虛擬情景互動訓練對老年人跌倒風險的干預(yù)效果研究

孟九菊，徐小丹，張華，裴向前，劉糠，周富，江園

隨著歲數(shù)的增長，老年人自身機體功能衰退，發(fā)生跌倒的風險逐漸升高。因跌倒致老年人傷殘、死亡的事件時有發(fā)生，不僅嚴重威脅老年人的身心健康和生活質(zhì)量，也為家庭和社會帶來沉重負擔[1]。跌倒已經(jīng)是我國65歲以上老年人群的首位傷害死因[2]。預(yù)防和控制老年人跌倒具有重要意義。通過對老年人、家屬或護工開展預(yù)防跌倒健康宣講，家庭、社區(qū)等生活環(huán)境改造，積極處理老年人慢性疾病等措施可以一定程度降低老年人跌倒的風險。Avers等[3]以人群為基礎(chǔ)進行隊列研究結(jié)果表明：增強肌肉功能和身體活動能力可有效降低老年人的跌倒風險。太極拳、慢跑、散步、核心肌力訓練、簡單反應(yīng)速度訓練等不同方式的體育鍛煉或康復訓練均能夠降低老年人跌倒風險[4-6]，然而這些干預(yù)方式的鍛煉時間、強度、頻率缺乏規(guī)范化的標準，而且周期較長，內(nèi)容較單調(diào)，老年人的參與度易受影響。虛擬情景互動訓練是一套基于計算機體感互動技術(shù)的專業(yè)康復訓練模式，可標準化地評估受試者的狀態(tài)和指標，同時通過體感互動“游戲”的形式替代傳統(tǒng)的康復訓練內(nèi)容，維持康復對象的訓練興趣，提高主動參與性，達到更好的康復訓練效果，同時縮短預(yù)期的時間。因此，本研究利用虛擬情景互動訓練作為運動訓練模式，探究其對老年人跌倒風險的干預(yù)效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 觀察對象為2017年10月～2018年10月成都市新都區(qū)老年人，采用方便抽樣，共選取40例。納入標準：年齡65～75歲；紐約心臟協(xié)會(New York Heart Asociation，NYHA)心功能分級II級以上；無肢體活動障礙；糖尿病患者血糖控制良好，高血壓病患者血壓控制良好；了解本研究目的，自愿參加運動訓練，并簽署知情同意書。排除標準：有嚴重認知障礙，不能理解訓練內(nèi)容；肢體運動功能障礙；有嚴重的心、腎、肝、功能不全；有嚴重骨質(zhì)疏松癥(T值≤-2.5)；濫用酒精、藥物或其他影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的物質(zhì)；精神異常。 剔除標準：不能堅持完成訓練，中途退出。將受試者按數(shù)字表隨機分為對照組和訓練組，每組20例。對照組：男8例，女12例；年齡(69.3±3.8)歲。訓練組：男9例，女11例；年齡(70.4±3.1)歲。2組受試者年齡、性別差異無統(tǒng)計學意義。

1.2 方法 對照組受試者僅進行預(yù)防跌倒的健康教育干預(yù)，發(fā)放預(yù)防跌倒手冊，電話隨訪1次/周。訓練組受試者在接受健康教育的同時進行虛擬情景互動訓練，訓練周期為3個月。訓練方法具體如下：康復治療師首先對受試者介紹虛擬情景互動訓練系統(tǒng)(X5501-SK)的訓練內(nèi)容，以及訓練時所使用的無線控制器(主、副手柄)、胸帶和腳帶的相關(guān)注意事項。患者在治療師的指導下熱身5 min后，佩戴無線控制器、胸帶和腳帶，盡量正對系統(tǒng)識別器，將手柄的前端對著系統(tǒng)識別器進行調(diào)試感應(yīng)效果，以及活動的范圍(距離系統(tǒng)識別器1.6 ～ 2.3m之間為最佳識別效果)。在治療師的指導下選擇相應(yīng)訓練模塊：①認知訓練：側(cè)重訓練受試者的注意力、計算力、記憶力、分析能力等。系統(tǒng)根據(jù)Loewenstein認知功能評定表所制定的認識訓練項目進行基礎(chǔ)認知訓練，如辨認物體、形狀、顏色，算術(shù)運算等，受試者通過自主選擇的方式進行訓練；②反應(yīng)訓練：側(cè)重于訓練受試者的注意力、定向力、執(zhí)行力、視知覺、反應(yīng)速度等?；颊咄ㄟ^無線控制器進行基礎(chǔ)反應(yīng)訓練，如控制屏幕中的小球定向移動獲得相應(yīng)分數(shù)等“游戲”；③伸展運動：側(cè)重于通過體感技術(shù)訓練受訓者大腦及肢體協(xié)調(diào)能力。患者通過無線控制器進行肢體的伸展運動訓練，如按照屏幕指令或“游戲”的方式完成平伸雙臂的運動；④綜合訓練：患者通過無線控制器進行：直體曲(主要鍛煉人體的柔韌性)、象限跳(主要鍛煉上下肢的協(xié)調(diào)能力)、平衡感(主要鍛煉協(xié)調(diào)能力)、收腹跳(主要鍛煉人體的緩沖能力)、耐力跑(原地跑步，主要鍛煉肌肉能力)。訓練后患者在治療師的指導下進行放松，并記錄心率、血壓。以上訓練內(nèi)容根據(jù)受試者個人耐受情況，由易到難，由簡單到復雜逐步調(diào)整訓練參數(shù)，每次訓練時間共計30～35min，1次/d，5次/周。如果受試者在訓練過程中出現(xiàn)身體不適，立即停止訓練，監(jiān)測血壓、心率，給予對癥處理。

1.3 評定標準 2組受試者于干預(yù)前后進行以下評估：①動態(tài)步態(tài)指數(shù)(the dynamic gait index，DGI)[7]：該量表包括8個項目，每個項目分為0分、1分、2分、3分共4個等級，滿分為24分。分數(shù)越低表示受試者平衡性和步行能力越差。②記時起立行走測試(time up and go test, TUGT)[8-9]：患者穿平底鞋，坐在有扶手的靠背椅上，身體靠椅背，雙手放在扶手上。聽從治療師的“開始”指令后，從靠背椅上起身，站穩(wěn)后，按平時走路的步態(tài)向前走，通過3m遠的地面標記物處后轉(zhuǎn)身，走回到椅子前，再轉(zhuǎn)身坐下，靠到椅背上。記錄所用的時間，并對測試過程中的步態(tài)及可能會摔倒的危險性按以下標準打分。1分：正常；2分：非常輕微異常；3分：輕度異常；4分：中度異常；5分：重度異常。③ 修訂版跌倒功效量表(modified falls efficacy scale, MFES)[10]：2組受試者于干預(yù)前后進行MFES評定：該量表包括14項條目，其中室內(nèi)日?；顒?項：包括更衣、沐浴、從椅子上起坐、上床與下床、在房間里走動、應(yīng)答開門或接電話、伸手到箱子或抽屜里拿東西、做輕體力家務(wù)活、準備簡單的飯菜；室外活動5項：包括上下樓梯、過馬路、乘坐公共交通工具、簡單的購物、做輕體力園藝或晾曬衣服；評估在實施上述活動時不跌倒的信心，進行定量分析。每個項目0～10分，共11個等級。0分：完全不能；5分：一般；10分：良好。各項分數(shù)的累計平均分為最后得分。④ 血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)檢測：2組受試者于干預(yù)前后進行晨起空腹取靜脈血約5mL，3000 r /min離心5 min后取血清，按BDNF檢測ELISA試劑盒(江萊生物)說明書采用酶聯(lián)免疫吸附(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法檢測血清BDNF水平。

2 結(jié)果

2組患者跌倒風險評估及BDNF結(jié)果：訓練3個月后，訓練組DGI和MFES評分均較訓練前顯著提高(均P<0.01)，并且均明顯高于對照組水平(均P<0.05)。訓練后，訓練組TUGT和總分較訓練前均顯著降低(均P<0.05)，并且均明顯低于對照組水平(均P<0.05)。訓練組血清BDNF水平較訓練前及對照組均顯著升高(均P<0.01)。見表1。

表1 2組患者干預(yù)前后各評估指標結(jié)果比較

與干預(yù)前比較，aP<0.05，bP<0.01；與對照組比較，cP<0.05，dP<0.01

3 討論

運動控制是一種人體管理或調(diào)節(jié)肢體動作的能力。保持良好的運動控制能力依賴于中樞神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉骨骼的合理支配來控制身體在空間位置的穩(wěn)定性和方向性，同時也受人體感覺信息處理和環(huán)境因素的影響。老年人由于生理性的衰老或病理性的疾病引起認知、視覺、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼等機能減退，導致對運功控制能力下降而出現(xiàn)跌倒[11]。我國對防控老年人跌倒問題的研究起步較晚，雖然已經(jīng)引起越來越多國內(nèi)學者的重視，但是針對高跌倒風險老年人群的運動控制干預(yù)方式研究還有待加強[12]。目前針對老年人跌倒的運動控制干預(yù)手段主要集中于：認知訓練、平衡訓練、力量訓練、姿勢控制等方面。這些干預(yù)手段缺少規(guī)范化的標準，對受試者狀態(tài)和指標的測量易存在人為操作偏移造成的誤差。

虛擬情景互動訓練系統(tǒng)是以運動學基礎(chǔ)、奧瑞姆自護理論和游戲治療理論為理論基礎(chǔ)，通過傳感器的動態(tài)捕捉功能和計算機軟件的運行進行人機交互。虛擬情景互動訓練系統(tǒng)融合了認知訓練、平衡訓練、力量訓練、姿勢控制等多種運功控制干預(yù)方式，訓練內(nèi)容涉及記憶力、注意力、分析力、執(zhí)行力等訓練，根據(jù)受試者情況設(shè)定不同的訓練難度，并隨時進行調(diào)整，也可以選擇重點強化訓練。這不僅有助于提高老年人認知、視覺、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼等生理機能，也可以根據(jù)個體差異給予針對性地、循序漸進的運功控制干預(yù)。此外，虛擬情景互動訓練系統(tǒng)具有互動訓練和相應(yīng)的評定評估兩種模塊，使得受試者的訓練更加規(guī)范化、標準化、科學化，訓練效果得到量化，治療過程具有趣味性，提高患者依從性，對受試者的認識能力、運動能力以及心理狀態(tài)都有治療作用。本研究采用的虛擬情景互動訓練系統(tǒng)包括認知訓練、反應(yīng)訓練、伸展運動和綜合訓練4個模塊。每個模塊訓練各有不同的側(cè)重，針對受試者記憶力、注意力、分析力、執(zhí)行力、平衡性、運動能力等進行訓練。訓練組的老年人接受虛擬情景互動訓練3個月后，DGI評分和MFES評分均較訓練前顯著提高，并且均明顯高于對照組水平。TUGT時間和總分較訓練前均顯著降低，并且均明顯低于照組水平。上述結(jié)果表明虛擬情景互動訓練可以有效提高老年人認知功能和運功控制能力，提高步態(tài)穩(wěn)定性，對降低跌倒風險具有良好的干預(yù)效果。

大腦對各種內(nèi)外刺激信息的處理并非只是化學遞質(zhì)在神經(jīng)元間的傳遞和存儲，更是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復雜作用。神經(jīng)可塑性是大腦是處理和儲存信息基礎(chǔ)，涉及神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能上的可塑性變化，對神經(jīng)環(huán)路的建立和控制腦的認知功能具有重要作用[13]。BDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，對神經(jīng)元的生長、分化、生理功能具有調(diào)控和功能作用，是大腦內(nèi)海馬神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)發(fā)育和存活所依賴的物質(zhì)。BDNF可以調(diào)節(jié)突觸傳遞和突觸可塑性，而突觸是神經(jīng)元之間信息傳遞的主要方式，是神經(jīng)可塑性的關(guān)鍵部位[14]。因此，BDNF在重塑大腦認知功能中起到重要作用，也參與學習的可塑性機制。提高大腦分泌BDNF水平將有助于改善老年人認知及學習記憶能力[15]。體育鍛煉和運動干預(yù)對維持和改善大腦功能具有積極的作用，這與有氧運動，特別是主動運動促進BDNF水平增加密切相關(guān)[16]。實驗動物的研究已經(jīng)證實有氧運動可影響大鼠海馬神經(jīng)元BDNF表達，游泳訓練、自主跑輪運動均可以上調(diào)BDNF mRNA的表達[17]。李婛等[18]針對急性腦梗死患者進行運動療法干預(yù)后，患者血清BDNF水平升高，臨床癥狀得到改善。王昌權(quán)[19]也報道了早期運動康復訓練可促進急性腦梗死患者腦組織中的BDNF表達，有助于患者神經(jīng)功能、運動功能的改善。本研究中，訓練組的老年人接受虛擬情景互動訓練3個月后，血清BDNF水平較訓練前及對照組水平也顯著升高。該結(jié)果表明：虛擬情景互動訓練可以促進大腦BDNF的分泌和表達，改善腦神經(jīng)元功能，對延緩老年人認知老化和降低跌倒風險具有積極的作用。由此，我們認為：虛擬情景訓練不僅從宏觀上通過提高身體機能改善老年人的運功控制能力，也從微觀上通過BDNF調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸的結(jié)構(gòu)與功能提高神經(jīng)可塑性，是其有效改善老年抗跌倒能力的可能機制。

綜上所述，虛擬情景互動訓練系統(tǒng)能夠改善老年人認知老化，提高步態(tài)穩(wěn)定性和身體運動功能，促進大腦BDNF分泌，對降低老年人跌倒風險具有良好的干預(yù)效果。