虛擬情景游戲訓練改善膝骨關節炎患者全膝關節置換術后平衡功能及焦慮抑郁的效果

李 瑾，宋佳凝，郄淑燕

首都醫科大學附屬北京康復醫院康復診療中心，北京 100144

膝關節承受人體大部分的重量，因此過度的重量負荷易引起膝關節變形、軟骨纖維化等，最終導致膝骨關節炎。全膝關節置換術（total knee arthroplasty， TKA）可較好緩解膝骨關節炎患者的疼痛，提高其膝關節功能和日常生活活動能力。但術后長期康復過程單調，患者參與積極性低，僅31%的TKA術后患者堅持進行治療師推薦的日常練習［1］。因此，患者術后常出現肌肉進一步萎縮，出現以焦慮、抑郁為主的負面心理情緒。

近年來多項研究證實，基于虛擬現實技術和運動訓練的情景游戲能提高患者的康復訓練積極性。Jack等［2］將基于計算機的桌面虛擬現實系統用于恢復中風患者的手功能，獲得較滿意效果。 O'Connor等［3］通過視頻游戲改善了脊髓損傷患者的生理反應，并發現其中87%的參與者受到虛擬游戲訓練激勵而積極進行康復訓練。Betker 等［4］的研究表明，交互式虛擬情景可激勵參與者完成動態運動任務。馮永建等［5］的研究證實，TKA患者早期進行基于虛擬現實技術的康復訓練可減輕早期疼痛，加快康復，促進膝關節功能的恢復。然而，虛擬情景游戲訓練能否有效改善膝骨關節炎TKA術后患者下肢平衡功能與負面心理情緒，目前鮮見報道。

因此，本研究對此進行探討，以期為優化TKA術后早期康復訓練方法與思路提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2019年6月至2021年3月在首都醫科大學附屬北京康復醫院接受TKA治療的患者90例。納入標準：（1）依據中華醫學會2010年制定的《骨關節炎診斷及治療指南》確診為膝骨關節炎；（2）僅接受單側TKA；（3）認知正常，可以正常進行康復訓練；（4）既往無髖、膝關節手術史；（5）患者及家屬對本研究知情，并簽署知情同意書。排除標準：（1）合并腫瘤及其他嚴重器質性疾病；（2）患有嚴重心理或精神疾病；（3）存在溝通、交流障礙；（4）接受雙側TKA手術者。病例剔除與脫落標準：（1）不能按照醫囑進行康復治療；（2）臨床試驗過程中出現不良反應，不宜繼續進行者。根據患者入院先后順序編號，采用隨機數字表法將其分為研究組（n＝45）和對照組（n＝45）。研究組1例因在虛擬情景游戲訓練中出現頭暈而退出，對照組1例因個人原因轉院治療，最終共88例患者完成康復訓練。本研究經醫院倫理委員會審核批準（2019bkky-0017）。

1.2 干預方法對照組進行常規康復訓練，主要包括早期（術后1周內）適度的股四頭肌、腘繩肌等肌肉的適度長收縮練習及踝泵運動練習，被動屈伸訓練、主動屈伸練習、下肢肌力與協調穩定的練習，通過言語刺激及視覺反饋指導患者進行靜、動態平衡訓練等。

研究組在對照組常規康復訓練基礎上，采用Doctor Kinetic情景互動康復系統中虛擬情景游戲訓練。（1）虛擬健身：患者跟隨虛擬健身教練完成踏步訓練、側跨步動作、弓步、上下樓梯等動作；（2）踩松鼠游戲：患者通過站立在指定位置，通過移動下肢踩到屏幕匯總的松鼠而得分；（3）滑雪游戲：患者雙足分開與肩同寬模擬滑雪姿勢，屈伸雙膝控制滑雪速度，身體重心轉移控制滑板行進方向，躲避滑道障礙以完成游戲積分。

兩組患者均在治療師指導、監督及保證安全下獨立完成訓練，根據康復評估結果調整訓練強度。每次訓練40 min，每天1次，6 d/周，治療8周。

1.3 評價方法分別在康復訓練前及訓練2周和2個月后對兩組患者膝關節功能、平衡功能，以及焦慮、抑郁水平進行評定。

采用美國膝關節協會評分（knee society score， KSS）評價兩組患者的膝關節功能。KSS由疼痛、活動范圍、穩定性和關節功能四部分組成，評分滿分為100分，分數越高代表功能越好。采用Berg平衡量表（Berg balance scale，BBS）評定患者平衡功能［6］，包括坐站轉移、無扶持站立、無扶持坐位等14項相關活動，分數越高表明平衡功能越好，36分及以下提示有100%跌倒危險。采用BIODEX平衡測試系統測量靜態跌倒風險指數（static fall index，SFI）、動態跌倒風險指數（dynamic fall index，DFI）以及姿勢穩定極限性（limit of stability，LOS），分數越低表明平衡能力越好，跌倒風險越小。

應 用 抑 郁 自 評 量 表（self-rating depression scale，SDS）和焦慮自評量表（self-rating anxiety scale，SAS）評價兩組患者的抑郁、焦慮情況。SDS與SAS量表各包括20個項目，按照癥狀出現的頻率采用4級評分，分值越高，抑郁、焦慮程度越重［7］。

1.4 統計學處理用Microsoft Excel 2010進行數據整理與繪圖，用SPSS 22.0統計分析數據。年齡、體質量指數、病程、KSS、BBS、SFI、DFI、LOS評分以及SAS、SDS評分符合正態分布，采用±s表示，同時間組間比較采用t檢驗，組內不同時間比較采用重復測量方差分析；性別、手術側別采用n(%)表示，組間比較采用χ2檢驗。檢驗水準（α）為0.05。

2 結 果

2.1 兩組一般情況比較兩組患者性別、年齡、體質量指數、病程、手術側別差異均無統計學意義（表1）。

表1 兩組患者一般資料比較n＝44

2.2 兩組KSS評分的比較結果（表2）顯示：兩組患者訓練前KSS評分差異無統計學意義，訓練后KSS評分均增加，且訓練后2個月KSS評分大于訓練后2周（P＜0.05）。訓練后2周和2個月，研究組KSS評分均大于對照組（P＜0.05）。

表2 兩組患者訓練前后膝關節功能評分比較n＝44，分

2.3 兩組患者平衡功能比較結果（表3）顯示：兩組訓練前BBS、SFI、DFI、LOS評分差異無統計學意 義；兩組訓練后BBS評分增加，SFI、DFI、LOS評分減小，且訓練后2個月優于訓練后2周（P＜0.05）。訓練后2周和2個月，研究組BBS評分均大于對照 組，SFI、DFI、LOS評分均小于對照組（P＜0.05）。

表3 兩組患者訓練前后BBS、SFI、DFI、LOS評分比較n＝44，分

2.4 兩組患者焦慮、抑郁評分比較結果（表4）顯示：兩組訓練前SAS、SDS評分差異均無統計學意義，訓練后降低，且訓練后2個月低于訓練后2周。訓練后2周和2個月，研究組SAS、SDS評分均低于對照組（P＜0.05）。

表4 兩組患者訓練前后焦慮、抑郁評分比較n＝44，分

3 討 論

虛擬現實技術借助計算機和傳感技術構建一個與現實環境相似的虛擬環境，讓參與者沉浸在虛擬境界中，通過語言、手勢等方式安全地進行功能性交互運動訓練。利用虛擬現實系統進行康復訓練，即是讓患者在虛擬環境中扮演一個角色，通過訓練動作與之交互，虛擬環境及時給予患者評估和反饋。虛擬現實系統可為患者提供適配程度更好的訓練模式，同時能降低患者對治療人員及場地的依賴程度，在治療過程中能根據患者情況調整虛擬環境使之與患者相適應，并通過傳感和游戲使此過程更具趣味性和互動性，激發患者參與的積極性，使被動治療變為主動治療［8］。通過虛擬情景游戲訓練，患者可以將習得的運動技能更好地遷移到現實環境中。此外，應用該技術可以減少真實環境由于錯誤操作導致的危險；同時，結合運動訓練、心理治療及功能測評，有利于制定個性化的康復訓練方案。本研究表明，TKA術后早期，患者進行虛擬情景游戲訓練后，BBS、SFI、DFI、LOS評分改善效果提高，有利于進一步強化患者的平衡功能、提高下肢運動能力。

膝骨關節炎晚期的首選治療方案為TKA，而女性、較高的體質量指數和抑郁等是術后疼痛和僵硬風險增加的關鍵因素［9］。女性、較高年齡、醫院焦慮抑郁量表（hospital anxiety and depression scale，HADS）抑郁評分≥8分、疼痛及僵硬等癥狀持續時間＞50個月預示患者對手術及康復治療結果的期望值較低。因此，建議膝骨關節炎晚期患者不應延遲手術，避免患者的功能狀態惡化。評價TKA術后關節功能的方法較多，本研究基于循證醫學證據，選擇用KSS評分對膝關節功能進行評定，結果表明，研究組訓練后KSS評分大于對照組，提示虛擬情景訓練能提高常規訓練對患者膝關節功能的改善效果。

外科手術作為一種應激源，常引起患者生理和心理上的一系列反應，而術后強烈的負面情緒，如抑郁和焦慮，則會影響疾病的臨床治療，進而影響患者的康復和生活質量［10］。TKA術后疼痛與焦慮、抑郁情緒共存的患者比例較高，而焦慮、抑郁易對患者術后恢復造成不良影響［10］，輕者可表現為疼痛加重，重者可出現身體功能受限、肢體殘疾［11-12］。 在接受TKA的患者中，焦慮癥和抑郁癥的患病率均超過20%［13］。此外，相關［14-15］表明，患者精神疾病的并存與其TKA術后短期和長期負面結果有關，使其肢體功能和生活質量下降、止痛藥使用增加，這又進一步加重抑郁和（或）焦慮。因此，在術后采取有效措施消除患者的負性情緒具有重要意義。本研究中，兩組間治療后不同時間SAS、SDS差異均有統計學意義（P＜0.05），提示虛擬情景游戲訓練能提高常規康復訓練對TKA術后患者焦慮、抑郁狀態的改善效果。

但是，焦慮與抑郁并非僅產生消極影響，合并有心理障礙的患者也表現出較低的住院死亡率和較短的住院時間。患有焦慮癥等精神疾病的患者常更頻繁地活動肢體，這可降低深靜脈血栓形成的風險，從而降低住院死亡率［15］。而抑郁癥患者常對疾病及手術效果更加擔心，因而會主動接受更多的醫療關注和護理，這有利于改善預后［10］。因此，今后須進一步研究情緒、心理、手術結果和康復方案之間的關系。

綜上所述，本研究表明，虛擬情景游戲訓練可提高TKA術后患者的膝關節功能和平衡能力，改善其焦慮、抑郁情緒，值得臨床推廣。焦慮、抑郁狀態影響TKA術后患者的預后，須加以重視，進而幫助術后疼痛等相關癥狀的緩解及生活質量的提高。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。