本研究旨在探讨基于眼动追踪技术的视觉扫描训练对脑卒中后单侧空间忽略恢复的影响。
方法文章
本研究旨在探讨基于眼动追踪技术的视觉扫描训练对脑卒中后单侧空间忽略恢复的影响。
本研究旨在探讨基于眼动追踪技术的视觉扫描训练对脑卒中后单侧空间忽略恢复的影响。研究招募了来自北京博爱医院的48例单侧空间忽略脑卒中患者,并随机分为基于眼动追踪技术的视觉扫描训练组(n = 24)和常规视觉扫描训练组(n = 24)。训练方案为每次30分钟,每日1次,每周5天。实验组接受15分钟基于眼动追踪技术的视觉扫描训练和15分钟常规单侧空间忽略训练;对照组接受30分钟常规单侧空间忽略训练。两组均接受常规药物治疗,并进行常规作业康复训练。
采用行为忽略测试-常规版(BIT-C)、Catherine Bergego量表(CBS)和改良Barthel指数(MBI)评估治疗前后单侧空间忽略的恢复情况以及日常生活活动能力(ADLs)。采用简易精神状态检查(MMSE)评估治疗前后的认知功能。结果表明,基于眼动追踪技术的视觉扫描训练在缓解单侧空间忽略及减轻ADLs中忽略的严重程度方面优于常规训练。然而,与常规训练相比,基于眼动追踪技术的视觉扫描训练并未显著提高ADL或MMSE评分。
单侧忽略(USN)是脑卒中右侧受损后最常见的严重认知障碍之一。USN 的患病率因评估工具、病程持续时间及其他因素而异,估计患病率高达 30%1。USN 患者对损伤对侧的感官刺激无法做出良好反应,且来自该侧的信息无法被有效处理。USN 严重影响患者整体功能的恢复,延长住院时间,并妨碍患者进行良好的自我照护。USN 患者仅能在身体的一侧完成洗脸、穿衣和梳妆等动作。患者在行走时容易因忽略侧碰撞物体而导致受伤和跌倒,日常生活活动能力(ADLs)受到严重损害。USN 不仅给患者及其家庭带来沉重的经济负担,也在全国范围内造成巨大的经济损失和社会问题。因此,早期发现和有效治疗是促进 USN 患者早期康复的重要途径。
USN 治疗可分为基于活动的治疗和非基于活动的治疗2。基于活动的治疗侧重于通过参与各种活动来提升个体的功能能力,从而改善其技能。基于活动的治疗示例包括视觉扫描或探索训练、平滑追踪眼动疗法、光动刺激、心理练习、镜像疗法、主动躯干旋转以及前庭康复。非基于活动的干预则旨在通过使用外部手段(如棱镜眼镜、躯体感觉电刺激、经皮神经电刺激和θ爆发刺激)来减轻人体的结构损伤和功能障碍。此外,根据患者对 USN 的意识程度及其在治疗中的参与度,USN 康复还可分为以下两类3:"自上而下"干预,这类干预可激发患者对其 USN 相关缺陷的意识,并要求患者主动参与,包括自我提示和视觉扫描训练;或"自下而上"干预,包括被动感觉刺激,如颈部振动和棱镜适应。
视觉扫描训练是偏侧忽略(USN)的标准治疗方法之一。该训练要求患者主动关注对侧刺激的训练空间4。此外,这种训练基于活动,需要患者积极参与,以提高其对忽略症状的技能和意识。既往研究表明,视觉扫描训练可有效缓解偏侧忽略,该方法在临床实践中被广泛应用5,6。视觉扫描训练通常包括寻找字母或图片、绘图以及阅读句子等任务。治疗师的反馈在训练过程中起着重要作用。然而,在传统的视觉扫描训练中,治疗师提供的反馈主要基于主观判断。
近年来,眼动追踪技术作为一种简单且可靠的技术,能够精确测量并实时追踪和分析受试者的眼球运动,已在眼科、神经病学及其他领域得到广泛应用。该技术的使用为认知康复策略的探索提供了新思路和新方法。
眼动追踪技术已广泛应用于脑卒中康复,用于识别认知障碍7,8,评估注意力和语言理解缺陷9,检测情绪变化10,11,以及提供干预效果的反馈信息12。基于眼动追踪的任务可改善执行功能障碍13、平衡能力14及运动障碍等多种症状15。基于眼动追踪的任务是评估和改善脑卒中相关功能障碍的一种可行工具,其应用不受肢体功能障碍等条件限制,具有显著的应用价值。既往研究也已采用基于眼动追踪的任务来评估脑卒中后忽视症(USN)16,17,18。基于眼动追踪的视觉扫描训练可通过提供屏幕上的注视点等信息,向康复治疗师和患者提供反馈,从而帮助治疗师和患者调整视觉扫描训练的方法与策略。因此,眼动追踪技术在缓解USN方面可能具有有效性。本研究旨在探讨基于眼动追踪技术的视觉扫描训练对USN的影响。
本项单盲随机对照试验已获中国康复研究中心伦理委员会批准(2003-042-01),并在中国临床试验注册中心注册(ChiCTR2300074202)。本研究为单盲试验,评估人员对分组情况设盲。由于研究需要知情同意,因此参与者知晓其所属组别。为实现随机分组并实施正确的干预措施,负责分配随机编号及执行干预措施的人员知晓分组信息。尽管本研究为单盲设计,但仍采取了一些措施以尽量减少因未实施双盲而产生的偏倚。例如,数据分析统计人员保持盲态,且所有研究人员均按照标准操作程序(SOPs)执行研究,从而降低实施偏倚。
1. 参与者
2. 随机化与分组
3. 干预措施
4. 评估
5. 统计学
我们于2024年6月至2024年12月期间招募了48名患者,所有患者最终均完成了研究。在试验期间,未发生任何不良事件。
实验组和对照组患者的平均年龄分别为55.96 ± 11.667岁和58.29 ± 13.470岁(P > 0.05)。两组在年龄、性别、教育水平、损伤类型、病程、受累侧别、利手情况、MMSE评分、MBI评分、BIT-C评分或CBS评分方面均无显著差异(P > 0.05),如表1所示。
Mann-Whitney U 检验结果显示,治疗前两组之间的 MMSE 评分差异无统计学意义(P > 0.05,r = 0.055,Z = -0.382,95% CI = -11.700–11.900)。Wilcoxon 符号秩检验结果显示,治疗后两组的 MMSE 评分均显著升高(P < 0.01,r = -0.474,Z = -3.279,95% CI = -12.700–4.600;P < 0.01,r = -0.473,Z = -3.173,95% CI = -9.900–4.600)。此外,Mann-Whitney U 检验结果还显示,治疗后两组之间的差异仍无统计学意义(P > 0.05,r = -0.015,Z = -0.104,95% CI = -14.800–11.700),如表 2所示。
独立样本t检验结果显示,治疗前两组之间的MBI评分差异无统计学意义(P > 0.05,Cohen's d = -0.007,t = -0.023,95% CI = -14.919–14.586)。配对t检验结果表明,治疗后两组的MBI评分差异亦无统计学意义(P > 0.05,Cohen's d = -0.401,t = -1.962,95% CI = -15.150–0.400;P > 0.05,Cohen's d = -0.375,t = -1.839,95% CI = -15.139–0.889)。然而,独立样本t检验结果还显示,治疗后两组之间的MBI评分差异仍无统计学意义(P > 0.05,Cohen's d = 0.003,t = 0.011,95% CI = -15.295–15.461),如表3所示。
Mann-Whitney U 检验结果显示,治疗前两组之间的 BIT-C 评分差异无统计学意义(P > 0.05,r = -0.024,Z = -0.166,95% CI = -37.800–47.800)。治疗后,两组的 BIT-C 评分均显著提高(P < 0.01,r = -0.619,Z = -4.287,95% CI = -51.800–2.300;P < 0.01,r = -0.580,Z = -4.017,95% CI = -28.700–0.000)。治疗后两组之间的 BIT-C 评分差异具有统计学意义(P < 0.01,r = -0.822,Z = -3.197,95% CI = 0.100–40.700),其中实验组(EG)的 BIT-C 评分优于对照组(CG)(表 4)。
Mann-Whitney U 检验结果显示,治疗前两组之间的 CBS 评分差异无统计学意义(P > 0.05,r = -0.125,Z = -0.866,95% CI = -16.014–9.885)。治疗后,两组的 CBS 评分均显著升高(P < 0.01,r = -0.606,Z = -4.201,95% CI = 0.3014–18.249;P < 0.01,r = -0.607,Z = -4.206,95% CI = -0.014–14.611)。治疗后两组之间的 CBS 评分差异具有统计学意义(P < 0.01,r = -0.461,Z = -3.197,95% CI = -19.267–11.628),其中实验组(EG)的 CBS 评分优于对照组(CG)(表 5)。

图1:受试者招募流程图。 共招募了48名受试者。EG:实验组;CG:对照组。 请点击此处查看此图的放大版本。

图2:基于眼动追踪技术的视觉扫描训练。(A)昆虫击落任务。(B)水果切割训练。(C)购物训练。(D)阅读训练。四个小图中的目标圆圈为“注视圈”。请点击此处查看该图的放大版本。
表1:受试者特征。 EG:实验组;CG:对照组;LV:侧脑室;BG:基底节;CR:放射冠;MMSE:简易精神状态检查;MBI:改良巴氏指数;BIT-C:行为忽略测试-常规子测试;CBS:Catherine Bergego 量表;P 值通过双侧置换检验获得。请点击此处下载该表格。
表2:简易精神状态检查(MMSE)结果。 EG:实验组;CG:对照组;MMSE:简易精神状态检查;P值通过双侧置换检验获得。请点击此处下载该表格。
表3:MBI结果。 EG:实验组;CG:对照组;MBI:改良Barthel指数;P值通过双侧置换检验获得。请点击此处下载该表格。
表4:BIT-C测试结果。EG:实验组;CG:对照组;BIT-C:行为忽略测试-常规子测试;P值通过双侧置换检验获得。请点击此处下载该表格。
表5:CBS结果。EG:实验组;CG:对照组;CBS:Catherine Bergego量表;P值通过双侧置换检验获得。请点击此处下载该表格。
补充文件1:样本量计算。 请点击此处下载该文件。
本研究结果显示,采用传统评估方法或ADL评估方法时,实验组(EG)和对照组(CG)的忽视症状均得到有效缓解。经过4周治疗后,实验组的BIT-C评分显著高于对照组。实验组的BIT-C评分已恢复至正常水平,而对照组的BIT-C评分虽有改善,但结果表明患者仍存在半侧空间忽视障碍。根据CBS评估结果,尽管两组患者的半侧空间忽视障碍均有改善,但在治疗4周后,实验组由中度障碍改善为轻度障碍,而对照组仍表现为中度障碍。本研究结果表明,基于眼动追踪技术的视觉扫描训练在改善半侧空间忽视患者症状方面优于传统的视觉扫描训练。
在基于眼动追踪技术的视觉扫描训练中,治疗师可根据屏幕上的眼动轨迹反馈,客观地了解患者的眼球注视点和扫视路径,并进一步观察患者在扫描过程中是否存在对右侧的重复搜索、视线是否跨越中线以及具体的眼动范围,从而调整视觉扫描训练的强度。例如,根据更客观且恰当的语言提示指导,通过改变目标刺激与中线之间的距离,依据患者的表现给予提示和反馈;科学地指导患者的康复训练;帮助患者逐步有效地缓解偏侧忽略症状。此外,屏幕上的眼动轨迹反馈本身具有可视化特点,可为单侧空间忽略(USN)患者提供线索。认知功能较好的患者能够根据自身的眼动轨迹调整视觉搜索策略。例如,在训练期间或训练结束后,患者可根据视觉搜索任务中形成的眼动轨迹,提醒自己在本次或下一次训练中更加关注被忽略的区域。在此过程中,患者对单侧空间忽略(USN)的自我意识也得以逐步增强,并逐渐建立起针对该症状的自我管理策略。
实验组中USN的有效缓解也可能与基于眼动追踪技术的视觉扫描训练能更有效地改善USN患者的眼动功能有关。在典型的视觉行为中,眼动与空间注意密切相关,而眼动(搜索和注视)的空间偏移可能是USN的典型特征22。尽管患者会主动搜索静态刺激,但左侧USN患者很少能发现位于左侧外周区域的目标23。在视觉搜索任务中,USN患者不仅表现为遗漏视觉目标,还表现出更普遍的搜索表现缺陷,例如无系统性的搜索模式和不规则的眼动模式24,25。研究表明,基于眼动追踪的评估方法在识别单侧忽略方面具有良好的可靠性和有效性16,17,18。此外,研究还表明,传统的视觉扫描训练并不能直接缓解偏侧忽略障碍,而是通过促进患者的眼动和头部运动,形成代偿策略,从而减轻偏侧忽略症状26。与传统视觉扫描训练相比,基于眼动追踪技术的视觉扫描训练可帮助治疗师和患者根据客观的眼动信息指导视觉扫描训练,可能在改善眼动空间偏移方面更为有效,从而提升对被忽略侧的察觉能力。
EG组中观察到的USN有效减轻也可能与以下事实有关:眼动追踪训练可通过视觉反馈改善患者的知觉偏差。忽视症状可能主要与侧向空间注意受损(即输入阶段)有关,或与患者对呈现刺激无法做出反应(即输出阶段)有关。知觉偏差和反应偏差分别用于表示与输入相关和与输出相关的偏差27,28。研究表明,传统的视觉扫描训练对反应偏差具有更强的调节作用,而能够同时改善知觉和反应偏差的训练方法比传统视觉扫描训练更为有效。大多数患者同时存在这两种类型的偏差。基于眼动追踪技术的视觉扫描训练所提供的视觉反馈信息可减少患者的知觉偏差,并同时调节其知觉偏差和反应偏差,这可能有助于减轻患者的半侧空间忽视症状。为验证这一点,后续研究可在评估中加入针对这两种偏差的区分性评估方法。
与传统的视觉扫描相比,基于眼动追踪技术的视觉扫描训练可为治疗师和患者提供客观的眼动信息,帮助治疗师科学地指导患者训练,进一步减少患者的眼动空间偏差,同时提升其对半侧忽略的感知能力、自我意识和自我管理意识。因此,患者能够通过基于眼动追踪技术的视觉扫描训练有效改善整体状况。
本研究的结果(表2)还表明,经过4周治疗后,两组患者的认知功能均有所改善,但组间差异无统计学意义。认知功能包括定向力、计算力、语言能力、执行功能和视空间能力等维度,而本研究中的视觉扫描训练主要针对半侧忽略,涉及注意力、反应能力、阅读和物体识别等方面。这可能解释了为何经过4周治疗后,两组在认知功能方面未表现出显著差异。两组患者认知功能的改善可能与疾病自然病程的恢复及其他因素有关。
本研究中,患者日常生活中的偏侧忽略症状得到了有效缓解。然而,为期4周的治疗并未改善任一组患者的日常生活活动能力(ADL)(表3)。这种改善的缺乏可能归因于运动功能受限、整体认知功能以及干预时间不足。本研究结果与既往研究一致,表明常规视觉扫描训练可逆转与视觉相关的忽略障碍,但通过缓解视觉探索和阅读中的忽略障碍,并不能恢复所有与忽略相关的功能和活动限制(如ADL能力和认知功能)4,29。
本研究的一个局限性在于,尚未探讨神经机制,例如在有无眼动反馈的视觉扫描训练之间皮层激活的差异,从而未能进一步解释康复效果并阐明其中涉及的中枢机制。另一个局限性在于,本研究采用了单盲设计,未对干预实施者进行盲法处理。尽管所有研究人员均严格按照标准操作程序(SOP)执行研究,但仍可能存在性能偏倚。
作者声明,本研究是在不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
本研究由 中国康复研究中心 项目(编号:2023ZX-Q10)和 中国康复研究中心 研究者发起的临床试验(编号:2025IIT-04)资助。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 基于眼动追踪技术的认知康复训练系统 | 北京凌拓科技有限公司 | JZ-RZ-20USD | EG训练:基于眼动追踪技术的视觉扫描训练 |
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