遲玉嬌,劉淑娟,王庭敏,李凱鑫,王俊婷

腦卒中給病人、家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)[1],具有高發(fā)病率、致殘率、死亡率、復(fù)發(fā)率的特征。在我國(guó),每年有390萬(wàn)例新發(fā)腦卒中病人[2],70%～80%的病人存在功能障礙[3]。盡管循證醫(yī)學(xué)證實(shí),卒中后康復(fù)是降低致殘率最有效的方法[4],但由于距離較遠(yuǎn)、時(shí)間安排沖突、缺乏社會(huì)支持和科學(xué)康復(fù)指導(dǎo)、經(jīng)濟(jì)困難等原因,病人出院后堅(jiān)持康復(fù)訓(xùn)練的參與率較低、依從性較差,僅為32.58%[5],對(duì)健康結(jié)局產(chǎn)生不良影響。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,“數(shù)字療法”應(yīng)運(yùn)而生,可遠(yuǎn)程提供實(shí)時(shí)管理和個(gè)性化循證治療。作為醫(yī)療健康數(shù)字化新興概念和技術(shù)之一,數(shù)字療法已被廣泛用于糖尿病、高血壓等慢性病和多動(dòng)癥、失眠等精神心理疾病,且安全性、有效性得到驗(yàn)證[6-9]。在此之后,已有研究表明數(shù)字療法在腦卒中、癲癇和阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的可行性[10]。本文就數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述,以期為今后開(kāi)展基于數(shù)字療法的腦卒中后康復(fù)訓(xùn)練提供參考。

1 數(shù)字療法概述

1.1 數(shù)字療法概念

數(shù)字療法(digital therapeutics,DTx)是一種基于循證的數(shù)字化行為治療,可提高醫(yī)療服務(wù)的可及性和有效性[11],其向病人提供由高質(zhì)量的軟件程序驅(qū)動(dòng)的循證治療干預(yù)措施,以預(yù)防、管理、治療疾病或機(jī)體功能紊亂。該療法可獨(dú)立使用或與藥物、設(shè)備和其他療法配合使用,以?xún)?yōu)化病人護(hù)理和預(yù)后[12]。根據(jù)數(shù)字療法產(chǎn)品功能可將其分為改善健康、管理疾病和治療疾病三大類(lèi)。不同于以往的遠(yuǎn)程治療,數(shù)字療法有以下3個(gè)基本特征:1)針對(duì)某一特定疾病開(kāi)發(fā)。2)以循證醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ),按照醫(yī)學(xué)原理、指南和標(biāo)準(zhǔn)治療方案構(gòu)建軟件內(nèi)容,安全性和有效性需經(jīng)過(guò)臨床驗(yàn)證,監(jiān)管機(jī)構(gòu)授權(quán)或批準(zhǔn),且需要持續(xù)收集、分析和應(yīng)用真實(shí)世界的數(shù)據(jù)。3)高質(zhì)量軟件驅(qū)動(dòng),可與云計(jì)算、可穿戴設(shè)備和人工智能等聯(lián)合應(yīng)用來(lái)監(jiān)測(cè)病人生理和社會(huì)活動(dòng),必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)以預(yù)防、管理或治療各類(lèi)疾病[13]。

1.2 數(shù)字療法發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)國(guó)外數(shù)字療法發(fā)展飛速,美國(guó)Well Doc公司的Blue Star、Omada Health公司的Prevent是經(jīng)過(guò)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(food and drug administration,FDA)批準(zhǔn)用于糖尿病管理的數(shù)字療法,可搭配家用血糖監(jiān)測(cè)儀遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)病人血糖水平,為病人制訂個(gè)性化血糖控制方案[14]。Propeller Health公司推出的哮喘、慢性阻塞性肺疾病輔助治療的數(shù)字療法通過(guò)將吸入器的傳感器與智能手機(jī)應(yīng)用程序匹配以監(jiān)測(cè)藥物使用時(shí)間、頻率,并提供個(gè)性化支持,改善病人用藥依從性,明顯降低其哮喘發(fā)作相關(guān)住院率和急癥就診率[15]。日本研發(fā)的HERB Mobile數(shù)字療法通過(guò)云分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)血壓數(shù)據(jù),基于計(jì)算機(jī)算法為病人提供個(gè)性化生活管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)心血管疾病的早期預(yù)防[16]。ReSET是美國(guó)Pear therapeutics公司推出旨在利用認(rèn)知行為療法原理治療藥物濫用障礙癥[17]。該公司的Somryst數(shù)字療法為睡眠障礙病人提供神經(jīng)行為干預(yù),采用由算法驅(qū)動(dòng)的失眠認(rèn)知行為療法來(lái)改善病人失眠癥狀。英國(guó)Big Health公司的Sleepio也采用類(lèi)似方法實(shí)現(xiàn)慢性失眠無(wú)藥治療[18]。針對(duì)兒童注意力不集中或混合型注意力缺陷多動(dòng)障礙,美國(guó)Akili公司的EndeavorRx是首款FDA批準(zhǔn)基于游戲數(shù)字治療的數(shù)字療法,主要通過(guò)動(dòng)作類(lèi)游戲幫助兒童學(xué)會(huì)控制注意力[19]。

2 數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中的應(yīng)用形式

2.1 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

隨著信息技術(shù)的日漸成熟,基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的數(shù)字療法將“互聯(lián)網(wǎng)”和“醫(yī)學(xué)”相融合,根據(jù)病人需要的康復(fù)領(lǐng)域以及輕重程度提供針對(duì)性、可調(diào)節(jié)的干預(yù)措施,同時(shí)監(jiān)測(cè)訓(xùn)練情況,獲得數(shù)據(jù)反饋,便于對(duì)治療方案進(jìn)行調(diào)整。Richter等[20]使用基于互聯(lián)網(wǎng)在線平臺(tái)數(shù)字療法“WOME”對(duì)干預(yù)組的18例腦卒中病人進(jìn)行個(gè)性化記憶訓(xùn)練。要求病人記住一串紙牌并且以相反的順序重新排列紙牌,隨后每節(jié)課進(jìn)行字母和單詞流利性和語(yǔ)義結(jié)構(gòu)性訓(xùn)練,字母和單詞的符號(hào)匹配練習(xí)。結(jié)果顯示,干預(yù)組病人工作記憶、前瞻記憶和單詞流利性明顯改善。一項(xiàng)薈萃分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),基于計(jì)算機(jī)的認(rèn)知功能訓(xùn)練可明顯改善腦卒中病人工作記憶、注意力和執(zhí)行功能等認(rèn)知功能,還可提高語(yǔ)言、視覺(jué)空間技能和精細(xì)運(yùn)動(dòng)靈活性[21]。

2.2 基于移動(dòng)健康應(yīng)用程序

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,以應(yīng)用程序(APP)為主的移動(dòng)醫(yī)療技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。美國(guó)研發(fā)的基于iPad的數(shù)字療法“Constant Therapy”提供訓(xùn)練語(yǔ)音和記憶的任務(wù),用于改善腦卒中后失語(yǔ)癥病人的語(yǔ)言和認(rèn)知功能。一項(xiàng)研究將該應(yīng)用程序與傳統(tǒng)療法進(jìn)行對(duì)比,干預(yù)組病人在家中使用iPad進(jìn)行1 h“Constant Therapy”訓(xùn)練,每周1次,持續(xù)10周,干預(yù)后使用該軟件的病人表現(xiàn)出更高的積極性,且閱讀和命名任務(wù)、算數(shù)和推理任務(wù)、語(yǔ)言和記憶任務(wù)等方面都有所改善[22]。Godlove等[23]比較病人在家中使用“Constant Therapy”進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練和在診所進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的效果,結(jié)果顯示兩者治療效果比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但家庭治療病人接受治療頻率更高,完成治療時(shí)間更短,進(jìn)一步證實(shí)基于iPad軟件提供個(gè)性化卒中后康復(fù)治療的可行性。Tactus Therapy是加拿大溫哥華研發(fā)的一款基于ipad言語(yǔ)治療的數(shù)字療法,為腦卒中病人提供基于證據(jù)的治療活動(dòng),還可向言語(yǔ)治療師傳授最佳實(shí)踐和循證治療。該軟件包括高級(jí)語(yǔ)言治療、對(duì)話、閱讀、命名療法等多項(xiàng)應(yīng)用程序,培訓(xùn)類(lèi)型為語(yǔ)音和語(yǔ)義,同時(shí)該軟件通過(guò)數(shù)據(jù)反饋,自動(dòng)對(duì)難度進(jìn)行調(diào)整。Stark等[24]對(duì)腦卒中病人進(jìn)行試點(diǎn)研究,結(jié)果顯示使用Tactus Therapy數(shù)字療法的病人在復(fù)述、命名、閱讀、寫(xiě)作、口語(yǔ)、圖片描述等方面明顯改善。

2.3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)康復(fù)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù)通過(guò)提供對(duì)策模擬環(huán)境,使單調(diào)的重復(fù)訓(xùn)練趣味化。通過(guò)虛擬康復(fù)軟件進(jìn)行腦卒中后康復(fù)訓(xùn)練具有可行性和有效性,其可將認(rèn)知任務(wù)納入模擬的日常生活環(huán)境中,如在過(guò)馬路的虛擬環(huán)境中訓(xùn)練注意力,通過(guò)導(dǎo)航任務(wù)訓(xùn)練情景記憶和空間定向力,通過(guò)超市購(gòu)物訓(xùn)練執(zhí)行能力等。Chatterjee等[25]研發(fā)并測(cè)試了名為VIRTUE的應(yīng)用程序,該程序制定不同虛擬場(chǎng)景的游戲,通過(guò)模擬日常生活改善病人認(rèn)知功能,且游戲的難度隨著時(shí)間推移增加,每周5次,持續(xù)2周,干預(yù)結(jié)束后接受該軟件治療的病人蒙特利爾認(rèn)知評(píng)分持續(xù)改善,且與常規(guī)治療的對(duì)照組之間評(píng)分變化的箱形圖存在明顯差異。瑞士的MindMaze于2017年獲得全球首次使用VR技術(shù)對(duì)卒中后運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行康復(fù)的FDA認(rèn)證,產(chǎn)品MindPod Dolphin旨在促進(jìn)腦卒中病人上肢運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能的恢復(fù),其配有一件反重力背心,通過(guò)軟、硬件給病人帶來(lái)身臨其境的海洋環(huán)境體驗(yàn),可減輕手臂重量,訓(xùn)練上肢精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制能力[26]。

3 數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中的應(yīng)用效果

3.1 改善認(rèn)知功能

腦卒中后認(rèn)知障礙是指腦卒中后出現(xiàn)并持續(xù)6個(gè)月依然存在的認(rèn)知功能損害。不僅影響病人身心健康,降低生活質(zhì)量,更是影響病人預(yù)后的嚴(yán)重并發(fā)癥之一,因此需重視病人認(rèn)知功能的恢復(fù)。瑞典的Cogmed數(shù)字療法是一個(gè)提供數(shù)字康復(fù)計(jì)劃的在線平臺(tái),旨在幫助腦卒中病人改善認(rèn)知功能。該訓(xùn)練可在計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或平板電腦上進(jìn)行,包括言語(yǔ)工作記憶任務(wù)和視空間工作記憶任務(wù)。病人需要記住呈現(xiàn)的刺激并且以相同順序或相反順序再現(xiàn)刺激,從而突破病人工作記憶極限。訓(xùn)練過(guò)程有趣具有挑戰(zhàn)性,有利于提高病人訓(xùn)練依從性。多項(xiàng)研究顯示,進(jìn)行Cogmed訓(xùn)練的干預(yù)組腦卒中病人的工作記憶、執(zhí)行功能和注意力有所改善,且在病人自我報(bào)告中認(rèn)知問(wèn)題較少,滿(mǎn)意度增加,健康自評(píng)增加[27-29]。Maier等[30]對(duì)試驗(yàn)組腦卒中病人進(jìn)行每天30 min、每周5 d、共6周的適應(yīng)性結(jié)合認(rèn)知訓(xùn)練(ACCT),對(duì)照組病人進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知訓(xùn)練。ACCT是一種基于VR的多認(rèn)知領(lǐng)域的認(rèn)知能力訓(xùn)練方法,可以從病人做任務(wù)和游戲化的訓(xùn)練中獲得病人表現(xiàn)參數(shù),并根據(jù)病人表現(xiàn)使用算法自動(dòng)調(diào)整任務(wù)的難度參數(shù)。結(jié)果顯示,與干預(yù)前相比,兩組干預(yù)均有效,且試驗(yàn)組抑郁水平較對(duì)照組明顯降低,同時(shí)注意力和記憶力等得到改善。

3.2 改善言語(yǔ)功能

卒中后約有1/3的病人會(huì)出現(xiàn)失語(yǔ)表現(xiàn),主要包括聽(tīng)力、閱讀、復(fù)述等言語(yǔ)障礙[31],影響病人工作生活。研究證明,腦卒中后12個(gè)月內(nèi)對(duì)病人進(jìn)行言語(yǔ)康復(fù)訓(xùn)練可促進(jìn)病人語(yǔ)言功能自然恢復(fù)[32]。傳統(tǒng)的言語(yǔ)康復(fù)訓(xùn)練需要高水平治療師參與,因此需要一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)支持病人完成康復(fù)訓(xùn)練,而數(shù)字療法提供一種低成本干預(yù)方式,減輕病人經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),促進(jìn)病人完成康復(fù)訓(xùn)練。Choi等[33]研發(fā)并測(cè)試數(shù)字療法iAphasia,其治療內(nèi)容主要包括聽(tīng)覺(jué)理解、重復(fù)、命名和語(yǔ)言流利性。根據(jù)任務(wù)難度,每項(xiàng)分6個(gè)級(jí)別并包含一項(xiàng)評(píng)分系統(tǒng),便于反饋與效果跟蹤。結(jié)果表明,接受iAphasia的病人4周后言語(yǔ)功能明顯改善,隨訪1個(gè)月,病人病情持續(xù)改善,對(duì)軟件滿(mǎn)意度高。Palmer等[34]將英國(guó)StepByStep數(shù)字療法用于腦卒中后失語(yǔ)癥病人,該軟件包括13 000種語(yǔ)言練習(xí),通過(guò)添加圖片來(lái)練習(xí),例如人名等與個(gè)人相關(guān)的單詞,每項(xiàng)訓(xùn)練從聽(tīng)到目標(biāo)詞,產(chǎn)生具有視覺(jué)、語(yǔ)義、音韻或書(shū)面提示的單詞到用句子說(shuō)出單詞的步驟,結(jié)束訓(xùn)練后接受StepByStep訓(xùn)練的病人在命名能力等方面取得更大的進(jìn)步。

3.3 改善運(yùn)動(dòng)功能

腦卒中病人發(fā)病后80%的病人存在不同程度的運(yùn)動(dòng)功能障礙,主要表現(xiàn)為上肢屈伸不利、手精細(xì)動(dòng)作控制能力減退、肢體活動(dòng)無(wú)力和偏癱等[35]。及時(shí)有效的康復(fù)訓(xùn)練可降低病人致殘率,恢復(fù)肢體功能,增強(qiáng)肌肉運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和肢體平衡性。研究證明,卒中后的神經(jīng)可塑性與治療的強(qiáng)度、頻率、持續(xù)時(shí)間有關(guān),側(cè)重于重復(fù)性練習(xí)[36]。傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練因見(jiàn)效慢、效率低、訓(xùn)練枯燥等問(wèn)題,往往很難達(dá)到治療師制定的標(biāo)準(zhǔn),數(shù)字療法可提供具有趣味性、重復(fù)的訓(xùn)練環(huán)境,對(duì)病人進(jìn)行科學(xué)化運(yùn)動(dòng)指導(dǎo),促進(jìn)其運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。VR技術(shù)訓(xùn)練使用視頻游戲和病人自身的第三人稱(chēng)視角,使該技術(shù)非常適合上肢和下肢運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。最新薈萃分析將VR技術(shù)應(yīng)用于腦卒中病人上下肢運(yùn)動(dòng)功能、平衡功能、步態(tài)和認(rèn)知功能等多方面的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)納入,結(jié)果顯示VR技術(shù)干預(yù)可有效改善病人運(yùn)動(dòng)功能[37]。Chae等[38]開(kāi)發(fā)并檢測(cè)一種基于家庭的康復(fù)系統(tǒng),該系統(tǒng)可識(shí)別和記錄病人使用配備可穿戴傳感器,機(jī)器學(xué)習(xí)算法的智能手表和智能手機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行康復(fù)鍛煉的類(lèi)型和頻率,同時(shí)可與治療師共享家庭鍛煉數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可促進(jìn)病人參與家庭訓(xùn)練,并提高腦卒中病人運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分。提示數(shù)字療法可成為腦卒中家庭康復(fù)訓(xùn)練具有成本效益的工具。

4 數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中應(yīng)用的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

4.1 數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中應(yīng)用的機(jī)遇

由于當(dāng)前醫(yī)療資源分布不均,醫(yī)護(hù)人員精力有限,病人生活習(xí)慣、思維慣性比較固化,且出院后康復(fù)訓(xùn)練需要病人具備一定的醫(yī)學(xué)知識(shí),而實(shí)際情況病人出院后無(wú)法進(jìn)行科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練,導(dǎo)致難以達(dá)到較好的效果。數(shù)字療法通過(guò)數(shù)字化手段將現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)原理、指南或者標(biāo)準(zhǔn)治療方案轉(zhuǎn)化成以應(yīng)用軟件為驅(qū)動(dòng)的干預(yù)措施,提高病人康復(fù)訓(xùn)練的可及性和科學(xué)性,同時(shí)數(shù)字療法通過(guò)實(shí)時(shí)反饋及時(shí)對(duì)治療方案進(jìn)行調(diào)整,更具個(gè)性化和精準(zhǔn)化[39]。其次,近年來(lái)人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算等新技術(shù)發(fā)展為數(shù)字療法打下堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。手機(jī)、平板電腦、可穿戴技術(shù)的普及為數(shù)字療法的落地實(shí)施提供應(yīng)用環(huán)境。隨著老齡化和慢性病流行趨勢(shì)加劇,病人對(duì)于數(shù)字療法的需求也在逐漸增加[40]。

4.2 數(shù)字療法在腦卒中后康復(fù)中應(yīng)用的挑戰(zhàn)

盡管數(shù)字療法發(fā)展具有很大潛力,但仍面臨著以下挑戰(zhàn):1)目前經(jīng)過(guò)審批的數(shù)字療法都經(jīng)過(guò)臨床試驗(yàn)驗(yàn)證,但大部分試驗(yàn)樣本量較小,隨訪時(shí)間較短,缺乏臨床益處高質(zhì)量證據(jù),存在信任問(wèn)題。2)數(shù)字療法目前只涉及通用固定算法的軟件,提供有限個(gè)性化,無(wú)法完全根據(jù)個(gè)性化病人癥狀數(shù)據(jù)提供適應(yīng)性干預(yù)[41]。3)數(shù)字療法作為一個(gè)新興治療方法,醫(yī)護(hù)人員目前接受度與認(rèn)知度較低,還需加強(qiáng)相關(guān)教育[42]。4)數(shù)字療法具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的功能,包含病人醫(yī)療數(shù)據(jù)、電子病歷等敏感數(shù)據(jù),可能面臨隱私和數(shù)據(jù)安全問(wèn)題[43]。

5 小結(jié)

數(shù)字療法通過(guò)娛樂(lè)化設(shè)計(jì)、互動(dòng)方式提高病人依從性;突破時(shí)間、空間局限,節(jié)省病人就醫(yī)費(fèi)用,提高服務(wù)可及性;同時(shí)將技術(shù)與循證醫(yī)學(xué)結(jié)合,幫助病人通過(guò)自我管理延緩疾病進(jìn)展,降低并發(fā)癥發(fā)生率,是傳統(tǒng)治療方法的有益補(bǔ)充甚至替代方式。對(duì)于醫(yī)護(hù)人員而言,可借助數(shù)字療法采集健康數(shù)據(jù),跟蹤病人病情變化,提高護(hù)理質(zhì)量與效率,為臨床科研提供真實(shí)世界數(shù)據(jù)。而我國(guó)數(shù)字療法正處于初步發(fā)展階段,理論基礎(chǔ)不完善,醫(yī)生接受度較低,臨床效果不夠明顯,未來(lái)仍然面臨一些挑戰(zhàn)。先前研究已證明數(shù)字療法在腦卒中病人康復(fù)訓(xùn)練中的可行性,但大多臨床試驗(yàn)仍停留在概念方面,未來(lái)應(yīng)加快基于循證醫(yī)學(xué)的規(guī)范化驗(yàn)證,繼續(xù)開(kāi)展大樣本、多中心的臨床試驗(yàn),以證明其在預(yù)防和治療腦卒中康復(fù)訓(xùn)練中的功效。