虚拟现实技术在脑卒中后失语症病人言语康复中的应用进展

胡含波，何小俊，李薇薇，罗 雯

武汉大学人民医院，湖北430060

脑卒中后失语症是一种获得性言语交流能力障碍，病人对交际符号系统的理解和表达能力受损，脑卒中后有1/3 的病人发生失语症[1]。欧美国家每年脑卒中后失语症的发病率达60/10 万人，其中约60%的脑卒中后失语症病人的语言障碍会持续1 年[2-3]。随着科技的发展，20 世纪逐渐兴起的虚拟现实（virtual reality,VR）技术在医学领域（如医疗教学培训、远程医疗、康复治疗以及心理治疗等[4]）逐渐被广泛应用。在康复医学领域，VR 技术在失语症病人康复中的研究也逐渐深入[5-6]。越来越多国内外学者使用VR 技术带来的新方法对脑卒中后失语症病人进行言语康复训练。因此，本研究通过对VR 技术在脑卒中后失语症言语康复训练和远程康复中的应用进行综述，以期为脑卒中后失语症的言语康复训练提供理论依据。

1 VR 技术在脑卒中后失语症言语康复中的应用现状

VR 技术作为仿真技术的一个重要方向，包含了立体显示技术、传感器技术、三维图形生成技术、动态环境建模技术、应用系统开发工具、系统集成技术、实时三维计算机图形技术、立体声、语音输入输出等相关技术[7]。VR 技术主要通过模拟环境、感知和传感设备等方面来实现。VR 技术具有沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、构想性(imagination)3 种特征[8]。沉浸性指用户能身临其境地沉浸在虚拟环境中；交互性指用户在虚拟环境中与各种对象进行相互作用，并通过可操作性工具进行反馈；构想性可使用户沉浸于此环境中并获取新知识,提高其感性和理性认识,借助虚拟现实环境产生新想法和灵感。VR 技术可以使人沉浸在计算机实时产生的虚拟三维环境中,通过各种游戏反复进行交互训练，能维持和提高病人的逻辑推理、思维、记忆、协调、注意力等认知功能[9]。

VR 技术在康复训练中所表现出来的优势有很多，如它能够提供个性化的康复训练、缓解康复医学人员不足、调动病人的主观能动性等[10]。VR 技术不仅能够高度复制现实场景，也可使训练更加安全、有趣，能够增加康复训练的趣味性[11]。VR 技术可解决言语训练素材形式单一、乏味且脱离语言环境的实际应用场景等，能够为失语症病人带来多样性的体验[12]。

目前，在失语症病人康复训练中采用的言语康复工具以卡片、计算机开发软件、移动电话以及平板等为主[13]。随着可用于医疗护理领域的VR 技术逐渐被研发，根据VR 技术沉浸程度的高低和交互程度的不同分为4 大类型[14]：桌面式VR 系统、沉浸式VR 系统、增强式VR 系统和分布式VR 系统。以上各种VR 系统通过数据头盔、立体眼镜、数据手套、头部跟踪器头、语音识别器[15]、智能手机[16]、虚拟现实软件[17]、虚拟现实系统平台[18-19]等设备和平台来进行脑卒中后失语症康复训练。失语症病人通过用户终端，如VR 头盔、立体眼镜等，沉浸在计算机模拟产生的虚拟世界中，通过聆听声音、感受动作等，在视觉、听觉、触觉多感官中进行体验，并与虚拟现实系统进行交互，进行脑卒中后失语症康复训练。VR 技术在失语症康复护理领域主要以构建虚拟超市、虚拟公园、虚拟迷宫、虚拟广场、虚拟城市以及虚拟游戏为主[20]。

除此以外，VR 技术还能够提供言语、认知、运动等多功能一体化的康复训练。Hwang 等[21]的研究也显示,基于VR 技术的认知功能康复治疗效果很好,能够有效提高病人的认知能力。Sheehy 等[22]通过VR 系统训练病人的坐姿平衡，发现VR 技术能够改善脑卒中病人的平衡能力。滕树利等[23]对脑卒中偏瘫病人采取基于VR 技术的平衡游戏训练，发现结合VR 技术的平衡训练能够改善脑卒中病人的平衡功能,且其训练效果优于传统平衡训练。由此可见，VR 技术可为脑卒中后失语症病人提供多方面的康复训练。

VR 技术应用不同于其他在脑卒中后失语症病人的康复治疗和训练的方法，在自身优势明显的情况下，受到各种因素干扰，也有以下不足之处[14]：VR 系统的开发成本比较高，大规模应用比较困难；同时目前VR系统的开发应用还不够成熟，交互性还有待增强；在VR 虚拟环境下，用户可能出现眩晕、恶心、眼疲劳等不良反应；VR 系统使用效果及适用性还需要进一步验证。尽管VR 技术在脑卒中后失语症病人的康复训练中应用效果很好，但是目前由于研究还比较少，样本量比较少，且推广应用的研究仍然很少，故在失语症康复训练中的应用VR 技术还需要进一步探索和开发[24]。

2 VR 技术在脑卒中后失语症中言语康复治疗中的应用

彭晓兰等[25]通过利用计算机创建的“虚拟超市”，模拟在真实超市里的购物流程使失语症病人能够在高度模拟真实生活的环境中接受康复训练，并对4 例不同程度脑卒中后失语症进行了康复训练，实验结果表明，病人在虚实融合辅助的言语康复训练系统中的任务完成时间和行为表现显示出系统的可用性,并得到了康复治疗师的普遍认可。Jane 等[26]为失语症病人设计EVA Park 的VR 平台，该平台设计多项功能，多个用户之间可以交流，通过在虚拟模拟支持下进行日常语言刺激训练5 周的准随机对照试验，病人的语言功能评估指标为病人的语言交流沟通技能以及交际信心和社会孤立感，研究显示，EVA Park 虚拟平台有助于病人语言功能的恢复，但是在增强病人交际信心和减少社会孤立感方面没有显著影响。目前，很多研究[27-28]都已经证明计算机辅助认知训练可提高脑卒中后失语症病人的语言功能和认知能力。Grechuta等[29-30]将强化语言行动疗法应用到虚拟环境中，使用VR 技术开发语言康复工具，可进行多样化和指定任务的训练，并进行试验研究和评估病人的语言功能、交流活动记录，结果显示病人的语言技能和沟通技巧有所改善。VR 虚拟康复游戏系统具有促进失语症语言康复的能力和潜力。国内外研究人员通过VR 技术为失语症病人设计各种虚拟场景进行康复训练，都得到了很好的康复效果。

此外，目前有学者将VR 技术与其他干预方式相结合，也取得预期结果。王大为等[31]通过Anokan-VR康复训练系统结合原络通经针法对轻度认知功能障碍病人的进行临床治疗观察，发现可以帮助病人激发潜能。李千穗等[32]研究表明，在常规康复治疗及药物治疗的基础上,使用计算机辅助训练联合Schuell 刺激疗法能够更好地提高脑卒中后失语症病人的语言和认知功能。

3 VR技术在脑卒中后失语症远程康复中的应用

脑卒中后失语症远程康复通过计算机互联网平台[33]、智能手机APP[34]、视频语音对话[35]以及虚拟游戏[36]等进行康复训练追踪均获得了非常理想的远程康复效果。目前，多项随机对照实验表明，通过视频和虚拟康复软件、虚拟游戏进行脑卒中后失语症远程康复具有可行性和有效性[37-38]。

Maresca 等[39]评估一种触屏平板使用VR 康复系统（VRRS-tablet）的脑卒中后失语症远程康复训练的有效性，通过6 个月的研究，发现实验组在除写作外的其他研究领域都有所改善，而对照组仅在理解、抑郁和生活质量方面有所改善。这项研究也证明了家庭远程康复计划对脑卒中后失语症的有效性。

使用VR 技术实现远程康复治疗是治疗失语症病人出院后的最佳方案之一，通过监测功能结果、保持功能、减少抑郁和改善语言功能来进行延续性护理。尽管VR 技术在脑卒中后失语症远程康复中具有十分重要的作用，但是由于还存在很多的限制，且这些研究强调了与技术、临床实施和参与者特定因素相关的因素，所以未来还需要更多的试验进行研究。

4 展望

国内VR 技术与国外发达国家相比，起步晚、发展较慢、应用设计较少，VR 技术还不够成熟，设备费用昂贵难以普及，国外系统不完全适用于国内病人等[40]。在设计开发失语症康复训练VR 时，应着重关注失语症病人的特性，进一步提升VR 技术，同时进行大样本、多中心的随机对照试验，研究在VR 环境下可能出现的不良反应，如眩晕以及疲劳等，探索和综合考虑VR 技术的实用性、安全性、使用满意度及成本-效益关系等方面，以通过VR 技术为脑卒中后失语症病人治疗康复带来更好的指导和参考。