黃巧 徐武華

血管性認知障礙(vascular cognitive impairment,VCI)是導致后天獲得性認知障礙的第二常見病因，通常指所有與血管疾病相關的(包括存在臨床卒中或亞臨床腦血管損傷證據)，且至少一個認知域受損，并涵蓋了從輕度到重度的疾病譜群[1]。據國際阿爾茨海默病協(xié)會(ADI)2015年度報告，全球現(xiàn)有癡呆病人約990萬，并以每3秒新增1例的速度快速遞增，且多集中在以中國為代表的發(fā)展中國家[2]。我國人口基數龐大且為卒中頭號大國，卒中后認知障礙被視為整合卒中和認知干預的最佳突破口[3-4]。但中國的認知障礙，臨床長期面臨著早期識別率低、規(guī)范化診治率低和康復介入率低的窘困，如何利用現(xiàn)代信息和人工智能技術改變這一現(xiàn)狀正成為當前認知研究領域的新方向。本文擬全面綜述國內外可穿戴設備在早期識別和診斷VCI中的研究進展，并展望其在未來臨床中的應用前景。

1 當前國內外VCI診斷手段的局限性

盡管醫(yī)學界對VCI的定義、發(fā)病機制和診斷標準仍存在大量的爭議，但在診斷流程上已經達成了高度一致的專家共識，主要分3個步驟：認知障礙的甄別、血管性病因和認知障礙程度的界定。具體包括詳細的病史采集、體格檢查、主觀的神經心理評估、客觀的實驗室生化標志物、靶基因檢測和血管神經影像學檢查等[5]。但由于大多數VCI診治指南或專家共識是從神經病學和(或)精神(心理)病學專業(yè)角度出發(fā)，且主要著眼于藥物干預，普遍缺乏認知康復的指導性意義。而從實際的診斷效果來看，除外少數時間和因果關系較為明確的卒中后認知障礙，大多數VCI的早期識別率并不高。Gold等[6]以病理診斷作為金標準，對比分析當今臨床4個常用的診斷標準后發(fā)現(xiàn)，他們的特異度較高，但敏感度僅在50%～70%之間，且難以區(qū)別單純血管性癡呆(vascular dementia,VaD)和混合性癡呆，高齡人群尤甚。

由于普遍缺乏高特異性的實驗室生物學標志物，目前VCI的最終確診主要依賴于臨床和神經影像學檢查。前者在很大程度上取決于醫(yī)患雙方對VCI的敏感度以及認知量表篩查的準確性，后者則經常有賴于頭部CT/MR檢查。即便在經濟和醫(yī)療條件較好的地區(qū)，要求病人完成認知障礙診斷指南推薦的全套“規(guī)定動作”也絕非易事，國內不足10%的病人能嚴格遵照指南走完全部的診斷流程[5]。嚴酷的現(xiàn)實是，大多數病人在進入醫(yī)療程序時已經是癡呆的中晚期階段，且多因精神行為癥狀(而非認知障礙癥狀)就醫(yī)[7]。值得關注的是，作為臨床診斷重要工具的神經心理評估也普遍存在著非本土化、費時長、過于刻板抽象、易受干擾等諸多缺陷。近年來，隨著信號傳感、大數據平臺和人工智能技術的迅猛發(fā)展，臨床上亟需研發(fā)可穿戴、能實時提供認知信息，且具備自主學習和診斷的智能化VCI早期識別系統(tǒng)。

2 可穿戴設備在VCI早期識別中的應用現(xiàn)狀

2.1 VCI的認知障礙特點與可穿戴設備的分類 與AD不同的是，VCI病人的認知障礙特點是：(1)不均衡的“斑片狀”認知域缺損；(2)記憶能力相對保留，但執(zhí)行能力受損明顯；(3)病程多呈現(xiàn)階梯式發(fā)展；(4)多 伴有肢體活動、言語、吞咽、步態(tài)、平衡等軀體功能障礙。正是上述臨床特點為下述的可穿戴設備捕捉VCI病人的認知和軀體等信號提供了窗口。

根據VCI病人的認知障礙特點，筆者根據采集的信號類型將目前正用和在研的可穿戴設備分為以下六類：(1)基于執(zhí)行力評估的可穿戴設備；(2)基于注意力檢測的可穿戴設備；(3)基于記憶力評估的可穿戴設備；(4)基于語言能力評估的可穿戴設備；(5)基于視空間能力評估的可穿戴設備；(6)基于神經電生理和其他軀體信號的可穿戴設備。但由于不同的認知域功能之間存在較多的重疊和交叉，這一分類法仍顯粗糙。

2.2 可穿戴設備在VCI早期識別中的研究進展 VCI最易受損的認知域是執(zhí)行能力，且更早、更具體地體現(xiàn)在日常生活活動能力(activities of daily living,ADL)上。病人表現(xiàn)為信息處理能力下降、速度減慢和任務轉換困難，但反映在臨床常用的神經心理評估量表上僅為1～3項答題，這顯然不利于VCI和VaD的早期識別。在一個小樣本的國內研究中，可持續(xù)采集步態(tài)和姿勢參數的智能鞋顯示了受試者步態(tài)參數中的支撐相占比與其MMSE和 MoCA分值之間的強負相關關系(r=-0.799、-0.767)，提示認知功能較差者在行走時與地面接觸時間更長[8]。而在一項由36例AD病人和36例正常人參與的對照研究中，通過一款可穿戴的運動捕捉系統(tǒng)分別記錄受試者完成7種不同姿勢控制時的運動參數后發(fā)現(xiàn)，其與疾病診斷的吻合度達71.7%～86.1%，結合MoCA評分后可提升至91.0%～96.6%[9]。視覺虛擬(virtual reality,VR)和增強現(xiàn)實(augmented reality,AR)技術日趨成熟，部分研究證實，將VR或AR技術與工具性ADL(IADL)評估相結合可大大減少問卷式評估的主觀偏見[10]。

由于人類的語言和聲學特征極其復雜和豐富多樣，且相當多的VCI病人還伴隨程度不等的構音和吞咽障礙，同時在嘈雜環(huán)境中捕捉語音信號的技術尚不成熟，目前第四類可穿戴設備的研發(fā)尚在艱難起步階段。令人欣喜的是，一款名為VocabChecker的手機軟件在小樣本中測試的結果顯示，癡呆病人的語言能力參數(詞義/詞類比)明顯低于健康對照組(P=0.02)[11]。我們認為，隨著語音識別和解讀技術的日趨成熟和產品的不斷巧靈化，高度個體化、智能化并同時兼顧言語和吞咽康復訓練的可穿戴設備有望在不久的將來應用在VCI的臨床診治與康復實踐中。

已證實，眼球運動異常是認知障礙的早期征象[12]。但既往大多數的眼動與認知障礙相關性研究都是在嚴格的實驗室條件下完成的，難以在臨床廣泛推廣。Cano等[13]正在嘗試利用穿戴式眼動記錄儀探索老年癡呆病人與健康人群在瀏覽手機網頁內容的眼球運動表現(xiàn)之間的區(qū)別，探索其更早期識別認知障礙的可能性。而一個內置有32個微電極并與互聯(lián)網連接的頭套裝置已經在小樣本中成功實現(xiàn)了腦電圖、事件相關電位的居家監(jiān)測和遠程診斷[14]，如果能在未來的多中心、大樣本、隨機對照的前瞻性研究和隨訪研究中取得支持性證據，有望成為包括VCI在內的各種認知障礙早期識別和鑒別診斷輔助工具。其他在研可穿戴設備，如腕戴式睡眠與心率變異性傳感器[15]和脈搏血氧傳感器[16]等也在嘗試進行對認知障礙人群其他軀體信號的采集。

2.3 可穿戴設備的優(yōu)缺點和前景展望 可穿戴設備的優(yōu)點不言而喻，他已顯現(xiàn)的實時便捷、安全無創(chuàng)且更貼近真實的生活，便于大范圍篩查、大數據分析和遠程診斷等諸多優(yōu)點將隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，勢必成為認知障礙早期識別的發(fā)展方向。但迄今為止，絕大多數可穿戴設備尚缺乏嚴格的循證醫(yī)學證據，而專用于VCI早期識別的更是少之又少。必須指出的是，目前在研和在用的可穿戴設備普遍存在信號捕捉、轉換、解讀上的技術性缺陷，均不能單獨作為認知障礙診斷和分型的依據，必須同時參考病人的臨床資料和其他輔助檢查結果才能做出合理的診斷。筆者認為，未來的研發(fā)可在小巧化、信號整合化、模塊化、智能化和任務導向化等方向發(fā)展，同時還應積極開展與經典臨床和病理診斷標準之間的對照和隨訪研究，以提高其靈敏度和特異度，最終構建一個穩(wěn)定可靠，且具備自我學習、自主診斷的智能化可穿戴式早期認知障礙識別體系。

綜上所述，現(xiàn)有的VCI診斷體系滯后于病人的臨床和大腦病理，尤其不利于早期識別和早期干預，正在蓬勃發(fā)展的諸多可穿戴設備以其實時、便捷、客觀、敏感等諸多優(yōu)點有望成為未來早期甄別和預測包括VCI在內各種認知障礙的有力輔助工具。