估發(fā)現(xiàn)[24]，有凍結(jié)步態(tài)較無凍結(jié)步態(tài)的帕金森病患者更易出現(xiàn)自發(fā)運(yùn)動停滯，且評估中凍結(jié)步態(tài)出現(xiàn)次數(shù)和持續(xù)時間與實(shí)際起立-行走任務(wù)的數(shù)據(jù)中度相關(guān)，即坐位虛擬現(xiàn)實(shí)步態(tài)任務(wù)中出現(xiàn)凍結(jié)步態(tài)與真實(shí)凍結(jié)步態(tài)有共同的神經(jīng)機(jī)制，為進(jìn)一步深入研究凍結(jié)步態(tài)提供新的思路及方法。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)在帕金森病凍結(jié)步態(tài)康復(fù)中的應(yīng)用

步態(tài)和認(rèn)知障礙在帕金森病中很常見，這些缺陷加劇跌倒風(fēng)險(xiǎn)和行動困難，特別是在復(fù)雜任務(wù)或雙重任務(wù)步行中。傳統(tǒng)的步態(tài)訓(xùn)練常采用跑步機(jī)訓(xùn)練(treadmill training,TT)，可改善帕金森病患者的步行能力，但不能顯著改善凍結(jié)步態(tài)，且效果持續(xù)不長。尚未有關(guān)于TT對越過障礙物、復(fù)雜步行和雙重任務(wù)能力影響的研究。此外，尚不清楚帕金森病患者的訓(xùn)練效果是否僅限于被訓(xùn)練的任務(wù)，訓(xùn)練效果是否可持續(xù)存在[30]。

虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合TT，可在復(fù)雜環(huán)境中提供富有挑戰(zhàn)性的功能訓(xùn)練。Mirelman等[30]對帕金森病患者進(jìn)行TT與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)患者在常規(guī)步行、雙重任務(wù)以及越過地上障礙物中，步行速度均顯著改善；且在雙重任務(wù)中，步態(tài)變異性降低，跟蹤測試時間(trail making test times)提高；這些效益可持續(xù)至1個月后。TT+虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練也可改善帕金森病患者復(fù)雜挑戰(zhàn)性條件下的步態(tài)、注意力和記憶力[30]。用于步態(tài)訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以誘導(dǎo)運(yùn)動學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)帕金森病患者的復(fù)雜步行能力，降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

Pompeu等[31]和Palacios-Navarro等[32]分別利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件(微軟KinectAdventuresTM)對帕金森病患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，患者6分鐘步行測試、平衡評價系統(tǒng)測試、動態(tài)步態(tài)指數(shù)和帕金森病問卷均較訓(xùn)練前改善。Badarny等[33]通過便攜式虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，研究視覺反饋線索對帕金森病患者步行能力的影響，結(jié)果表明虛擬現(xiàn)實(shí)視覺反饋可改善帕金森病患者行走能力，且這種改善可持續(xù)。

5 作用機(jī)制

凍結(jié)步態(tài)發(fā)生的病理生理機(jī)制尚未明確，且目前應(yīng)用于帕金森病患者凍結(jié)步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練的研究較少，虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)揮作用的機(jī)制尚不確切。

Mirelman等[30]提出，聯(lián)合虛擬現(xiàn)實(shí)的TT訓(xùn)練可能調(diào)動帕金森病患者運(yùn)動適應(yīng)學(xué)習(xí)和持續(xù)關(guān)注環(huán)境特性的能力，部分繞開已受損的基底神經(jīng)節(jié)環(huán)，而依賴小腦激活的運(yùn)動學(xué)習(xí)功能；虛擬現(xiàn)實(shí)也可改善帕金森病患者的認(rèn)知功能，可能通過改善參與認(rèn)知調(diào)節(jié)的腦網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮改善凍結(jié)步態(tài)的作用。

6 問題與展望

虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)技術(shù)為帕金森病凍結(jié)步態(tài)的康復(fù)提供全新治療手段。由于其具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性這三大特點(diǎn)，可極大調(diào)動患者康復(fù)訓(xùn)練積極性；還可根據(jù)患者的訓(xùn)練情況提供實(shí)時反饋，根據(jù)患者個人條件制定訓(xùn)練任務(wù)，有著傳統(tǒng)康復(fù)方法難以比擬的優(yōu)勢。但目前應(yīng)用于帕金森病凍結(jié)步態(tài)評估及康復(fù)訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備較少，大多為研究者自行研究開發(fā)，尚處于試驗(yàn)階段。目前關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)訓(xùn)練技術(shù)在帕金森病凍結(jié)步態(tài)康復(fù)的臨床試驗(yàn)較少。

我國帕金森病患者多數(shù)生活于偏遠(yuǎn)地區(qū)，缺乏必要的評估和康復(fù)訓(xùn)練條件。虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合遠(yuǎn)程康復(fù)技術(shù)[34]可提高落后地區(qū)醫(yī)療水平，為偏遠(yuǎn)地區(qū)帕金森病患者提供康復(fù)評估與訓(xùn)練指導(dǎo)[35]。

智能眼鏡改變帕金森病患者對凍結(jié)步態(tài)觸發(fā)器的認(rèn)知，已在荷蘭試用，可與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合[36]，改善帕金森病患者的生活質(zhì)量。

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)目前存在很多理論和技術(shù)困難，但其相對于傳統(tǒng)康復(fù)治療技術(shù)來說仍具有優(yōu)勢。隨著科技的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)在康復(fù)領(lǐng)域會得到更加廣泛、深入的應(yīng)用，進(jìn)一步提高患者康復(fù)治療的效果。