数字疗法在卒中康复中的应用进展

刘洋，向春晨，张玉梅，2

数字疗法（digital therapeutics，DTx）是一种基于循证的以软件为载体的利用数字和在线健康技术治疗生理及心理疾病的干预措施，一套以智能手机应用程序、网络、行为科学和远程医疗平台及可穿戴设备等为技术基础的数字健康解决方案，可用于监测患者的生理和社会活动，以便在必要时对其进行检测和干预，达到预防、管理和治疗机体不适或疾病的目的[1-4]。国际数字疗法联盟（Digital Therapeutics Alliance，DTA）认为，DTx不仅可单独使用，也可与药物、器械或其他治疗手段联合使用，通过信息（如视频、文字、图片）、物理因子（如声音、光线、电流）等对患者的某一具体疾病进行干预，进而优化其健康结果[5]，改善其临床结局。近年来，DTx在数字健康领域和产业中形成了多种基于证据的独特产品种类，在疾病的检测、诊断、治疗、监控及康复中均取得了较大进展，越来越多的临床研究证实了其在临床应用实践中的疗效和安全性[1]。

1 数字疗法在卒中康复中的应用

依据《中国脑卒中防治指导规范（2021年版）》，卒中已成为我国国民的第一位死亡原因，具有高发病率、高致残率、高死亡率及高复发率的特点[6]。循证医学研究和现代康复理论及实践均已证实，康复治疗是降低卒中致残率最有效的方法，能够减轻患者功能残疾，降低潜在护理费用，节约社会医疗资源，加速卒中康复进程，是卒中组织化管理模式中不可或缺的关键环节[7]。

卒中是DTx研发的活跃领域之一，主要作用于卒中患者言语、认知和运动等方面的康复，其采用的形式包括在线平台、虚拟现实（virtual reality，VR）训练和iPad应用等。相关临床研究结果提示，DTx对于卒中后失语症、构音障碍、认知障碍、运动障碍等方面的康复均具有一定的积极作用[8]。

1.1 失语症 通常，卒中后失语症（poststroke aphasia，PSA）的康复需要语义训练和语音训练相结合，针对命名、理解、句子的产生和处理以及写作技巧等不同的语言领域进行康复训练[9]。近年来，计算机技术在失语症康复领域中的研究和应用越来越多，在临床或家庭环境中使用DTx可促进卒中患者失语症的康复[8]。

1.1.1 基于电子程序的治疗 StepByStep（Steps Consulting Ltd.，South Gloucestershire，UK）是一种可以提供语言训练的计算机程序。一项关于研究自我管理的计算机治疗对慢性PSA患者疗效的试验表明，与接受标准语言治疗的患者（对照组）相比，接受StepByStep训练的患者（干预组）在命名能力上表现出了更大的提高。平均治疗5个月后，干预组的命名能力显著高于对照组，两组命名能力与基线的变化百分率差异为19.8%，干预组优于对照组，并且治疗结束后3个月有维持治疗效果的趋势[10]。

语言对话路径（Lingraphica TalkPath）疗法（Lingraphica，Princeton，NJ，USA）是一种可以提供听力、口语、阅读、写作训练的iPad程序。研究表明，使用Lingraphica TalkPath疗法的患者在听觉语言理解、自发言语、重复和命名任务方面均表现出了显著改善[11]。

语言治疗（language therapy，https：//tactus-therapy.com）是一种可以提供自我管理言语疗法的iPad程序。研究表明，使用language therapy的PSA患者在阅读、写作、命名和理解任务方面均表现出了显著改善[12]。

持续治疗（Constant Therapy，The Learning Corp.，Newton，MA，USA）是一种可以提供语音训练的iPad程序，通过37项基于证据的认知和语言任务，提高PSA患者的言语准确性[13-14]。

1.1.2 基于虚拟现实技术的治疗 Sentactics（Sentactics Corporation，Concord，CA，USA）可通过虚拟的临床医师为非流利性失语症患者提供语音治疗。一项比较Sentactics与临床医师提供的康复治疗的研究表明，接受Sentactics训练的患者在言语表达和理解方面均表现出了显著改善且与临床医师提供的康复治疗效果相当，证明Sentactics是PSA患者康复计划中传统疗法的可行替代方案[15]。

1.2 构音障碍 卒中后患者出现卒中后构音障碍（post-stroke dysarthria，PSD）的比例为20%～30%，及时进行语音康复训练可防止或减轻构音障碍对患者在教育、社会、职业等各个方面带来的不利影响[16]。近年来，DTx在PSD患者的康复中也发挥着越来越重要的作用。

1.2.1 基于电子程序的治疗 使用基于微信小程序的构音障碍康复评定助手软件后，PSD患者不再需要3位言语康复医师对其发音进行现场康复评定，患者可自助录入个人信息，按照提示进行声母、韵母、词组及短语检测录音，医师端可根据待处理检测列表选择患者，听取录音后进行康复评价并出具评定结果。该软件在言语康复科常规构音障碍康复方法的基础上，以微信小程序为载体，设计了构音障碍的数据采集流程，优化了构音障碍的康复评定流程，丰富了构音障碍的康复训练手段，实现了医师和患者之间的非接触式远程康复诊疗[17-19]。

ReaDySpeech是国外研究者开发的一种计算机辅助康复程序，通过引导患者跟随屏幕上出现的图片及视频，对患者的发音、语速、音量、语调和口腔运动等模块进行训练[20-21]。

1.2.2 基于自动语音识别技术的治疗 有研究者开发了一种基于自动语音识别技术的计算机辅助成年人言语康复系统，主要包含对声母、韵母和声调的发音练习，可帮助PSD患者获得更加客观的治疗效果[20]。计算机化的语言训练系统可构建居家康复平台，使患者可以在没有言语治疗师在场的情况下独立进行数字语音训练并获得独立于言语治疗师的数字反馈[22]。

1.3 认知障碍 研究表明，对于卒中后认知障碍（post-stroke cognitive impairment，PSCI）的康复，增强神经可塑性和恢复大脑功能的最佳方法是玩电子游戏[23]，不仅可以改善退化的认知能力，还可以提高整体的认知能力[24-26]。因此，衍生出了一系列基于电子游戏的DTx[8]。

1.3.1 基于电子程序的治疗 持续治疗（Constant Therapy，The Learning Corp.，Newton，MA，USA）可通过发布各种形式的认知任务，改善PSCI患者的认知功能。研究表明，使用持续治疗的患者在记忆任务方面表现出了显著改善，从而证实了使用基于iPad程序的软件提供个体化认知疗法的可行性[13]。

1.3.2 基于虚拟现实技术的治疗 使用BTs-Nirvana进行的VR培训半沉浸式程序（I-SIP）可以提供一系列针对注意力、记忆力、空间认知和执行功能的互动练习。一项比较基于VR的认知训练和常规认知康复训练的研究表明，与接受常规认知康复训练的患者相比，接受基于VR的认知训练的患者在注意力和记忆力方面可获得较大改善[27]。

1.3.3 基于在线平台的治疗 认知医学（cognitive medicine，Cogmed）工作记忆训练（working memory training，Pearson Education Inc.，Stockholm，Sweden）是一种可以提供工作记忆训练的在线平台。研究表明，与对照组相比，接受Cogmed工作记忆训练的PSCI患者在工作记忆、注意力和执行功能方面均有所改善。研究发现，与对照组相比，接受高强度适应性工作记忆训练的治疗组在跨度板（span board）测试中的得分提高了19%[28-31]。

工作记忆（the working memory，WOME）软件（RehaCom，Hasomed GmbH，Berlin，Germany）是一种可以提供辅助记忆训练的在线平台。一项比较使用WOME软件进行的个性化记忆训练和临床环境中的标准化记忆训练的研究表明，接受WOME软件训练的患者在工作记忆上表现出了显著改善，且从低培训水平开始训练的患者改善程度最大[32]。

1.4 运动障碍 卒中后存活的患者60%～80%遗留有不同程度的运动障碍，如运动迟缓、痉挛、关节活动度减小等，严重影响患者的自理能力和社会功能[33]。以下几种DTx可用于卒中后运动障碍的康复。

1.4.1 基于电子游戏的治疗 研究表明，使用临床相关且引人入胜的视频游戏可提高卒中后运动障碍患者人群康复计划的参与程度和康复训练的活动水平。如Microsoft Xbox Kinect（Microsoft Corporation，Redmond，WA，USA）等基于视频游戏的商用康复软件使用了运动捕捉和反馈技术，可增加患者在治疗期间的运动剂量，为当前的康复实践增加了显著的价值[34]。

FINDEX是一款基于Android的平板电脑游戏，可监测和评估患者完成精细运动的手指灵活性，例如手指控制、协调性和运动范围，用于临床环境中精细运动受损患者的康复。研究表明，接受FINDEX训练的卒中后运动障碍患者完成精细运动的灵巧度有所提高，FINDEX可作为临床环境中精细运动康复的有效治疗工具[8，35]。

1.4.2 基于虚拟现实技术的治疗 为实现卒中后遗留有肢体运动障碍的患者可在社区和家庭中进行规范的康复训练，有研究者在Visual Studio 2010的开发环境下，构建了以动作处方为核心的康复动作库。该康复动作库按照左、右患侧，针对上肢、躯干及下肢部位编写并收录了17个动作，将卒中后运动障碍的康复进行了有机分解，有助于优化训练方案的生成流程[36]。

Jintronix Rehabilitation System（JRS WAVE）是一种基于VR的软件程序。研究表明，使用JRS WAVE的卒中后运动障碍患者在坐姿和站立平衡、行走和移动以及上肢任务方面均有所改善[34，37]。

1.4.3 基于智能感知技术的治疗 该系统基于微型传感器的人体运动捕获和三维重建技术，集康复训练、评估、交互和管理于一体，将复杂的上肢康复问题数字化，使患者的康复训练更加规范。此外，借助该系统，一个治疗师可以同时为多个患者进行康复训练，康复训练也可以在院外环境中进行，从而有效节约有限的医疗资源[33]。

1.5 吞咽障碍 据统计，22%～65%的卒中患者会产生不同程度的吞咽障碍，从而诱发吞咽困难、饮水呛咳、构音障碍等临床表现，严重时可导致营养不良、吸入性肺炎、急性呼吸衰竭等并发症[38-39]。近年来，DTx为卒中后吞咽障碍患者的康复提供了一种更为有效的干预手段。

1.5.1 基于虚拟现实技术的治疗 研究表明，相较于常规训练，经过基于VR技术的虚拟情景训练的卒中后摄食-吞咽困难患者，其吞咽的认知期和口腔期会得到改善，即患者可感知食物、启动摄食程序并完成口腔期准备工作，进而顺利吞咽食物[40]。

1.5.2 吞咽造影数字化分析 吞咽造影数字化分析可用于观察（改良）球囊扩张治疗对脑干卒中后吞咽障碍患者食管上括约肌最大开放幅度、吞咽启动点、舌骨位移功能的影响，进一步对咽部肌肉收缩和松弛功能的相关参数进行量化分析，从而定量评价脑干卒中后吞咽障碍患者（改良）球囊扩张治疗前、后吞咽功能的改善程度[41-43]。

2 讨论

尽管DTx表现出了强大的创造力和潜力[44]，但作为一个新兴事物，DTx仍面临着很多挑战。首先，大量DTx产品建立在对大脑处理信息的方式和机制进行干预的基础上，与感知和认知相关疾病的干预过程结合较好，而对人体其他疾病的病理生理过程影响有限，其临床适应证和有效性还有待验证；其次，不同于传统的药物治疗，DTx产品的疗效建立在医患互动的基础上，深受医患双方认知和行为方式的影响；再次，与传统药物研发的长周期、高风险相比，DTx产品快速迭代的特性也给其监管带来了新的挑战；最后，许多DTx产品上市前所进行的临床试验规模较小、时间较短，对结论的可靠性存在一定影响[45]。

3 总结

既往，我国卒中患者卒中康复的实施方式以康复门诊定期复诊或康复人员定期上门指导为主，但该种方式需投入大量的人力及物力资源，且患者的依从性较差，实际的康复效果并不理想[46-48]。相较于传统疗法，DTx作为数字技术与医疗技术结合链的进一步延伸[49]，不仅更加经济、便捷，还可以减少患者对医师诊疗的时间需求，从而为患者提供更具有成本效益的康复治疗[5]。

作为一种新兴的预防、管理和控制疾病的干预方案[5]，DTx在一系列康复领域中可提供不差于传统疗法的康复效果和优于传统康复模式的便捷度[50]，为PSA、构音障碍、认知障碍、运动障碍、吞咽障碍及视觉障碍的康复提出了新的探索方向，未来也将对全球医疗保健服务和医药市场产生重大影响[1]。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突。