虛擬現實技術對帕金森病患者平衡功能的影響①

陳思，劉杰，李順，王凱，何予工

虛擬現實技術對帕金森病患者平衡功能的影響①

陳思，劉杰，李順，王凱，何予工

目的 研究虛擬現實技術對帕金森病患者姿勢控制、步行能力等平衡功能的效果。方法 2014年6月至2016年6月，46例帕金森病患者隨機分成對照組(n=23)和實驗組(n=23)，對照組接受傳統平衡功能訓練6周，實驗組接受基于虛擬現實技術的康復訓練6周。治療前后采用帕金森病綜合評分量表第3部分(UPDRS3)、Berg平衡量表(BBS)、計時“起立-行走”測試(TUGT)和漢密爾頓抑郁量表(HAMD)進行評分，采用平衡儀測量壓力中心移動軌跡的包絡面積、前后移動距離的標準差、左右移動距離的標準差。結果 治療后，兩組BBS評分、TUGT及HAMD評分均較治療前改善(t＞2.657,P＜0.05)，實驗組顯著優于對照組(t＞4.881,P＜0.001)。實驗組UPDRS3評分、平衡儀測量參數較治療前改善(t＞2.626,P＜0.05)，實驗組優于對照組(t＞2.112,P＜0.05)。結論 虛擬現實技術訓練較傳統平衡訓練更能有效改善帕金森病患者靜態和動態平衡功能，并能有效改善帕金森病患者的抑郁狀態。

帕金森病；虛擬現實；平衡；抑郁；康復

帕金森病導致的平衡障礙難以預測、診斷和治療，顯著增加帕金森病患者跌倒、受傷和死亡風險，同時加重患者的抑郁情緒，降低生活質量[1]。多巴胺能藥物和深部腦電刺激均不能有效改善平衡功能[2]。傳統平衡功能訓練已經證實可以改善帕金森病患者的姿勢控制[3]。虛擬現實技術將康復訓練融入一系列游戲中，增加訓練的趣味性；同時給予患者視覺、聽覺以及本體感覺刺激，并可隨時調整訓練難度，在完成目標時給予獎勵，患者在訓練過程中可以直觀感受到自己的進步，從而增強信心，提高依從性；另外，虛擬現實技術可以解放人力，便于在社區及家庭康復中推廣。目前這種訓練手段已被證實對腦卒中[4]、脊髓損傷[5]等原因導致的平衡功能障礙有改善作用。

本研究評價虛擬現實技術和傳統康復平衡訓練的效果，為帕金森病患者康復訓練方案的制定提供更多依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年6月至2016年6月于鄭州大學第一附屬醫院康復醫學科住院并符合帕金森病診斷標準[6]的患者46例。

納入標準：①改良Hoehn-Yahr分級[7]Ⅱ～Ⅲ級；②能獨立完成測試；③對本研究知情同意并簽署同意書。

排除標準：①嚴重骨關節功能障礙或心肺功能障礙；②嚴重認知功能障礙；③出現藥物導致的運動困難或震顫；④其他聽覺、視覺缺陷等。

采用隨機數字表法將患者分為對照組和實驗組，每組23例。兩組性別、年齡、病程、身高、體質量、受教育程度等均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 治療方法

兩組均給予常規藥物治療。對照組根據2014年版中國帕金森病治療指南[6]進行康復訓練，實驗組采用虛擬現實技術進行平衡功能訓練。每次50 min，治療師根據患者狀態適當安排休息，每天1次，每周5 d，共6周。

1.2.1 常規康復訓練

在治療師指導下進行主動調整重心訓練：坐位、站位下訓練重心前后、左右轉移。搖擺身體走路：在行走過程中刻意搖擺身體，可配合鏡子進行反饋。聽口令或在有節奏的音樂位大伴奏下練習踏步走、大步走。跨越障礙物訓練：練習跨越現實或虛擬的障礙物。所有訓練由同一治療師進行。

1.2.2 虛擬現實技術

使用姿勢控制評估與訓練系統BioFlex-FP(廣州章和電器公司)。治療師先予患者踝、膝及髖關節肌肉主被動牽伸訓練10 min，降低關節周圍肌肉張力；患者脫鞋站于訓練系統的踏板上，進行共3個游戲訓練，包括軌跡追蹤訓練(訓練患者左右或前后重心轉移)、采蘑菇訓練(訓練患者全方向重心控制)和行走訓練(訓練行走姿勢、轉換方向和越過障礙的能力)，每個游戲10 min，患者可在游戲間休息5 min。治療期間治療師需在患者身旁保護，防止跌倒；同時鼓勵患者并隨時調整訓練難度，以保證訓練效果。游戲結束休息5 min后，訓練患者坐-站-行走功能10 min。所有訓練由同一治療師進行。

1.3 療效評定

于訓練前后，由同一康復醫師在不知道分組情況下對患者進行量表和平衡儀評定。

1.3.1 功能性評定

帕金森病綜合評分量表(Unified Parkinson's Disease Rating Scale,UPDRS)第3部分[8]：評估帕金森病患者的運動功能，總分56分，分值越高說明運動功能受損越嚴重。

Berg平衡量表(Berg balance scale,BBS)[9]：評價患者靜態平衡能力，包括14項與平衡功能相關的動作，總分56分，41～56分表示有輕度跌倒風險，21～40分表示有中度跌倒風險，≤20分表示有高度跌倒風險。

計時“起立-行走”測試(Timed'Up and Go'Test,TUGT)[10]：患者獨立從椅子上站起后，向正前方行走3 m，轉身后回到椅子上坐下，使用秒表計時。測試時需確保患者理解測試內容，測試3次，取平均值。

1.3.2 姿勢圖[11]

姿勢穩定性測試：患者睜眼直立站立于測試儀踏板上，測試30 s內壓力中心(centre of pressure,COP)的移動情況，觀察參數包括：COP移動軌跡的包絡面積、COP在前后方向移動距離的標準差(anteroposterior standard deviation,AP-SD)、COP在左右方向移動距離的標準差(mediolateral standard deviation,ML-SD)。

1.3.3 漢密爾頓抑郁量表(Hamilton Depression Scale,HAMD)[12]

包括17項，總分≥24分為嚴重抑郁，17～23分為中度抑郁，≤7分為沒有抑郁癥狀。

1.4 統計學分析

采用SPSS 17.0統計學軟件進行數據分析。各組數據均以(xˉ±s)表示。數據經K-S正態性檢驗，符合正態分布，組間比較采用獨立樣本t檢驗，訓練前后比較采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 功能性評定

治療前兩組患者UPDRS3評分、BBS評分和TUGT時間無顯著性差異(P＞0.05)。治療后實驗組UPDRS3評分較治療前顯著下降(P＜0.001)，對照組較治療前無顯著性差異(P＞0.05)；兩組BBS評分及TUGT時間均較治療前改善(P＜0.05)。治療后各項結果實驗組優于對照組(P＜0.05)。見表2～表4。

2.2 姿勢圖

治療前兩組患者包絡面積、AP-SD、ML-SD均無顯著性差異(P＞0.05)。治療后，實驗組三項指標較治療前減小(P＜0.05)，對照組AP-SD較治療前減小(P＜0.05)，其他兩項指標較治療前無顯著性差異(P＞0.05)。治療后實驗組三項指標均明顯優于對照組(P＜0.05)。見表5～表7。

2.3 HAMD

治療前兩組HAMD評分無顯著性差異(P＞0.05)。治療后兩組評分均較前顯著下降(P＜0.001)，實驗組評分顯著優于對照組(P＜0.001)。見表8。

表2 兩組治療前后UPDRS3評分比較

表3 兩組治療前后BBS評分比較

表4 兩組治療前后TUGT時間比較(s)

表5 兩組治療前后包絡面積比較(mm2)

表6 兩組治療前后AP-SD比較(mm)

表7 兩組治療前后ML-SD比較(mm)

表8 兩組治療前后HAMD評分比較(mm)

3 討論

帕金森病患者平衡功能障礙和姿勢控制異常的主要表現是全身屈肌張力增高，重心轉移困難，行走時起步困難、慌張步態，行動遲緩、跨越障礙物及轉身困難，易跌倒，是帕金森病患者致殘的重要原因[13]。其機制十分復雜，現認為主要有以下原因。①視覺、前庭位置覺及本體感覺的多系統障礙[14]：帕金森病患者會發展出一系列視覺障礙，包括視敏度、對比度、顏色辨識度、瞳孔反應、眼球運動、運動知覺、視野和視覺處理速度，進一步導致面孔再認障礙、慢性視幻覺和視空間障礙[15]；前庭覺障礙會導致患者喪失對身體擺動幅度、運動速度和方向的判斷[16]；而本體感覺對于人體在空間中的定位感知至關重要[17]。②完整對稱的人體結構組成對平衡的維持至關重要，帕金森病是一種典型的非對稱性疾病，重心分布不穩導致患者姿勢控制異常和體位轉移障礙[18]。③參與姿勢控制的肌肉長期處于失調狀態，四肢和軀干屈肌張力增高[19]，導致背部、髖、膝及踝關節周圍肌肉痙攣，關節活動受限[20]。不正常的運動模式和異常肌張力導致患者姿勢調控能力減弱[21]。④帕金森病患者基底神經節功能紊亂，導致站立、行走等自動節律性運動能力減低[22]。⑤執行功能、注意力等認知功能障礙同樣會導致帕金森病患者姿勢不穩和步態障礙[23]。

本研究針對帕金森病患者平衡障礙原因制定以虛擬現實技術為基礎的康復訓練，不僅通過虛擬現實技術改善患者各種感覺傳入，同時也加強體位轉移訓練和下肢關節周圍肌肉牽伸訓練，研究顯示有良好訓練效果。

這種虛擬現實技術康復還可以改善帕金森病患者的抑郁狀態，幫助他們更好參與訓練和回歸社會。可能的原因是：①各種刺激增加患者感覺器官敏感性，節律性刺激可代償中樞神經系統的節律紊亂[24]；②緩解肌肉痙攣，改善重心分布不穩；③平衡功能的改善增強患者康復信心，游戲目標設定使患者直觀感受到自己的進步，并增加了訓練的趣味性；④有研究認為，虛擬現實技術可以改善患者的認知功能[25]。

既往研究表明，虛擬現實技術可以鍛煉腦卒中患者的重心轉移及下肢負重[11]；幫助患者獲知自身在空間中的定位及運動方向，在靜態和活動狀態下整合軀體感覺和視覺信息[26]。近期研究顯示，虛擬現實技術同樣可以改善帕金森病患者靜態及動態平衡能力[27]。與傳統康復相比，虛擬現實技術可操作性更強，更易在家庭和社區康復中推廣，也為患者的康復帶來樂趣[28]。但單純通過虛擬現實技術進行康復訓練有時難以達到理想效果[29]。多項研究證實，康復訓練的效果與虛擬現實技術方案設定和訓練強度有關[30]，過于高出能力的目標設定會增加患者抵觸情緒[31]，影響訓練效果。

本研究設計彌補單純虛擬現實技術的不足，加強針對帕金森病患者平衡障礙進行訓練；同時針對我國患者情況，采用簡單易懂、中等強度的訓練模式，證明方案科學有效。本研究還發現，進行傳統平衡訓練的患者雖然BBS評分和TUGT有改善，但姿勢控制參數改善并不明顯，提示這些訓練并沒有從根本上改善帕金森病患者的姿勢控制，這些訓練的遠期效果值得懷疑。

總之，本研究顯示，虛擬現實技術較傳統康復對帕金森病患者平衡改善效果明顯，對抑郁狀態的改善也更加有效。這種康復技術具有節約人力、技術要求低等優點，適合在家庭和社區康復中推廣。

但本研究觀察時間相對較短，樣本量較小，需進一步長期、大樣本臨床試驗進一步證實。

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Effects of Virtual Reality Rehabilitation on Balance for Patients with Parkinson's Disease

CHEN Si,LIU Jie,LI Shun,WANG Kai,HE Yu-gong
Department of Rehabilitation Medicine,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou,Henan 450000,China

HE Yu-gong.E-mail:zdyfykangfuyixueke@163.com

Objective To investigate the effects of a training program based on virtual reality on static and dynamic balance performance in patients with Parkinson's disease(PD).Methods From June,2014 to June,2016,46 patients with PD were randomly divided into control group(n=23)and experimental group(n=23).The control group

routine balance training,while the experimental group received balance training of virtual reality,for six weeks.They were assessed with Unified Parkinson's Disease Rating Scale part 3(UPDRS3),Berg Balance Scale(BBS),Timed"Up and Go"Test(TUGT)and Hamilton Depression Scale(HAMD)before and after training.The envelope area,anteroposterior standard deviation(AP-SD),mediolateral standard deviation(ML-SD)of centre of pressure(COP)were also measured with posturography.Results The scores of BBS,TUGT and HAMD improved in both groups after training(t＞2.657,P＜0.05),and improved more in the experimental group than in the control group(t＞2.426,P＜0.05).The score of UPDRS3 and the parameters of posturography improved in the experimental group(t＞2.626,P＜0.05),and improved more than that in the control group(t＞2.112,P＜0.05).Conclusion Virtual reality rehabilitation is more effective than routine balance training on the static and dynamic balance function in patients with PD,and may release their depression.

Parkinson's disease;virtual reality;balance function;depression;rehabilitation

R742.5

A

1006-9771(2017)09-1091-05

2017-01-04

2017-04-10)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.09.021

[本文著錄格式] 陳思，劉杰，李順，等.虛擬現實技術對帕金森病患者平衡功能的影響[J].中國康復理論與實踐,2017,23(9):1091-1095.

CITED AS:Chen S,Liu J,Li S,et al.Effects of virtual reality rehabilitation on balance for patients with Parkinson's disease[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(9):1091-1095.

鄭州大學第一附屬醫院，河南鄭州市450000。作者簡介：陳思(1986-)，女，漢族，河南鄭州市人，碩士，主治醫生，主要研究方向：神經康復。通訊作者：何予工。E-mail:zdyfykangfuyixueke@163.com。