虛擬現實技術在老年全膝關節置換術后早期功能鍛煉中的應用效果

李國威 李一杰 張大衛 王 哲 陳 濤

(中山大學附屬第五醫院，廣東 珠海 519000)

全膝關節置換術(TKA)是治療各種終末期膝關節疾患有效方法之一，其主要通過置入人工關節來改變關節結構及下肢力線，從而緩解患者關節疼痛〔1〕。但由于多數老年患者各器官功能發生退行性病變，機體抵抗力和恢復力均顯著降低，TKA術后易出現關節腔出血，增加深靜脈血栓(DVT)形成風險，且由DVT繼發的肺栓塞是行TKA患者術后早期猝死的主要原因〔2〕。因此，如何通過有效康復訓練促進高齡患者術后機體功能恢復是目前臨床研究的熱點。虛擬現實技術(VR)是將計算機仿真系統與人機接口技術相結合的一項技術，具有沉浸性、交互性及構想性等基本特征，可使患者與虛擬環境相交互并完成任務訓練，從而實現下肢運動功能重建的作用〔3〕。目前，VR已廣泛用于腦卒中及心理精神疾病治療等領域，且均取得了突出成效〔4〕，但該技術運用于膝關節功能鍛煉康復鮮有報道，且關于其在預防TKA患者術后DVT發生作用的研究更為罕見。本研究通過隨機對照研究方法，探討VR在老年TKA術后早期功能鍛煉的應用效果。

1 資料與方法

1.1一般資料 取2014年11月至2015年12月于中山大學附屬第五醫院收治并行TKA治療的78例骨關節炎患者作為研究對象，納入標準〔5〕：①所有患者符合《骨關節炎診治指南》中相關診斷標準；②單側患病，擬行單側TKA；③年齡60～85歲；④膝關節屈曲畸形不超過30°，內翻不超過20°。排除標準：①既往有膝關節手術病史者；②合并嚴重心、肝、腎衰竭或肺功能障礙者；③患有精神疾病或腦器質性疾病者；④伴有嚴重心血管疾病或呼吸系統疾病不能耐受術后康復訓練者；⑤過度肥胖及骨質疏松嚴重者。對象分組方法選取隨機數字表法，分為對照組(39例)和觀察組(39例)。研究組男23例，女16例；年齡60～83〔平均(71.82±7.98)〕歲；病程1～11〔平均(8.58±2.53)〕年；病灶位置：左膝21例，右膝18例；致病原因：骨性關節炎25例，創傷性關節炎8例，類風濕關節炎6例。對照組男21例，女18例，年齡61～84〔平均(72.97±7.82)〕歲；病程2～12〔平均(8.72±2.61)〕年；病灶位置：左膝22例，右膝17例；致病原因：骨性關節炎24例，創傷性關節炎7例，類風濕關節炎8例。兩組一般資料差異無統計學意義(P>0.05)，有可比性。

1.2方法 兩組均由同一組醫師進行TKA，術后常規給予生命體征、營養狀況、心理狀況等觀察，同時接受抗炎、補液、抗凝鎮痛等對癥支持處理。對照組于術后48 h或拔除引流管后1 d開始在持續被動運動(CPM)機上進行功能鍛煉。開始15°～30°，速度緩慢，20 min/次，2次/d，并以每天增加5°的訓練角度逐漸增加患者活動度直至最大耐受程度，同時在肌肉等長舒縮運動基礎上，使用CPM機進行被動屈伸膝活動，連續治療2 w。在對照組基礎上，觀察組患者術后第2天采用VR康復鍛煉，虛擬沉浸性場景為水上賽艇運動，交互性為屈膝劃槳使賽艇前行，并按照患者運動功能設定劃槳速度和虛擬場景，30 min/次，3次/d。VR設備和技術均由滄州市米德科技公司提供。

1.3觀察指標 ①于術前、術后2 w、術后2個月分別采用視覺模擬評分(VAS)、美國特種外科醫院膝關節功能(HSS)評分及Berg平衡量表(BBS)評分對患者疼痛程度、膝關節功能及平衡能力進行評定，且均由2位5年以上臨床工作經驗的康復醫師共同完成；②抽取術前、術后2 w及術后2個月患者晨起空腹外周靜脈血5 ml，采用日立7200全自動化生化分析儀測定D-二聚體(D-D)、纖維蛋白原(FIB)、凝血酶原時間(PT)、活化部分凝血酶時間(APTT)等凝血功能指標；③采用彩色多普勒超聲測定患者股靜脈血流峰度及平均速度，并記錄DVT發生情況。

1.4統計學方法 采用SPSS22.0軟件包進行t及χ2檢驗。

2 結 果

2.1兩組VAS比較 術前兩組VAS差異無統計學意義(P>0.05)；術后2 w及2個月，兩組VAS均顯著低于術前，且觀察組均顯著低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組VAS比較分，n=39)

與同組術前比較：1)P<0.05，下表同

2.2兩組HSS評分比較 術前兩組HSS評分比較差異無統計學意義(P>0.05)；術后2 w及2個月，兩組HSS評分均顯著高于術前，且觀察組均顯著高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

2.3兩組BBS評分比較 術前兩組BBS評分比較差異無統計學意義(P>0.05)；術后2 w及2個月，兩組BBS評分均顯著高于術前，且觀察組均顯著高于對照組(P<0.05)。見表3。

表2 兩組不同時間點HSS評分比較分，n=39)

2.4兩組凝血指標比較 術前兩組D-D、FIB、PT及APTT比較差異均無統計學意義(P>0.05)；術后2 w，兩組D-D、FIB均顯著高于術前，PT、APTT顯著低于術前(P<0.05)；術后2個月，兩組D-D、FIB均較術后2 w顯著降低，PT、APTT則顯著提高(P<0.05)；同時觀察組D-D、FIB均顯著低于同期對照組，PT、APTT均顯著高于同期對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表3 兩組BBS評分比較分,n=39)

表4 兩組凝血指標比較

2.5兩組血流峰度及平均速度比較 術前兩組血流峰度及平均速度比較差異無統計學意義(P>0.05)；術后2 w及2個月，兩組血流峰度及平均速度均顯著高于術前，且觀察組均顯著高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表5。

2.6兩組DVT發生率比較 對照組共出現10例(25.64%)DVT，觀察組共出現2例(5.13%)DVT，兩組比較差異有統計學意義(χ2=6.30，P=0.01)。

表5 兩組血流峰度及平均速度比較

3 討 論

研究表明，與髖關節相比，膝關節具有更為復雜的局部解剖和生物力學，加之老年群體具有一定生物學特征，如多存在骨質疏松等并發癥、部分患者無法耐受手術治療、諸多臟器功能處于持續性衰退中等〔6〕，故而需將精湛的關節置換術與合理有效的康復鍛煉相結合，才可保障高齡患者預后質量。CPM是連續勻速被動活動，且有研究證實，其具有以下優勢〔7〕：①CPM能夠增加關節液代謝，促進粘連的瘢痕組織松解；②CPM引起持續的關節活動，可刺激骨原細胞向關節軟骨分化，有利于關節軟骨的愈合和再生；③CPM能夠促進局部血液循環，促進炎性因子吸收，進而起到抑炎、止痛及加速軟骨及周圍韌帶和肌腱修復和愈合等作用。

研究發現，CPM只能使關節早期活動的進程加快，且僅為關節向主動運動的一個過渡，具有一定被動性和局限性，而關節功能恢復必須通過患者自主鍛煉得以體現，故在進行被動運動前后的同時，仍應結合關節主動活動，以達到提高整體治療效果的目的〔8〕。VR可使患者在虛擬環境中完成可控功能性運動和操作，從而發揮提高下肢運動能力的作用〔9,10〕。基于VR的康復訓練具有多種優越性，可通過多傳感交互技術及高分辨顯示技術生成逼真的虛擬環境，并以自然方式與虛擬環境中的對象進行互動，產生與真實環境中完全一樣的感官感受，增加患者鍛煉樂趣，進而提高患者主動參與的積極性〔11〕。另外，基于VR屈膝劃槳可帶動患者進行強制性、主動性關節訓練，增加下肢屈肌力量，對疾病轉歸具有一定正面價值。本研究提示CMP配合VR康復鍛煉能夠明顯減輕患者術后疼痛，并提高其膝關節功能及平衡能力，考慮與VR康復鍛煉可加強膝關節周圍肌群的協同收縮及動力肌對關節的穩定作用，促進膝關節損傷的修復有關。

TKA后局部皮膚、骨創面及血管的損傷均能夠刺激局部組織發生滲出及炎性反應，加之老年患者體質虛弱，術后常需長期臥床，缺乏適當的關節運動，易引起激活凝血因子異常，導致血液發生非正常凝結而堵塞靜脈管腔，致使靜脈回流障礙，加大DVT形成的風險〔12〕。FIB是一種具凝血功能的蛋白質，其含量升高亦是血栓形成的危險因素之一；D-D是纖維蛋白特異性降解產物，其含量升高反映機體處于高凝狀態，故可作為判斷是否存在血栓形成性疾病的一種無創且可靠的敏感指標〔13〕。本研究表明CMP配合VR方案能夠有效刺激TKA術后患者肌肉組織血管擴張，以改善膝關節屈伸活動范圍及關節損傷部位的血液循環，從而加速關節高凝狀態的血液流速，最終起到抑制DVT形成的作用。

4 參考文獻

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