虚拟现实技术在老年慢性阻塞性肺疾病并轻度认知障碍患者肺康复训练中的应用效果

胡丹丹，何俊，丁渝权，徐景，朱海颖

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种临床常见的慢性气道炎性疾病，以不完全可逆气流持续受限为主要特征，可引发低氧血症、高碳酸血症等，累及肝肾功能、呼吸系统、循环系统及中枢神经系统等，继而造成患者肺功能下降、劳动能力及日常生活活动能力受限、认知功能降低［1-2］。肺康复训练是目前COPD患者临床标准治疗内容之一，可有效减轻患者呼吸困难症状、延缓肺功能下降等，其是一个漫长而艰辛的过程，需患者长期、积极有效地配合，但老年COPD患者尤其是并发轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）者由于对事物的认识、理解能力下降而常导致肺康复训练效果不佳［3］。近年来，随着微电子、通信及计算机等技术飞速发展，以多传感器信息融合、交互式3D动态影像和实体动作为特点的虚拟现实技术在解剖学、精神医学、康复训练等领域逐渐运用，不仅突破了传统治疗模式的局限，同时也带给患者最为真实的视觉和思维体验［4］。本研究旨在分析虚拟现实技术在老年COPD并MCI患者肺康复训练中的应用效果，为提高患者肺康复训练效果提供新思路，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：（1）COPD稳定期；（2）年龄65～80岁；（3）COPD严重程度分级为中度或重度，其中中度指50%≤第1秒用力呼气容积（FEV1）占预计值的百分比＜80%，重度指30%≤FEV1占预计值的百分比＜50%；（4）能配合完成本研究中各项检查、测试；（5）既往未接受过肺康复训练。排除标准：（1）蒙特利尔认知功能评估量表［5］（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）评分≥ 26 分；（2）伴有重度肺动脉高压、阻塞性睡眠呼吸障碍、心理障碍、阿尔茨海默病等；（3）伴有不稳定型心绞痛、急性心肌炎、急性心肌梗死、肌肉骨骼及其他躯体疾病；（4）有恶性肿瘤、精神障碍史或存在沟通障碍。

1.2 一般资料 选取2017年1月—2018年2月常州市德安医院收治的老年COPD并MCI患者60例，均符合中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组制定的《慢性阻塞性肺疾病诊治指南（2013年修订版）》［6］中的COPD诊断标准，且MoCA评分为19～25分。采用随机数字表法将所有患者分为对照组与研究组，每组30例。对照组患者中男23例，女7例；年龄65～80岁，平均年龄（74.6±5.3）岁；COPD严重程度分级：中度20例，重度10例。研究组患者中男24例，女6例；年龄65～80岁，平均年龄（73.6±6.3）岁；COPD严重程度分级：中度18例，重度12例。两组患者性别（χ2=0.098，P=0.754）、年龄（t=0.665，P=0.509）、COPD严重程度分级（χ2=0.287，P=0.592）比较，差异无统计学意义，具有可比性。本研究经常州市德安医院伦理委员会审核批准，所有患者对本研究知情并签署知情同意书。

1.3 方法 两组患者入院后均予以去痰、扩张支气管及吸入糖皮质激素等常规药物治疗，并进行健康教育及呼吸肌训练，其中健康教育内容包括讲解COPD相关知识、强调肺康复训练意义、指导患者戒烟及合理摄入营养物质等；呼吸肌训练方法如下：患者取直立坐位或仰卧位，全身心放松，将一只手平放在腹部，另一只手放在胸部，闭紧嘴唇，用鼻进行缓慢吸气以使放在腹部的手随着腹部吸气而上抬，随后以吹口哨嘴型缩唇缓慢地呼气以使放在腹部的手随着呼气而下沉，注意放在胸部的手在整个吸气、呼气过程中保持不动，30 min/次，1次/d，5次/周，持续训练12周。（1）对照组患者在上述治疗基础上进行常规肺康复训练：采取双臂上举、侧举及绕圈方式进行上肢训练，采取步行进行下肢训练，1次/d，初始训练时间为5 min/次，后逐渐增至15 min/次。（2）研究组患者利用BioMaster虚拟情景互动康复训练系统进行肺康复训练，其中上肢训练由患者自行选择感兴趣的家务活动类、厨房料理类等情景进行模拟，下肢训练选择骑车模拟，1次/d，初始训练时间为5 min/次，后根据患者训练耐受情况逐步延长至15 min/次。两组患者均持续训练12周。

1.4 观察指标

1.4.1 肺功能指标 采用肺功能仪检测两组患者训练前及训练后4周、8周、12周肺功能指标，计算FEV1占预计值的百分比、第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值（FEV1/FVC）。

1.4.2 6分钟步行距离 两组患者分别于训练前、训练后12周进行6分钟步行试验：在室内平直、坚硬且长度超过25 m的走廊或者过道内标记起点、终点、掉转方向等标志，每3 m标注醒目标记，嘱患者以自身最大速度步行并给予标准式鼓励话语，试验结束后测量患者6分钟步行距离。

1.4.3 COPD评估测试（COPD Assessment Test，CAT）评分采用CAT评价两组患者训练前、训练后12周呼吸困难症状严重程度，包括胸闷、咳痰、咳嗽、精力、睡眠、情绪、运动能力及对日常生活的影响共8个项目，每项评分为0～5分，总分0～40分；CAT评分越高表明呼吸困难症状越严重。

1.4.4 MoCA评分 采用MoCA评价两组患者训练前、训练后12周认知功能，包括注意力、集中力、执行能力、语言、记忆力、计算力等维度，满分30分，评分越低提示认知功能越差。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0软件进行数据分析，计量资料以（x ±s）表示，两组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用配对t检验；重复测量数据分析采用双因素重复测量方差分析；计数资料分析采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肺功能指标 时间与方法在FEV1占预计值的百分比、FEV1/FVC上存在交互作用（P＜0.05）；时间和方法在FEV1占预计值的百分比、FEV1/FVC上主效应显著（P＜0.05）；研究组患者训练后8周FEV1占预计值的百分比及训练后12周FEV1占预计值的百分比、FEV1/FVC高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

2.2 6分钟步行距离及CAT评分、MoCA评分 训练前两组患者6分钟步行距离及CAT评分、MoCA评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；训练后12周研究组患者6分钟步行距离长于对照组，CAT评分低于对照组，MoCA评分高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

3 讨论

COPD是临床常见慢性呼吸系统疾病之一，发病率、致残率及致死率均较高，居全世界范围内居民因病死亡原因第四位，是世界性公共卫生问题之一；据统计，我国每年因COPD及其并发症而死亡的患者超过40万［7］。近年来，COPD的治疗已不仅局限于急性加重期的救治，越来越多的临床工作者开始关注COPD稳定期的肺康复训练，并希望通过有效的肺康复训练而最大限度地改善COPD患者肺功能，提高患者生活质量，降低患者劳动与日常生活活动受限程度。美国胸科协会与欧洲呼吸协会指出，长期有效的肺康复训练可以稳定甚至逆转COPD患者病理生理改变及心理改变，让患者得到最佳的功能恢复［8］。

目前，运动训练仍是肺康复训练的核心内容，一方面需要患者具有良好的配合度及耐受性，另一方面还需要患者具有良好的执行力、注意力、学习能力等以确保运动训练的有效性［9-10］，但老年COPD患者易受年龄、文化程度、家庭支持等因素影响而导致运动训练依从性不佳；此外，运动训练的单调性也使老年COPD患者长期坚持的兴趣不高，加之认知功能降低或MCI影响，造成老年COPD患者运动训练效果不佳。ANTONELLI-INCALZI等［11］研究结果显示，COPD患者MCI发生率约为10.4%；OZYEMISCI-TASKIRAN等［12］研究结果显示，COPD稳定期患者MCI发生率约为8.8%，COPD急性加重期患者MCI发生率约为22.6%；还有研究结果显示，可能只有3%的COPD患者认知功能正常［13］。因此，如何确保及维持老年COPD及并MCI患者的运动训练效果成为肺康复训练的难题之一。

目前，老年COPD患者肺康复训练方案较多也较为成熟，但老年COPD并MCI患者的肺康复训练方案尚缺乏针对性；临床主要通过积极治疗原发病、预防并发症、控制病情进展等进行干预。有研究表明，长期氧疗可有效改善老年COPD患者认知功能［14］，但也有研究结果显示长期氧疗对老年COPD患者认知功能的改善作用有限［15］。因此，仍需积极探索有针对性的老年COPD并MCI患者的肺康复训练方案。

现阶段，虚拟现实技术已在医学多个领域中逐渐应用并在康复医学领域显示出较大的优越性，但多集中于脑卒中与脊髓损伤后肢体功能康复方面，关于其在COPD患者肺康复训练中的应用研究报道较少。BioMaster虚拟情景互动康复训练系统具有多源信息融合汇总、交互式3D动态实景及实体实际动作等优势，进行肺康复训练时可使患者进入预设的虚拟场景并通过亲身体验、实时感知而获得真实的视觉、听觉感受［16-17］。本研究结果显示，研究组患者训练后8周FEV1占预计值的百分比及训练后12周FEV1占预计值的百分比、FEV1/FVC高于对照组，训练后12周研究组患者6分钟步行距离长于对照组、CAT评分低于对照组、MoCA评分高于对照组，表明虚拟现实技术在老年COPD并MCI患者肺康复训练中的应用效果良好，可有效改善患者肺功能、认知功能及运动耐量，减轻呼吸困难症状，分析其原因主要包括以下两个方面：（1）虚拟现实技术增加了肺康复训练趣味性，同时操作难度、虚拟场景可进行个体化调节，有利于调动老年COPD并MCI患者坚持肺康复训练的积极性与主动性；（2）虚拟现实技术同时调动患者思维、记忆与注意力，有利于缓解患者紧张、疲劳，改善认知功能。

表1 两组患者训练前及训练后4、8、12周肺功能指标比较（x±s，%）Table 1 Comparison of index of pulmonary function before training，4，8 and 12 weeks after training

表2 两组患者训练前、训练后12周6分钟步行距离及CAT评分、MoCA评分比较（x±s）Table 2 Comparison of 6-minute walking distance，CAT score and MoCA score between the two groups before training and 12 weeks after training

综上所述，虚拟现实技术在老年COPD并MCI患者肺康复训练中的应用效果良好，可有效改善患者肺功能、认知功能及运动耐量，减轻呼吸困难症状；但本研究样本量较小，且未纳入年龄＞80岁、中重度认知障碍患者，因此研究结果及结论仍需今后进行大样本量、多中心、远期随访研究进一步证实。