临床参考
重磅 | 国家级核心期刊证实埃斯顿医疗虚拟现实上肢康复机器人对脑卒中偏瘫患者脑网络的影响！
研究目的：通过功能性近红外光谱技术（fNIRS）来研究分析脑卒中偏瘫患者静息态下和虚拟现实（VR）上肢康复机器人训练时的脑网络。
研究方法：本研究纳入14例脑卒中偏瘫患者作为试验组，同时招募14例健康受试者作为对照组。分别采集两组受试者在静息状态和VR上肢康复机器人训练时的fNIRS数据，并计算脑网络功能连接（FC）指标。
研究结果：①试验组与对照组在静息状态下FC未发现显著性差异（P＞0.05）；②对照组在VR任务下与静息状态相比总 体FC并无显著性增加（P＞0.05），但LSMA-RPFC的FC显著性增加（P＜0.05）；③试验组在VR任务下与静息状态相比总体FC下降（P＜0.05），其中LSMA-RS1以及LSMA-RSMA的FC显著性下降（P＜0.05）；④试验组与对照组在 进行VR上肢康复机器人训练任务时，试验组总体FC低于对照组（P＜0.05），其中LSMA-RSMA、LSMA-LM1、LSMA-RM1、LSMA-RS1、LM1-RS1间FC存在显著性差异（P＜0.05）。
研究结论：VR上肢康复机器人训练能够引起脑卒中偏瘫患者广泛的感觉运动网络的可塑性重组，其改善上肢功能的机 制可能与双侧SMA间以及SMA与其他脑区间的FC改变有关。
脑卒中是全球第二大致死和第三大长期致残原因。在卒中发病后的最初几天内，约有80%的患者存在上肢功能障碍问题，而在卒中后6个月时，30%~66%的卒中患者仍然遗留上肢功能障碍并伴随着更高程度的焦虑、生存质量及幸福感降低。
同时，由于上肢脑网络控制的复杂性，改善上肢功能一直是脑卒中康复的重点和难点。随着科学技术的发展，上肢康复机器人逐渐被广泛应用，其通过机械臂的减重及驱动系统的辅助，帮助患者完成上肢活动训练，具有准确性、可重复性、可靠性等优点。
因此，本研究旨在通过功能近红外光谱成像（fNIRS）来观察脑卒中偏瘫患者在执行VR上肢康复机器人训练时大脑功能网络变化情况，并比较其与健康人的差异，为进一步了解VR上肢康复机器人的治疗原理提供理论依据。
资料与方法
本研究纳入并观察了2021年7月—2022年1月在常州市德安医院康复中心住院的14例脑卒中偏瘫患者，并招募了14例年龄匹配的健康受试者。
主要使用的干预方法为VR上肢康复机器人训练（南京埃斯顿医疗科技有限公司，型号：EM-BURT02-01型Burt上肢康复训练系统），以下简称VR机器人训练。
试验开始前，将受试者用胸部束缚带固定于座椅上，以减少身体代偿及避免受试者发生摔倒等意外情况。要求健康受试者采用利手侧上肢，卒中患者采用偏瘫侧上肢进行VR训练。将一侧上肢固定于机械臂上，通过上肢主动控制机械臂进行肩-肘的屈曲、伸展、内收、外展来操纵机械臂的移动，完成VR环境下的上肢训练。
在本次研究中选择的训练项目为“打苍蝇”游戏，该游戏任务要求受试者通过操纵机械臂移动游戏中的“苍蝇拍”来击打屏幕中出现的“苍蝇”。在提高患者积极性、减少适应性疲劳的同时，尽可能保证难度和任务动作的一致。整个游戏过程中运动模式选择为主动模式，患者需不断进行上肢运动以达成游戏目标，在进行训练时，总任务时长为10min。
此过程将同步佩戴fNIRS系统进行评估采集。要求受试者尽量保持头部没有大幅度动作，以减少头部运动产生伪影从而对数据质量产生干扰。
Brodmann脑定位，以最高overlap将这些通道分为8个感兴趣的区域（ROI），分别是左侧前额叶皮质（LPFC）、右前额叶皮质（RPFC）、左侧运 动辅助区（LSMA）、 右侧运动辅助区（RSMA）、左初级运动皮质（LM1）、右初级运动皮质（RM1）、左初级感觉皮质（LS1）和右初级感觉皮质（RS1），具体排布情况如图1所示。侧运动辅助区（RSMA）、左初级运动皮质（LM1）、右初级运动皮质（RM1）、左初级感觉皮质（LS1）和右初级感觉皮质（RS1），具体排布情况如图1所示。
研究结果
见图2和图3A，脑卒中患者与健康受试者相比，在静息状态下总体功能连接强度无显著性差异（P＞0.05），且各ROI间功能连接强度同样无显著性差异（P＞0.05）。
见图2和图3B，健康受试者在VR机器人训练任务下与静息状态相比总体功能连接强度并无显著性增加（P＞0.05），ROI水平分析中发现LSMA-RPFC的功能连接强度增加（P＜0.05）。
见图2和图3C，脑卒中患者在 VR 机器人训练任务下与静息状态相比总体功能连接强度下降（P＞0.05），ROI水平分析中主要表现为LSMA-RS1以及LSMA-RSMA功能连接强度下降（P＜0.05）。
见图2和图3D，脑卒中患者与健康受试者相比，在执行VR机器人训练任务时，脑卒中患者的总体功能连接强度低于健康受试者（P＜0.05），ROI水平分析中发现 LSMA-RSMA、LSMA-LM1、LSMA-RM1、LSMA-RS1、LM1-RS1间功能连接强度存在显著性差异（P＜0.05）。
研究讨论
本研究结果显示，静息状态下的脑卒中患者与健康人相比测量到的功能连接并没有显示出明显差异。以往关于静息态的fMRI研究表明，脑卒中后结构的破坏会使得大脑网络状态发生改变，并影响行为的输出 ，脑区功能连接水平降低可能是大脑功能受损的生理标志。
脑卒中患者与健康受试者不同的脑网络模式改变情况，使得最终比较二者在VR任务下的功能连接情况发现患侧半球脑区之间以及双侧感觉、运动脑区之间都出现了连接强度的差异，这提示我们脑卒中患者在VR上肢康复机器人的训练下，脑神经网络会发生更广泛的可塑性变化。
综上所述，目前已有较多研究在疗效方面证实了VR上肢机器人对脑卒中患者运动功能恢复的积极作用，本研究结果中脑卒中患者与健康受试者间双侧感觉-运动网络的连接差异提示，VR上肢康复机器人通过视听触觉的反馈充分调动患者使用患肢训练的积极性，引起了双侧感觉-运动网络的可塑性重组，特别是改变了双侧SMA的连接强度，该网络连接增强可能是脑卒中患者运动功能改善的机制之一， 未来需进一步开展临床随机对照试验来证实。
Burt将虚拟现实技术与上肢康复机器人相结合，使得其能够通过屏幕同步的光声刺激增加训练趣味性，制定以任务为导向的虚拟环境，并通过反馈系统使得患者身临其境，从而更好地调动患者的积极性。在训练过程中，Burt能够为患者提供触觉反馈，而皮肤振动刺激作为一种触觉增强，可对大脑感觉运动脑区产生更强的刺激，促进神经通路的建立。触觉与运动的结合也能够引起左右大脑半球之间的偏侧化激活，从而获得新的感觉运动和技能，被称为活动依赖可塑性。
研究发现，脑卒中患者的上肢功能在康复中有显著改善并优于常规干预。根据半球间竞争模型，一侧半球的损伤破坏了大脑半球间相互作用的平衡，从而进一步造成了运动功能障碍。机器人训练任务能够通过改变半球间相互作用促进患者运动功能恢复。
训练结果的反馈也会促进特定脑区的募集，并通过在感觉运动环路中加强感觉方面的恢复动作-感知耦合。