虛擬現實平衡訓練聯合運動訓練對前交叉韌帶重建術后的影響

金天福，李彥林

(昆明醫科大學第一附屬醫院運動醫學科，云南 昆明 650000)

前交叉韌帶損傷是膝關節常見韌帶損傷，主要采取重建術治療，雖然能恢復膝關節穩定性，但因術后關節腫脹、疼痛及支具制動等因素，會造成患側下肢股直肌肌力下降、萎縮，引起“股四頭肌逃避步態”[1-2]。以往研究發現，平衡功能訓練可有效改善前交叉韌帶損傷術后患者本體感覺[3]；平衡功能的恢復是步行功能改善的基礎，早期開展平衡功能訓練是肢體障礙患者康復訓練的重要內容之一[4-5]。近年來，隨著科技及醫療技術發展，虛擬現實(virtual reality，VR)技術形成并廣泛應用于患者的防跌倒和平衡能力訓練[6]。本研究選取昆明醫科大學第一附屬醫院2019年4月至2021年4月采取運動訓練和VR平衡訓練的112例前交叉韌帶重建術后患者，對比分析VR平衡訓練聯合運動訓練對前交叉韌帶重建術后康復的影響，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準：(1)經MRI診斷為前交叉韌帶損傷；(2)均行前交叉韌帶重建術，手術完成時間≥1周；(3)本研究經本院倫理委員會批準；自愿參與本次康復計劃，簽訂同意書。排除標準：(1)并發其他損傷如膝關節半月板、骨關節軟骨等；(2)雙側膝關節前交叉韌帶同時重建；(3)未按計劃完成康復訓練；(4)合并其他急慢性嚴重疾病。

本研究共納入112例患者，其中研究組56例，男30例，女26例，平均年齡(38.32±8.60)歲；對照組56例，男25例，女31例，平均年齡(40.00±9.35)歲；兩組基線資料比較差異無統計學意義(P>0.05，見表1)，具有可比性。

表1 兩組基線資料比較

1.2 方法

1.2.1 對照組 采取常規運動訓練連續8周，具體項目如下：(1)快速重心轉移訓練：取膝關節伸直位，重心從左右-前后過渡訓練，隨后取膝關節半屈位，重心從左右-前后過渡訓練；15 min/次，2次/d，5 d/周。(2)平衡板訓練：膝關節伸直0°位，根據患者實際情況必要時需佩戴膝關節支具，膝關節屈曲0°～30°展開平衡板動態訓練，從雙側開始，隨后患側訓練，先睜眼后閉眼；15 min/次，2次/d，5 d/周。(3)AIREX平衡墊訓練：分別進行屈膝、直立姿勢平衡墊訓練；15 min/次，2次/d，5 d/周。

1.2.2 研究組 對照組基礎上展開VR平衡訓練，采用ITreadmail VR智能跑臺系統(見圖1)，連續訓練8周，訓練項目如下：(1)城市賽道。測力板上站立，雙腳與肩同寬，手臂自然下垂；VR場景：駕駛汽車，規定時間內駕駛最遠距離，通過前后位移動重心來控制車速，左右重心的位移來控制汽車方向，通過躲閃車道內來往車輛以訓練其重心轉移和重心平衡能力；15 min/次，2次/d，5 d/周。(2)撞擊球訓練。VR場景：對移動平板上出現的不同速度和方向的小球進行撞擊，隨后產生不同加速度和方向的測力板位移，訓練中盡量保持身體穩定平衡，難度分為1～9級，根據患者實際情況選擇等級，從雙足站立逐漸過渡至單足站立；15 min/次，2次/d，5 d/周。(3)駕船競賽。VR場景：患者駕駛小船，按照海面上的標記點路徑行駛，要求以最短時間到達終點，患者可利用前后方向的重心變換以對小船后退、前進進行準確控制，左右重心變換控制左右轉向；15 min/次，2次/d，5 d/周。

圖1 VR平衡訓練大體照

1.3 觀察指標 (1)采用恐動癥Tampa評分(Tampa scale of kinesiophobia，TSK)評估患者恐動心理，總分17～68分，大于37分即可診斷為恐動癥，評分越高，則受試者恐動越嚴重；采用疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)評估膝關節活動舒適度，總分0～10分，評分越低，受試者膝關節活動舒適度越高。(2)采用ITreadmail VR智能跑臺訓練系統(內含平衡功能評定系統)對人體壓力中心(center of pressure，COP)時間穩定性、閉眼壓力中心速度(closure pressure center velocity，COPS)、單腿COPS、穩定極限包絡面積(center of pressure area，COPA)、膝關節反應時間進行評估并詳細記錄結果。(3)利用等速肌力測定儀測試下肢肌力情況，測試指標包括伸肌峰力矩(extensor peak moment，EPT)、屈肌峰力矩(flexor peak moment，FPT)以及膝關節屈/伸肌群峰力矩比值(hamstrings/quadriceps，H/Q)。(4)采用Holden步行功能分級(function classification，FAC)，共5級，等級越高，提示步行功能恢復越好；采用國際膝關節文獻委員會(international knee documentation committee，IKDC)膝關節評估量表，包括膝關節韌帶檢查8項和膝關節評估10項，總分0～100分，評分越高，提示膝關節功能恢復越好。(5)采用關節活動量角器測量膝關節活動度(range of motion，ROM)，詳細記錄檢測結果。(6)訓練8周后進行患者康復效果滿意度評估，采用醫院自制的滿意度調查表，包括軀體功能、心理精神、日常生活活動能力、生活質量四個方面，總分0～100分，評分越高提示患者康復效果滿意度越高，>85分為十分滿意，75～85分為滿意，55～74分為一般，35～44分為不滿意，<35分為非常不滿意，總滿意度=(十分滿意+滿意)/總例數×100.00%。

2 結 果

訓練前兩組TSK及VAS評分差異無統計學意義(P>0.05)；訓練8周后兩組TSK及VAS評分均低于訓練前，且研究組低于對照組(P<0.05，見表2)。訓練前兩組IKDC評分、FAC分級差異無統計學意義(P>0.05)；訓練8周后兩組IKDC評分、FAC分均級高于訓練前，且研究組高于對照組(P<0.05，見表2)。

表2 兩組訓練前后恐動程度、膝關節活動舒適度、膝關節功能比較

訓練前兩組下肢平衡控制能力差異無統計學意義(P>0.05)；訓練8周后兩組COP時間穩定性、閉眼COPS、單腿COPS、膝關節反應時間均低于訓練前，且研究組低于對照組；訓練8周后兩組COPA均高于訓練前，且研究組高于對照組(P<0.05，見表3)。

表3 兩組訓練前后下肢平衡控制能力比較

訓練前兩組EPT、FPT、H/Q比值比較差異無統計學意義(P>0.05)；訓練8周后兩組EPT、FPT、H/Q比值均高于訓練前，且研究組高于對照組(P<0.05，見表4)。

表4 兩組訓練前后下肢肌力比較分)

訓練前研究組膝關節ROM為(85.73±6.16)°，對照組為(86.34±5.59)°，兩組差異無統計學意義(P>0.05)；訓練8周后研究組ROM為(112.56±8.47)°，對照組為(97.14±7.03)°，均高于訓練前，且研究組高于對照組(見圖2)。

圖2 兩組訓練前后患側膝關節ROM比較

研究組患者對康復效果滿意度為94.64%，高于對照組的82.14%，差異有統計學意義(P<0.05，見表5)。

表5 兩組患者對康復效果的滿意度比較[例(%)]

3 討 論

前交叉韌帶重建術對重建膝關節韌帶損傷患者的膝關節機械完整性十分有效，但術后不穩定感仍然存在[7]。另有研究發現，部分患者術后仍會出現前交叉韌帶再次斷裂問題，主要原因在于重建術后患者本體感覺和運動能力未恢復至原有水平[8]。因此，前交叉韌帶重建術后康復訓練對于術后康復和預后改善至關重要。

近年來，運動訓練在術后肢體功能康復方面表現出明顯優勢，對緩解疼痛、改善肢體功能、防止骨骼及肌肉萎縮具有積極作用[9]。隨著科學技術發展，VR技術應運而生并廣泛應用于醫療康復事業，可通過專業軟硬件，營造聽、視、觸等多種感官的虛擬感知覺，穿戴裝置后，患者可與虛擬環境交互作用，達到身臨其境地體驗[10-12]。近年來，VR技術在腦卒中康復訓練中取得顯著成效，柏玲等[13]學者將VR訓練應用于腦卒中后抑郁伴認知障礙患者，訓練3個月后患者抑郁程度減輕，生活能力及認知功能得到明顯改善。劉遠文等[14]采取VR訓練對腦卒中患者進行康復治療，結果顯示，其肢體功能明顯改善，平衡能力、日常生活能力提升。

結合以往經驗，本研究通過VR技術對前交叉韌帶重建術患者進行平衡訓練，包含測力臺、實時平衡轉化平臺、運動捕捉系統及VR場景，運用高強度的本體感覺、視覺、聽覺、前庭覺的實時綜合反饋，進一步強化訓練效果，優化運動學習，進而為患者平衡功能及其他肢體功能康復提供幫助[15-16]。本研究中，研究組IKDC評分、FAC分級高于對照組(P<0.05)，可見在常規運動訓練基礎上展開規律的VR平衡訓練可有效恢復前交叉韌帶重建術患者肢體平衡能力。考慮原因在于，VR場景可模擬生活中不平衡狀態，并輸入視聽強化感覺，患者可接收不同感官信息信號，通過調整姿勢激活相應部位以進行適應性反饋，達到恢復本體感覺的效果。此外，VR訓練可通過強化訓練病患的運動控制能力，可顯著增強患者膝關節協調控制能力，改善其關節穩定性和膝關節功能，有效促進雙側本體感覺功能恢復[17-18]。

本研究的VR平衡訓練項目可使患者肌肉群做出相應反應以穩定膝關節，在整個訓練過程中使本體、軀體、前庭信息及視覺得到有效統合，反復激活神經肌肉，優化其反饋調控效能，使膝關節穩定性、膝關節功能肌肉群能更精準、快速、有效地被激活，在促進運動控制自動化的同時，患側肌力得到恢復[19-20]。本研究中，訓練8周后研究組EPT、FPT、H/Q高于對照組(P<0.05)，這一結果與上述分析相符，證實VR平衡訓練可有效改善前交叉韌帶重建術后患者下肢肌力。此外，VR平衡訓練更加傾向于真實場景重現，患者可采取有意識地控制方式對多變的任務進行適時調整，重復強化感覺輸入，有利于增強患膝對復雜環境的適應性，提高運動反饋有效性，同時內部關注度的降低可有效弱化患者運動參與的恐動心理，提升運動輸出效率，增強膝關節靈活性和穩定性，改善膝關節運動功能，提高活動舒適度[21-22]。本研究中，訓練后研究組TSK、VAS評分低于對照組，康復效果滿意度高于對照組(P<0.05)，可見VR平衡訓練聯合運動訓練有助于提高前交叉韌帶重建術患者膝關節活動舒適度，減輕恐動心理，增強對康復效果的滿意度。

綜上所述，前交叉韌帶重建術后患者康復訓練中，VR平衡訓練聯合運動訓練可有效減輕患者恐動心理，改善膝關節功能及平衡能力，恢復下肢肌力，這對前交叉韌帶損傷患者術后康復及預后效果具有積極作用。但VR作為一項新型技術，臨床尚未完全普及，今后臨床工作中可加大VR技術的投入和應用，為更多肢體功能障礙患者提供康復新途徑。