频闪镜视觉训练:探索神经系统康复的新前沿

文摘   2024-11-21 21:32   中国  

频闪视觉训练:在神经病学人群中的临床应用潜力



作者总结

视力问题在患有神经系统疾病的人群中很常见,会影响平衡和行走。视力治疗是一种有效的干预各种神经系统疾病的视觉问题,如中风、头部损伤或帕金森氏病。频闪视觉训练(SVT)是一种由专业人员进行的视觉训练眼镜配备液晶技术镜片。这些镜片在不使用光线或闪光灯的情况下,通过产生断断续续的清晰和不透明的闪烁效果来调节视觉信息。使用这种眼镜进行训练已被证明可以改善健康人群的视觉运动和认知(思维)表现,但训练方法各不相同。在这里,我们研究了频闪眼镜作为一种训练干预的使用,目的是帮助制定临床实践中使用的方案。我们发现有证据表明,SVT可以提高视觉技能,并有可能提高身体机能的各个方面,比如平衡能力。然而,我们也发现SVT方案的研究缺乏标准化,并且在临床人群中使用SVT的证据有限。我们的综述不仅强调了在临床实践中使用SVT的潜在益处,而且强调了当前研究中存在的差距。基于我们的发现,我们提出了一些建议,以帮助指导这一新兴领域的未来研究。

介绍

本文综述了闪光视觉训练(Stroboscopic Visual Training, SVT)的潜力,特别是在神经系统病患中的临床应用。 闪光视觉训练 是一种旨在提高视觉和认知知觉能力的视觉训练形式。它是一种以周期性视觉屏蔽为核心的干预手段,通过在视野中加入短暂视觉中断的方式,促使大脑更高效地处理视觉信息。SVT已被证明在运动表现和反应时间方面具有显著作用[1,2],因此研究者们逐渐开始探索它在神经系统病患中的潜在疗效。 频闪视觉训练通过使用闪烁视觉眼镜,在视觉输入上引入间歇性的干扰,使佩戴者的视觉体验变得时断时续。这种训练形式通过在视觉信息不完整的情况下挑战大脑,提高其处理视觉运动信息的能力和对关键运动线索的敏感性。Ruiz–Pomeda A,等人认为,SVT具有独特的应用潜力,尤其是在视力障碍或神经系统受损的患者中,能够通过改善其对环境线索的反应来提高运动控制和姿势平衡[3,4]。 是本综述的目的是确定所有先前同行评议的研究,这些研究调查了在健康和临床人群中使用频频眼镜作为训练干预与视觉或运动绩效相关的结果。本综述旨在:(1)研究SVT的相关方法;(2)提出通常报告的结果,并探讨SVT如何影响这些结果;(3)提出临床及未来研究建议。作者旨在通过整理相关材料,向读者呈现SVT的有效性与局限性,并为未来的研究提供参考方向。

方法部分

为了系统性地评估闪光视觉训练在神经系统病患中的应用前景,作者们采取了一种基于文献的系统综述方法,细化了以下步骤:

  • 文献搜索策略
    • 作者在多个科学数据库(例如PubMed, Scopus, 和Web of Science)中进行了系统性的检索,检索关键词包括"Stroboscopic Visual Training"、"Neurological Populations"、"Motor Function"和"Cognition"。这保证了涵盖所有相关的研究以尽可能减少遗漏。
  • 纳入和排除标准
    • 纳入标准:与SVT在神经系统疾病人群中的应用直接相关的研究,包括实验研究、综述以及个案研究。
    • 排除标准:研究对象为健康人群的研究、缺乏充分数据支持的文献以及非英语的文献。有三项研究被排除在外,1.来自研究生项目的论文,没有经过充分的同行评审。2.在探索SVT导致的皮层激活变化。3.任何摘要、评论、讨论论文或评论文章或会议记录也被排除在外。
    • 作者对检索结果进行了两轮筛选,先通过标题和摘要进行初步筛选,再进行全文审阅以确定符合条件的研究。



  • 数据提取与分析
    • 针对每篇纳入的研究,作者提取了研究设计、样本量、干预方法(包括SVT的参数设置、训练时长、频率等)、测量指标(例如运动表现、平衡能力、反应时间等)、以及主要结果。
    • 数据分析中,作者采用描述性统计方法来总结各项结果,并尝试从不同研究中提炼出SVT对神经系统患者的共同疗效。
  • 质量评估
    • 作者采用了一系列公认的质量评估工具(例如Cochrane偏倚风险工具)对纳入研究的质量进行评估,以确保综述结果的可靠性和有效性。质量评估的结果也被用于权衡各研究结果的可信度和应用价值。
  • 数据整合与讨论
    • 最后,作者对各研究的结果进行了整合,并讨论了SVT在不同类型的神经系统疾病患者(如帕金森病、中风康复患者等)中的作用及其应用场景。同时,文章也讨论了未来研究的方向,尤其是在训练参数优化和长期疗效评价方面的研究空白。

研究结果

3.1 证据基础

  • 文献筛选过程:使用特定的搜索策略共识别出217篇论文。在去除重复后,筛选得到185篇文章。通过初步标题和摘要筛选,共有33篇文章被纳入感兴趣的范围,另有3篇来自不同来源的论文。一轮筛选后,有4篇论文被排除,剩余32篇论文进行了全文审查,最终纳入16篇供研究小组进一步分析。
  • 重复数据处理:Hülsdünker及其同事的两篇论文分别基于同一组羽毛球运动员的数据,因此在综述中被视为同一项研究[5]。

3.2 研究人群

3.2.1 参与者

  • 招募来源:主要通过大学生群体和专业/精英运动队进行招募,参与者的年龄集中在十几岁到二十几岁。
  • 健康状况:大多数参与者为健康个体,部分研究纳入了有踝关节损伤史的参与者。此外,有一项研究探讨了多发性硬化症(MS)患者的情况。
  • 性别特征:大多数研究纳入了男性和女性参与者,但有3项研究仅招募男性参与者。此外,有3篇论文未报告具体性别特征。

3.2.2 入选标准

  • 排除标准:8项研究明确记录了排除标准,常见排除条件包括癫痫、偏头痛及神经系统疾病史。
  • 纳入标准:纳入标准通常集中在运动能力水平方面,部分研究则纳入了基于特定健康状况(如神经系统疾病或肌肉骨骼损伤)的参与者。

3.3 队列结构

3.3.1 样本量

  • 样本规模:各研究的样本量差异显著,从试点研究的3名参与者到Appelbaum等人的研究中的157名参与者不等。

3.3.2 对照组

  • 对照组设置:所有15项研究均包括对照组。其中4项研究让对照组参与者戴上保持永久透明(无频闪)的眼镜,1项研究使用了无透镜眼镜,Wilkins和Gray的研究中对照组使用了恒定快速频闪设置,以应对与变频频闪组之间的动机和努力水平差异。



3.4 研究方案

3.4.1 频闪设备

  • 设备类型:研究中使用了五种不同品牌的眼镜设备来提供频闪视觉干扰。其中,最常用的设备是Nike Vapor频闪眼镜(共7项研究),其次是Senaptec频闪眼镜(4项研究)。其他设备包括Visionup频闪眼镜、Plato护目镜和MJ Impulse。

3.4.2 频闪设置

  • 固定与可变频率:在15项研究中,有7项使用了固定频率的频闪训练,频率范围从0.1 Hz到120 Hz不等。另有7项研究采用了变频方式,根据训练任务的需求来调整频率。



3.4.3 干预的频率和持续时间

  • 干预时长:四项研究为单次干预,持续时间从5分钟到50分钟不等。其余11项研究进行了多次干预,持续时间最长可达10周,累计频闪时间在54分钟到635分钟之间不等。

3.4.4 训练干预

  • 训练内容:在投掷、接球、滑冰和传球等体力活动中,参与者佩戴频闪眼镜进行训练。有些研究则在进行专门的平衡挑战活动时进行频闪干预。

3.4.5 训练后测试点

  • 后测时间:在回顾的研究中,有14项研究在训练后立即进行了后测;6项研究进行了延迟测试,延迟时间从10分钟到6周不等。

3.5 结果

3.5.1 结局指标

  • 视觉与运动表现:大多数研究探讨了频闪视觉训练(SVT)对特定视觉能力(如反应时间、手眼协调等)和运动表现(如步态和平衡)的影响。

3.5.2 结果解释

  • 积极效果:SVT对中央视野的视觉灵敏度、短期记忆容量、加工速度和手眼协调等指标有显著的积极影响。
  • 无显著影响:SVT对持续视觉刺激或出现在周边视野的刺激没有显示出显著影响。

3.6 用户体验

  • 用户反馈:只有两项研究提及了参与者的SVT体验。Wilkins等人通过问卷调查发现,各组在享受、动机和努力程度方面无显著差异。另外,对精英足球运动员的半结构化访谈显示,参与者认为SVT有助于提高视觉和知觉技能,虽然训练费力但总体愉快。

3.7 安全性和不良事件

  • 安全性评估:没有任何研究报告SVT使用过程中出现安全问题或不良事件,显示出该训练的高安全性。

讨论

本结构化综述分析了15项关于频闪视觉训练(SVT)的研究,探讨其在健康人群和临床人群中对视觉与运动表现的影响。SVT作为一种相对较新的研究领域,在现实环境中训练的优势显著。然而,由于研究设计、设备、干预方案的异质性,以及参与人群的局限性,其研究结果的普适性和一致性尚需进一步验证。

4.1 参与者特征与研究局限

大多数研究集中于健康的年轻参与者,主要来源于大学生和运动员群体。这种参与者选择导致研究结果在老年人或临床人群中的适用性有限,特别是在神经系统疾病患者中的研究尚不充分。少数研究探索了SVT对临床人群的影响,如Shalmoni和Kalron在多发性硬化症患者中的研究,显示SVT可以改善信息处理速度,但对步态和平衡的影响有限。

参与者的筛选标准和人口统计信息的报告不够完善,可能导致研究间的比较困难。此外,缺乏安慰剂或致盲控制的对照设计使得结果可能受到参与者主观偏见的影响。未来研究应注重参与者背景的多样性,优化对照设计,以评估SVT在更广泛人群中的实际效用。

4.2 干预方案的异质性

4.2.1 设备与频闪设置

目前,SVT设备的选择与使用缺乏标准化。研究使用了多种设备(如Senaptec、Visionup、Nike Vapor等),其频闪频率、设置方法和亮度参数差异较大。例如,Senaptec设备设置的频率范围为1 Hz至6 Hz,而Visionup则扩展至150 Hz。这种设备特性的异质性限制了研究结果的直接比较。

4.2.2 训练设置与干预设计

关于频闪频率的选择,研究显示低频闪(如2 Hz至4 Hz)更适合平衡训练,而高频闪可能适用于反应时间等视觉技能的训练。然而,固定频率与可变频率的效果比较尚不明确。现有研究显示,SVT的训练持续时间从单次5分钟到10周不等,但缺乏对最佳干预频率和时长的明确结论。

此外,干预方案通常依赖特定任务的设计,例如羽毛球运动员的运动特异性训练,或多发性硬化症患者的平衡练习。这种任务设计的异质性使得结果在其他情境中的推广存在困难。

4.2.3 训练效果的长期性

目前大多数研究仅评估训练后24小时内的即时效果,仅有少数研究探讨了SVT的长期效应。未来研究需关注训练效果的保持时间,并进一步探索训练频率和干预时长对长期结果的影响。

4.3 结局指标与有效性

SVT的有效性通过视觉技能(如反应时间、视觉记忆、信息处理速度)和运动表现(如平衡、运动技能)的多种指标评估。临床研究显示,SVT可以在某些特定任务中显著改善表现,但这些改进是否具有普遍意义仍需进一步验证。

4.4 用户体验与可穿戴性

大多数研究未详细评估参与者对SVT设备的接受程度。然而,现有证据表明,设备的舒适性可能显著影响用户体验和长期采用,特别是在临床康复人群中。未来研究应系统评估频闪眼镜的可穿戴性,并优化设计以提高用户满意度。

4.5 安全性与不良反应

尽管现有研究中未报告严重的不良事件,但先前研究指出频闪光可能引发头晕或头痛等不适症状。一些研究建议避免涉及头部旋转的训练,以降低受伤风险。在老年人和视力障碍患者中,频闪训练的安全性需进一步确认,以确保其在这类高敏感人群中的适用性。

5.临床意义

频闪视觉训练(SVT)的潜力与挑战 频闪视觉训练(SVT)的研究显示出其在提高视觉技能及某些运动表现方面的潜力,但在临床应用中仍面临诸多挑战和未解之谜。

5.1 最佳训练参数尚不明确

尽管SVT对视觉和运动表现的潜在影响得到了初步验证,但研究之间在训练参数上存在显著差异。目前尚未达成一致意见,尤其是在以下关键方面:

  • 训练长度:包括单次训练时长及总训练周期的最佳设置。
  • 频闪频率:不同研究采用的频闪设置(固定或可变频率)差异较大,尚无统一的频率推荐。

这些不一致性限制了SVT在临床领域的实际指导意义,迫切需要进一步研究来优化和标准化这些参数。

5.2 临床人群中的证据缺乏

目前的大多数研究对象为健康人群,关于老年人或患有长期疾病(如帕金森病、中风、多发性硬化症等)的个体是否能够从SVT中获益,证据仍然不足。现有研究虽然表明SVT可以通过改善视觉技能进而影响平衡和身体表现,但这些结果是否能够在功能水平上转化为对日常活动的显著改善尚不明确。

临床人群可能需要更频繁的训练以观察到明显的效果。尤其是平衡和步态等结果的改善,可能需要多次干预而非单次训练来实现。

5.3 便携性与可及性的优势

SVT设备通常重量轻、便于携带,这使其能够在多种环境下使用,包括康复中心和社区。这种灵活性符合以社区为基础的康复趋势,对推动SVT在临床实践中的应用具有重要意义。

然而,这一优势可能因以下挑战而受限:

  1. 监督需求:SVT训练需要专业人员提供一对一指导,特别是在初次使用时,以确保患者能够安全、高效地使用设备。这对资源有限的医疗机构和康复中心来说可能构成障碍。
  2. 患者接受度:频闪效应可能对已有视力或平衡缺陷的个体造成迷失方向感,甚至带来不适,可能影响其接受度和遵从性。

5.4 卫生专业人员与患者的“购买意愿”

SVT在临床实践中的广泛应用依赖于卫生专业人员和患者的“购买意愿”。然而,这一意愿可能受到以下因素的制约:

  • 有效性证据的缺乏:当前尚无足够的数据支持SVT在临床人群中对功能性结果的显著改善。
  • 额外挑战:频闪眼镜可能对一些患者(特别是视力或平衡存在明显缺陷的个体)造成额外的挑战或不适,限制了其潜在受众。
  • 成本效益考量:设备的采购与培训成本,以及监督的需求,可能会使卫生专业人员对其临床价值存疑。

结论与未来研究建议

本文回顾了现有文献中关于频闪视觉训练(SVT)对视觉和运动表现影响的研究,分析了其潜力与局限性。尽管SVT在运动技能领域的应用展现出一定效果,但其功能性意义和临床实践的推广尚未明确。以下是本文的主要结论与未来研究的关键建议:

主要研究

  1. 功能意义尚不明确:SVT的效果更多集中在特定运动技能的表现上,其在更广泛功能性领域(如日常生活活动、长期健康改善)中的影响仍不清楚。
  2. 研究方法缺乏标准化:当前研究在设备选择、干预参数(如频闪频率和训练时长)及结果指标等方面存在显著异质性,限制了跨研究结果的可比性。
  3. 对临床实践的应用有限:现有研究大多针对健康人群,关于老年人或临床人群(如帕金森病患者、中风康复者)的适用性与安全性证据不足。

未来研究建议

  1. 优化研究设计:未来试验应明确干预参数,标准化设备和训练方案,以提高研究间结果的可比性。
  2. 扩大研究范围:针对不同年龄段、长期疾病患者或其他特殊人群进行研究,以探索SVT在临床实践中的应用潜力。
  3. 提高研究透明度
  • 预注册试验:所有试验应在收集数据前进行注册,以确保研究设计的透明性。
  • 报告标准:详细说明干预过程、设备参数及统计方法,以提升研究可信度。
  • 确保统计效能:未来研究应提供足够的样本量和动力,以确保能够检测到SVT的显著影响。
  • 长期效应研究:探索SVT对功能性结果的长期效果,并评估其干预后效果的持久性。
  • 安全性与用户体验评估:系统研究SVT在临床人群中的安全性及患者对设备的接受度,以推动其在实际场景中的应用。
  • 尽管目前研究存在一定限制,本文为SVT这一新兴领域提供了重要的基础信息,未来系统化、高质量的研究将是推动其临床实践应用的关键。图3概述了我们对该领域未来研究的建议。

    参考文献

    [1]Schwab S, Memmert D. The Impact of a Sports Vision Training Program in Youth Field Hockey Players. J Sports Sci Med. 2012; 11(4):624–631. PMID: 24150071

    [2] Appelbaum L, Erickson G. Sports vision training: A review of the state–of–the–art in digital training tech- niques. Int Rev Sport Exerc Psychol. 2018; 11(1):160–189.

    [3]Ruiz–Pomeda A, A´lvarez–Peregrina C, Povedano–Montero F. Bibliometric study of scientific research on optometric visual therapy. J Opt. 2020; 13(3):191–197. https://doi.org/10.1016/j.optom.2019.12.007PMID: 32487462

    [4]Piñero D. Oculomotor dysfunctions: Evidence–based practice. 2020.

    [5]Hu¨lsdu¨nker T, Gunasekara N, Mierau A. Short–and Long–Term Stroboscopic Training Effects on Visuomotor Performance in Elite Youth Sports. Part 1: Reaction and Behavior. Med Sci Sports Exerc. 2021; 53(5):960–972.




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