虚拟现实有望尽早发现多发性硬化症患者的平衡问题
发布日期：教堂山 – 多发性硬化症 (MS) 患者即使感觉自己能够正常行走，跌倒和受伤的风险也常常会大大增加。
现在，由北卡罗来纳大学医学院的科学家领导的一个团队已经展示了一种可以相对简单地早期发现此类问题的方法。
研究人员在发表于 PLoS综合，使用虚拟现实 (VR) 系统诱使受试者在跑步机上行走时以为自己正在摔倒。科学家发现 MS 患者和同龄未患 MS 的人的反应存在明显差异。当他们以正常方式行走而没有“摔倒”幻觉时，这些差异在两组之间并不明显。
研究人员认为，经过进一步的研究和开发，这种基于 VR 的测试可以变得便携并广泛应用于神经病学诊所，以便更早地提醒多发性硬化症患者他们的平衡能力受损，让他们采取措施降低跌倒的风险。
“我们的成果令人鼓舞，表明人们可以使用 VR 来检测平衡问题，而这些问题通常在个人在家中或工作中真正跌倒后才会被发现，”该研究的首席研究员、北卡罗来纳大学/北卡罗来纳州立大学联合生物医学工程系助理教授 Jason Franz 博士说道。
多发性硬化症是一种脑部疾病，影响着美国约 40 万人和全球 200 多万人。人们普遍认为，多发性硬化症是由大脑中不适当的免疫细胞活动引起的，其特征是神经纤维周围髓鞘蛋白绝缘层的丧失——这种丧失会降低神经纤维传导神经信号的能力。多发性硬化症的体征和症状包括疲劳、麻木和刺痛、认知障碍、情绪不稳定以及平衡和步态问题。
后者的表现可能出乎意料。患有 MS 且几乎没有残疾的人与未患 MS 的人相比，平均而言，跌倒的风险可能已经是前者的两倍。研究还发现，患有 MS 的人平均每年至少跌倒一次。其中许多跌倒发生在步行等活动中。
弗朗兹和他的同事试图开发一种测试，可以揭示多发性硬化症患者的平衡和步态障碍，即使他们可能没有意识到这些问题，或者在正常行走时不会表现出这些问题。
“当我们走路时，我们的大脑会使用各种感官反馈渠道，包括脚部的力量传感器，来引导我们的动作，并在每个步骤之间进行纠正，”弗朗兹说。“但对于患有 MS 的人来说，这些力量传感器可能会变得不那么可靠，所以人们需要更多地依赖其他渠道，尤其是视觉。”
Franz 及其同事使用了一种 VR 设备，可以对视觉感知进行实验性操控。他们的实验室设备就像一个半圆形的剧院屏幕，受试者在跑步机上行走时可以观看。VR 场景描绘了一条走廊，受试者似乎正在走廊上行走，速度与受试者在跑步机上行走的速度相同。有时场景中的左右晃动会让每个受试者产生幻觉，觉得自己变得不稳定，从而引发矫正反应，可以通过步态和脚部位置的变化来衡量。Franz 的假设是，患有平衡障碍的 MS 受试者在这些矫正反应方面与正常受试者有明显不同。
科学家们对 14 名 MS 患者和 14 名年龄匹配的非 MS 参与者进行了测试。他们发现，两组人的反应确实存在明显差异，但只有在使用 VR 平衡挑战时，这种差异才变得明显。
“在没有 VR 的情况下，正常行走时——即使我们拥有包括一组 3D 运动捕捉摄像头在内的先进实验室设备——我们也无法有效区分患有 MS 的人和年龄匹配的健康人，”Franz 说道。“因此，这种扰动行走方法可能具有许多重要的临床和转化应用。”
他和他的同事目前正在调整他们的系统，使其与消费级 VR 耳机配合使用，作为神经科医生诊所的常规诊断工具，以检测原本无法发现的平衡障碍。
他们还希望将 VR 系统开发为物理治疗工具，帮助 MS 患者改善平衡能力，从而降低跌倒风险。
这项工作是北卡罗来纳大学/北卡罗来纳州立大学联合生物医学工程系、北卡罗来纳大学医学院康复护理中心和伊利诺伊大学合作完成的。
这项研究得到了国家多发性硬化症协会的资助。
除了 Jason Franz 之外，这项研究的共同作者还有北卡罗来纳大学的 Brian Selgrade 博士和 Diane Meyer，以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的 Jacob Sosnoff 博士。