腦卒中后3個(gè)月內(nèi)，是康復(fù)治療的黃金期，是運(yùn)動(dòng)功能能夠恢復(fù)、代償和重塑的關(guān)鍵期。遺憾的是，由于早期大多數(shù)患者的運(yùn)動(dòng)能力有限，治療性訓(xùn)練的選擇很少，大多以被動(dòng)康復(fù)為主。該研究旨在針對(duì)卒中后神經(jīng)功能恢復(fù)的黃金時(shí)間，根據(jù)神經(jīng)可塑性原理，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心，結(jié)合肌電、腦電識(shí)別與分析及動(dòng)捕捉等技術(shù)，創(chuàng)新以主動(dòng)訓(xùn)練為主的臨床神經(jīng)康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練模式，有望幫助卒中患者在功能恢復(fù)的黃金時(shí)期得到最佳的康復(fù)治療。

近日，虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG)刊發(fā)了北航虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郝愛民教授聯(lián)合北航生物醫(yī)學(xué)工程高精尖創(chuàng)新中心李曉光教授團(tuán)隊(duì)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)腦卒中康復(fù)方面的新進(jìn)展：《Interactive virtual ankle movement controlled by wrist sEMG improves motor imagery: an exploratory study》。

針對(duì)卒中后早期患者康復(fù)手段缺乏，康復(fù)效果不佳的問題，該研究工作通過生物醫(yī)學(xué)工程、運(yùn)動(dòng)康復(fù)和虛擬現(xiàn)實(shí)多學(xué)科交叉，提出了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的新型康復(fù)機(jī)制。這種機(jī)制通過將現(xiàn)實(shí)中患者健側(cè)上肢與虛擬場(chǎng)景中患者的患側(cè)下肢運(yùn)動(dòng)感知相融合的方式為患者提供了較好地主動(dòng)參與康復(fù)的方法，并通過VR技術(shù)提升患者的沉浸感，進(jìn)而增強(qiáng)患者的運(yùn)動(dòng)想象和運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺，喚醒患者的運(yùn)動(dòng)記憶，最終達(dá)到促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的康復(fù)效果；系統(tǒng)采用表面肌電采集的方式來(lái)獲取患者的運(yùn)動(dòng)信息，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模型以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地識(shí)別患者的連續(xù)肢體動(dòng)作，解決了表面肌電信號(hào)微弱且易干擾的問題，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的連續(xù)動(dòng)作識(shí)別。

該研究除了在健康人群中測(cè)試系統(tǒng)功能和性能外，還對(duì)患者進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)。臨床實(shí)驗(yàn)中共招募了64名早期腦卒中患者進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中我們采用了醫(yī)學(xué)量表、開放式采訪、表面肌電信號(hào)量化評(píng)分等多種方式對(duì)患者的使用體驗(yàn)和康復(fù)療效進(jìn)行綜合全面的評(píng)估。結(jié)果顯示在運(yùn)動(dòng)想象和運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺方面，在使用系統(tǒng)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，95%以上的患者均產(chǎn)生了生動(dòng)的運(yùn)動(dòng)想象，并且想象難度也低，也產(chǎn)生了較高的運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺和身體所有權(quán)感。急性效果評(píng)估結(jié)果顯示患側(cè)脛前肌的肌電明顯增強(qiáng)，而健側(cè)脛前肌明顯減弱，說(shuō)明患者在訓(xùn)練后已經(jīng)能夠在一程度上控制患側(cè)足踝，運(yùn)動(dòng)功能得到了一定恢復(fù)。

圖1臨床實(shí)驗(yàn)

圖2表面肌電采集評(píng)估

圖3患者訓(xùn)練前后的表面肌電圖對(duì)比表明，經(jīng)過VR訓(xùn)練，患者的患肢肌肉得到了顯著增強(qiáng)。

論文作者團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于虛擬現(xiàn)實(shí)與醫(yī)療康復(fù)的醫(yī)工交叉技術(shù)研究，在虛擬人體和虛擬手術(shù)、神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)等領(lǐng)域取得多項(xiàng)研究成果，獲中國(guó)高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果一等獎(jiǎng)（自然科學(xué)獎(jiǎng)）、中國(guó)電子學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。論文第一作者蕭演清，為北航生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的博士研究生，北航金年會(huì)誠(chéng)信信譽(yù)至上碩士研究生白洪銘作為共同一作；北航金年會(huì)誠(chéng)信信譽(yù)至上高陽(yáng)副教授和北航生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院李曉光教授為共同通訊作者；金年會(huì)jinnianhuicom為該論文的第一單位。

該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 62002010, 31970970, 82271403),北京市生物醫(yī)學(xué)工程高精尖創(chuàng)新中心(ZF138G1714),中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院虛擬人體和虛擬手術(shù)技術(shù)創(chuàng)新單元(2019-I2M-5-016),北京市科技計(jì)劃課題(No. Z221100007722001)等項(xiàng)目的資助和支持。