虚拟现实体育活动对脑卒中患者上肢功能影响的Meta分析

摘要：目的：综合评价虚拟现实体育活动对脑卒中患者上肢功能康复的影响。方法：通过PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Medline、中国知网（CNKI）等数据库检索自建库至2024年2月的相关文献，采用Sata17.0、RevMan5.3统计软件进行Meta分析。结果：共纳入10项研究，共涉及676名受试者，总体方法学质量较高，无明显发表偏倚。在虚拟现实体育活动干预下，与对照组相比，可有效改善Fugl-Meyer量表（FMA）评分（WMD=4.85，95%CI，4.29-5.41，Plt;0.001），改善Box and Block 实验（BBT）评分（WMD=4.21，95%CI，-1.61-10.02，P=0.156），提高上肢运动速度（WMD=3.23，95%CI，0.44-6.02，P=0.023），间接提高功能独立性量表（FIM）评分（WMD=8.54，95%CI，5.30-11.79，Plt;0.001），但对提升上肢力量（SMD=0.02，95%CI，-0.53-0.57，P=0.944）和手功能（WMD=-0.74，95%CI，-1.28--0.20，P=0.007）没有改善作用，对上肢活动频率和活动度改善情况尚不清楚。结论：虚拟现实技术应用在脑卒中上肢运动康复训练中，能有效改善上肢活动能力，提高运动量和运动质量，改善功能独立性，但在力量和活动度方面未产生积极影响，虚拟现实作为一种新兴临床干预手段，对于心血管疾病的预防和改善是一种有效的方法。

关键词：虚拟现实；脑卒中；上肢功能；Meta分析

Meta-analysis of the effect of virtual reality physical activity on upper limb function in stroke patients

JiangKaixuan1，LiChong1， Jiang Jingyuan2，3*

（1. Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China; 2. School of Physical Education/Sports Rehabilitation Research Center， Soochow University， Suzhou 215021， China; 3. China Collaborating Center for Families of International Classification， WHO， Beijing 100068， China）

Abstract：Objective： To evaluate the effect of virtual reality physical activity on upper limb function rehabilitation of stroke patients. Methods： Relevant literatures from the self-built database up to February 2024 were retrieved through PubMed， Cochrane Library， Web of Science， Medline， CNKI and other databases， and meta-analysis was performed using Sata17.0 and RevMan5.3 statistical software.Result： A total of 10 studies were included， involving a total of 676 participants， with high overall methodological quality and no significant publication bias. Compared with the control group， the virtual reality physical activity intervention can effectively improve the score of Fugl-Meyer Scale （FMA） （WMD=4.85， 95%CI， 4.29-5.41， Plt;0.001）， and improve the score of Box and Block Experiment （BBT） （WMD=4.21， 95%CI， -1.61-10.02， P=0.156）， improved upper limb motor speed （WMD=3.23， 95%CI， 0.44-6.02， P=0.023）， and indirectly improved Functional Independence Scale （FIM） score （WMD=8.54， 95%CI， 5.30-11.79， Plt;0.001）. However， there was no improvement in upper limb strength （SMD=0.02， 95%CI， -0.533-0.57， P=0.944） and hand function （WMD=-0.74， 95%CI， -1.28--0.20， P=0.007）， and the improvement in upper limb activity frequency and range of motion was not clear. Conclusion： The application of virtual reality technology in the upper limb exercise rehabilitation training of stroke can effectively improve the upper limb activity ability， increase the amount of exercise and the quality of exercise， and improve functional independence， but has no positive impact on strength and mobility. Virtual reality， as a new clinical intervention means， is an effective method for the prevention and improvement of cardiovascular diseases.

Key words： virtual reality;stroke;upper limb function;Meta-analysis

前言

脑卒中是造成生命危险和身体残疾的常见疾病[1]。上肢功能障碍是脑卒中患者最常见的临床表现之一[2]，超过80%的患者有上肢运动障碍，其中30%-40%的患者在6个月后恢复了一定的灵活性，但高达66%的患者的上肢仍不能进行日常活动[2]。大量证据表明，卒中病变的部位与上肢的运动功能损害程度密切相关，深层解剖结构与神经系统的受累与运动功能恢复不良的预后有关。传统康复方法通过作业治疗和运动疗法配合神经刺激等高强度和重复性训练，可以最大限度促进中枢神经系统的恢复，改善上肢运动控制和功能状态[3]。然而由于资源短缺，训练枯燥单调，患者缺乏动力，康复效果受严重影响。近年来，虚拟现实（Virtual Reality）技术因提供运动特征的增强反馈，提高患者的运动任务学习和执行力，凭借其趣味性及易操作的特点，被国内外学者广泛运用到临床实践中[4]。经审查发现，研究纳入的样本量相对较小，且结论中上肢功能康复效果存在争议。本研究通过Meta分析，探讨虚拟现实体育活动对脑卒中患者上肢功能康复的影响。

1 资料与方法

1.1 检索策略

计算机检索PubMed、Cochrane Library、Web ofScience、Medline、中国知网（CNKI）和中国生物医学文献数据库（CMB）中关于虚拟现实体育活动对脑卒中患者上肢功能影响的RCT，检索时限为建库至2024年2月。检索策略为主题词结合自由词。

1.2 文献纳入与排除

纳入标准：①研究类型为虚拟现实体育活动对脑卒中患者上肢功能影响的随机对照试验（randomized controlled trial， RCT），文种为英文或中文，包括其他语种英文译版。②研究对象选取18岁以上（包括18岁）脑卒中患者，诊断符合《中国脑血管疾病分类2015》分类标准，不限定脑卒中分类、严重程度及病程阶段。③实验组干预形式为虚拟现实体育活动，包括大屏幕投影、头盔式显示器、计算机及配件等设备对患者进行康复训练。对照组采用常规康复训练。④结局指标中，上肢运动功能用Fugl-Meyer Assessment（FMA）、手动功能测试（manual function test MFT）、box and block test（BBT）等表示；上肢运动学指标用移动速度，峰值次数，Kinematics指标等表示；日常活动能力和独立性用改良Barthel指数、Barthel 指数（BI）等表示；精神认知情况用Mini-Mental State Examination（MMSE）等表示。

排除标准：①患者病情不稳定，意识不清晰。②言语、视力和感觉障碍，或伴随严重心肺疾病无法参与训练。③对照组加入不相关训练干预或评定不同类型训练效果。④综述或个案分析。⑤数据丢失或无法获得全文。⑥重复发表。

1.3 文献筛选与资料提取

两位作者依照纳入与排除标准独立对文献进行筛选，对分歧协商讨论，如不能达成一致参考第三名作者意见，最终达成共识。对成功纳入的文献提取相关信息：作者、发表年份、国家、年龄、样本量、干预手段、干预时间、测量指标、结果。

1.4 文献质量评价

两位评审员按照采Cochrane手册和物理治疗证据数据库 （Physiotherapy Evidence Database Scale， PEDro）量表对纳入文献的质量进行独立评价。PEDro量表包括11项标准，符合记1分，未达标或未涉及记0分，0-3分被认定为低质量，4-7分为中等质量，8-11分为高质量。评价结束后，两位评审员对比结果，如有分歧则讨论或请第三名评审员协商决定。

1.5 文献发表偏倚

采用漏斗图和Egger线性回归检验文献发表偏倚情况。Egger线性回归检验对小样本的敏感度更高检验结果更准确，判断标准为tlt;1.96（Pgt;0.05）。

1.6统计学分析

采用Stata17.0统计软件进行Meta分析，RevMan5.3统计软件绘制质量偏倚风险图。当具有低异质性时，选择固定效应模型进行Meta分析；当具有中度或高度异质性时，采用亚组分析或敏感性分析等分析其异质性来源。

2结果

2.1 文献检索结果

检索到相关文献896篇，其中英文735篇，中文161篇。去重后共计592篇，通过阅读文献，排除不符合标准的研究，获得11篇文献，排除低质量文献1篇，最终10项研究符合纳入标准，筛选流程如图1。

2.2 纳入研究的基本特征

最终纳入文献10篇，均为RCTs，共涉及676名患者，其中包括418名实验组患者，258名对照组患者。纳入研究的基本特征见表1。

2.3 文献质量评价

根据 Cochrane 手册5.1.0版偏倚风险评估量表进行偏倚风险评价，偏倚风险评价结果见图2、图3。根据 PEDro 量表进行质量评价。10篇文献中，高质量4篇[5–8]，中等质量6篇[9–14]，低质量0篇，平均分6.8，见表2。

2.4 文献发表偏倚

Meta分析中纳入文献10篇（n≥10），绘制漏斗图，研究数据较为平均地分布在漏斗图的两侧，说明纳入文献存在的偏倚较小，见图2。继续进行Egger’s test，检验结果p=0.087，pgt;0，05，说明无明显发表偏倚，见表3。

2.5 Meta分析

2.5.1 FMS

纳入的10项研究中[5–14]，共计676名受试者，均采用FMS量表评定患者上肢功能，采用WMD作为效应指标。研究间具有较低异质性（I²=1.4%，P=0.426）。结果显示，与常规治疗相比，虚拟现实体育活动可以有效改善脑卒中患者上肢运动功能，实验组FMS评分显著高于对照组，差异具有显著意义（WMD=4.85，95%CI，4.29-5.41，Plt;0.001）。见图3。

依据实验组的干预时间进行亚组分析，10项研究中，有7项研究干预时间超过4周，各组间具有同质性（I²=0.0%，P=0.436），干预4周以上实验组FMS评分高于对照组，差异具有显著意义（WMD=4.84，95%CI，4.27-5.40，Plt;0.001）。有3项研究干预时间在4周以内，各组间具有较低异质性（I²=33.3%，P=0.221），干预4周以内实验组FMS评分显著高于对照组，差异具有统计学意义（WMD=6.27，95%CI，0.21-12.33，P=0.042）。见图4。

2.5.2 BBT

纳入的3项研究中[6，8，12]，共计73名受试者，均采用BBT量表评定患者上肢功能，采用WMD作为效应指标。研究间具有较低异质性（I²=35.1%，P=0.214）。结果显示，与常规治疗相比，虚拟现实体育活动可以有效改善脑卒中患者上肢运动功能，实验组BBT评分高于对照组，差异无显著性意义（WMD=4.21，95%CI，-1.61-10.02，P=0.156）。见图5。

2.5.3 上肢力量

纳入的3项研究中[6，12，13]，共计73名受试者，评定方法和仪器不同，采用SMD作为效应指标。研究间具有同质性（I²=0.0%，P=0.587）。结果显示，与常规治疗相比，实验组评分略高于对照组，差异无显著性意义（SMD=0.02，95%CI，-0.53-0.57，P=0.944）。见图6。

2.5.4 上肢运动速度

纳入的2项研究中[10，11]，共计91名受试者，均用Kinematics-speed指标评定运动学指标，采用WMD作为效应指标。研究间具有同质性（I²=0.0%，P=0.805）。结果显示，与常规治疗相比，虚拟现实体育活动可以有效改善脑卒中患者上肢活动速度，实验组评分显著高于对照组，差异具有显著性意义（WMD=3.23，95%CI，0.44-6.02，P=0.023）。见图7。

2.5.5 手功能

纳入的2项研究中[6，13]，共计33名受试者，均用MFT量表评定手动功能，采用WMD作为效应指标。研究间具有较低异质性（I²=36.4%，P=0.210）。结果显示，与常规治疗相比，虚拟现实体育活动并不能提高手运动能力，实验组评分略低于对照组，差异具有显著性意义（WMD=-0.74，95%CI，-1.28--0.20，P=0.007）。见图8。

2.5.6 功能独立性

纳入的3项研究中[9–11]，共计467名受试者，均用FIM量表评定功能独立性，采用WMD作为效应指标。研究间具有较低异质性（I²=29.2%，P=0.243）。结果显示，与常规治疗相比，虚拟现实体育活动显著提升患者运动功能独立性，实验组评分显著高于对照组，差异具有显著性意义（WMD=8.54，95%CI，5.30-11.79，Plt;0.001）。见图9。

3讨论

本研究结果中显示，利用虚拟现实体育活动进行脑卒中后康复训练，在改善患者上肢运动功能、运动量、上肢运动速度以及活动独立性方面效果适中，具有积极效应，这与先前机器人、计算机辅助训练等新兴仪器对脑卒中上肢康复效果Meta分析结果相近[15]；但在手功能康复和握力力量方面未见效果。没有发现明显的异质性和发表偏倚。

脑卒中上肢功能康复由于其涉及诸多小肌肉群和神经中枢系统，需要完成复杂的精细运动，是患者恢复期重点需要解决的问题之一。传统作业治疗等基础疗法，往往针对某个特定动作进行多次重复性训练，患者积极性低下，认知功能恢复速度受限，患者在完成治疗后还需经历漫长过程，才能进行日常生活活动的适应，治疗师也疲于大量的训练工作。在临床康复实践中，虚拟现实技术的应用展现出诸多优势，从神经学角度看，合理的动作训练刺激，对受损的神经突触有促进增强的作用，运动神经元在训练的刺激下可塑性提升，虚拟现实可以摆脱现实的制约，提供多种模拟现实活动的动作场景，激活对侧感觉运动皮质，加速患者偏瘫侧的动作激发。从运动学和行为学角度看，大量的重复动作可以形成动作记忆，催生自主运动，虚拟现实在此基础上，提供额外的功能反馈，在适宜的环境下，视觉、听觉、触觉等实时反馈使得患者在训练过程中及时感知训练进度和效果，成功的训练反馈有效促进患者的康复积极性，甚至激发患者的心情愉悦，患者根据感官刺激，结合运动想象自我观察，自我调整，上肢运动量和运动质量都有所提升。从治疗计划角度看，虚拟现实技术利用计算机实时记录和反馈相关数据，患者的各项运动学指标不再以治疗师的主观感觉为第一判断，转而以可量化分析的数据形式进行记录，治疗师根据患者实时的康复进度调整合理的训练内容，大大节约训练时间和康复成本，形成良性康复循环。

本研究中提示，虚拟现实训练对上肢康复中手功能影响甚微，这可能与虚拟现实训练的方式有关，患者在训练中手部往往是在操控鼠标或是握住相应的感应仪器，手部主要完成移动训练，缺乏针对性手指活动的精细训练，导致在手功能测试中数据不理想。患者握力没有提示，这可能与患者在操作仪器时的力量分布有关，训练中需要改变握力来完成游戏或动作的机会甚微，训练机会较少；此外可能与运动疲劳有关，训练后及时的力量可能受疲劳影响而不准确，以后的临床研究中可尝试对适当休息后的力量数据进行统计分析。在临床应用和科研实验中，研究者也有不同声音，谢艺婷等认为虚拟现实对脑卒中上肢康复早、中期帮助甚微，患者无法进行训练；此外，沉浸式的大屏幕会导致部分患者的眩晕症状，临床上还没有合理处理这类问题的措施；不少科研人员还在实验结果中发现对比正常训练各项指标的提升并不明显，对虚拟现实的必要性提出质疑，认为还需提供更大样本量的对照试验和更长时间的观察，才能更有说服力，这也正是本次Meta研究的意义之一。整体来说，国内外研究者支持虚拟现实在脑卒中上肢康复的应用发展的观点更为普遍。

4 结论

虚拟现实作为目前新兴发展的前沿科技，为康复治疗师提供了新颖的训练思路，为脑卒中患者上肢康复提供良好的机遇，有效改善上肢功能，提升上肢运动质量，帮助患者提高活动独立性。在手功能和力量训练方面还需要进一步改良训练方案，通过更大样本量临床对照实验来证实。随着5G时代的来临，网络速度的史诗级跨越，大数据库的存储与分析能力会进一步提升，未来实现无延迟实时监控的基础上，可以更加普及虚拟现实技术，开展更多样、大样本、高质量的实验研究，进一步研究力量、关节活动度、活动频率及随访效应等，为临床提供指导意见。

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